高速公路建设项目节能评估研究

方 婷

（甘肃省工程咨询中心，甘肃 兰州 730030）

随着能源危机及全球性的气候变暖，节约能源已成为我国经济和社会发展的一项长远战略方针，也是当前一项极为紧迫的任务。节能减排已成为各行各业的社会责任。近年来，随着我国社会经济的快速发展，高速公路建设也取得了很大的成就。高速公路作为我国能源消耗和碳排放的重点行业之一，是国家推进节能减排工作的重要领域。文章评估的目的是加强高速公路建设项目节能管理，促进科学合理利用能源，从源头上杜绝能源的浪费，提高高速公路能源利用效率。

1 高速公路节能评估特点

高速公路建设项目节能评估主要是对其建设期、运营期的能源消耗进行识别，定量计算出项目年能源消耗量，并分析其对当地能源供应的影响，针对性地提出节能措施，以便高速公路建设管理者衡量项目建设运营周期内的节能程度。

2 高速公路主要用能系统与设备

高速公路用能系统主要包括隧道机电系统、交通工程及沿线设施用能系统、养护机械的能耗及人员生活能耗（见图1）。隧道机电系统包括隧道监控系统、隧道通风照明系统、隧道供配电系统及隧道消防系统等；交通工程及沿线设施用能系统包括交通工程三大系统“监控、通信、收费”的能耗及沿线设施建筑的通风照明、供暖、给排水及其他能耗。

3 高速公路能源消耗种类及能源使用情况

高速公路能源消耗种类主要为电能、汽柴油、液化石油气、煤、水等。电能为高速公路项目运营期主要能源消耗，用于隧道机电、通信、监控、收费系统及沿线管理及服务设施能耗等。交通工程及沿线设施用电最主要包括收费站、服务区、停车区、养护工区、管理中心、隧道管理站等设施的房屋建筑及通信、监控及收费系统。汽柴油消耗为项目运营期内通勤、公务车辆以及养护机械的燃油消耗。石油液化气消耗主要为项目运营期内管理、养护及收费等工作人员餐饮产生的燃气消耗。无烟煤的消耗主要用于冬季管理、养护人员采暖。水主要用于管理、养护及收费人员的日常生活用水的消耗及高速公路日常养护及生产所需要的消耗。

图1 高速公路用能系统结构图

4 高速公路节能方案设计原则

4.1 路线

路线设计原则：路线布设在服从总的路线走向和主要节点的前提下，贯彻“标准选线、地质选线、地形选线、生态选线、安全选线”相结合的理念，正确运用技术标准，妥善处理整体与局部、远期与近期、干线与铁路、地方道路、公路建设与工业和农田基本建设及旅游事业的关系；结合地物、地质、水文、筑路材料等自然条件，通过综合研究分析，认真进行方案研究，在降低造价的前提下，尽量选用较好的技术指标，以提高公路的使用质量，从而降低车辆行驶燃油消耗，达到节能的目的。

平面线性指标：平曲线半径宜采用超高5%（困难路段6%）以内的半径，大中桥处为避免桥梁合成纵坡过大，平曲线半径宜采用超高4%以内的半径。

纵面线形指标：结合桥涵、通道、交叉等构造物的布局，确定合理路基设计高度，做到纵坡既不频繁起伏，又不过于平缓。同时尽量避免在设计中使用连续长大纵坡，节约能源消耗。

4.2 隧道机电设施

隧道机电设施及系统选型以安全可靠、经济耐用、操作简单、维护方便为原则，尽量采用在国内、外已建成隧道内成功使用过的成熟产品，兼顾技术先进性和经济实用性。同时，充分重视系统兼容性和可扩展性，考虑远期扩展的可能性，能随着交通量的增长而不断扩充、完善、节能，以适应高速公路建设不断发展的需要。

4.3 路线交叉

互通立交设计时应根据其功能要求和远景年直行、分流及合流交通量的分布情况，综合考虑建设地规划、场地条件、技术特征、投资成本、经济效益、节约能源和远景发展等因素。匝道的平面线形设计要考虑项目所在地地形和地物条件，并能适应车辆在匝道上行驶速度的变化。

4.4 管理养护机构

高速公路全线设高速公路管理中心、下属管理站（隧道管理站）、下属收费站等。全线主要有交通监控与运营管理、通信、收费、养护、维修等管理业务。设计应从节约能源角度出发，建立能源管理体系。

5 高速公路能源消耗对当地能源消费的影响

高速公路建设项目对当地能源消费的影响主要通过定量的方式分析项目年能源消耗量占项目所在地当年能源总耗用量的比例，来判断项目新增能源消费对所在地能源消费的影响程度。

6 高速公路节能措施

6.1 隧道机电系统

隧道射流风机控制采用智能实时控制，即根据隧道内实际流量、污染物浓度等实时信息按需开启射流风机。监控系统设置各类空气质量检测器、亮度检测器、车辆检测器为隧道通风自动控制提供计算参数，以便实时调整控制方案，确保车辆在隧道内安全、舒适行驶，并避免过度通风。

照明系统采用智能化控制模式，尽可能实现“按需照明”，最大限度地挖掘隧道照明节能潜力，节约能源。对于采用LED 照明的隧道宜采用无级调光系统进行照明控制；对于采用高压钠灯照明的隧道，当采用分回路控制方式时，照明调光应按晴天、云天、阴天、重阴、上半夜、下半夜至少做到六级控制。

综合电力监控系统对全线的供配电设备进行信息化管理，以提高供配电系统运行及管理的自动化水平，方便管理人员操作，节省人力、物力，降低运行维护成本，以实现隧道供配电系统的无人值守。

6.2 交通工程及沿线设施

交通工程及沿线设施用电主要是生产用电和生活用电，采用分开的供电方式。照明用电和动力用电分开供电，并按生产管理单位和用户对不同的用电负荷实行分别计量，进行内部节能考核。照明采用智能照明监控系统，通过分布式控制网络对灯具进行自动化管理，以达到节能的目的。高速公路情报板、各种检测器、摄像机等外场设备采用风光互补独立电源供电系统，不需要输电线路，不消耗电能，既节约了电能，又减少了配电设备建设成本。沿线设施选用低能耗的机电设备，如可变情报板选用双基色，从而降低能耗。大屏幕显示屏和电视墙等选用低功耗的液晶、等离子或其他新技术产品。

6.3 建筑节能技术

建筑物布局采用联合建筑的设计方式，减少建筑外墙和屋面工程，降低能源及原材料消耗。建筑朝向一般采用南北或接近南北朝向，主要屋面避免夏季受东、西向日晒，最大化减少采暖降温能耗。同时，建筑物采用紧凑的体形，缩小体形系数，从而减少热损失。建筑物还将采用新型节能型墙体材料、气密性好的门窗及屋面保温材料等。

6.4 通信信息系统与设备

通信设备选择节能、耗电量少的设备，为高速公路的管理和营运提供现代化的通信手段，以提高高速公路的服务水平。在通信中心设置干线传输节点和局端接入设备，在各隧道、收费站设置通信站，配置光网络单位ONU 设备，与通信中心组成同一个接入环网。通信线路采用光缆，新设通信线路尽量少用电缆。

信号设备在满足安全、可靠的前提下，选择经济、高效的节能型产品。各管理用房内外均采用节能、节电的信号设备。站房及沿线内设置的显示屏幕均采用能耗较低的PDP 显示屏或LED 显示屏。沿线采用大规模电子集成电路组装的设备，可降低设备的能耗，减少设备用房面积。全线各操作终端计算机均采用高性能节能中央处理器，并配备智能管理软件。

6.5 给排水系统

给水排水系统采用自动控制技术进行调控和管理。配水管网中，在接管点设总水表，各供水用户点设分水表，水表选用低功耗产品。给水管材采用强度高、运行中摩阻系数小的清洁无毒的PE 管。排水管网利用地形采用重力管道汇集，减少提升次数。热水系统采用太阳能集中热水系统，空气源热泵辅助加热。

7 高速公路节能管理制度

在能源管理制度方面，建立多级管理体制。高速公路养护单位设能源管理领导办公室；分部及有关部室设置能源管理小组；班组设立能源管理员，形成全面能源管理网络；制定从能源采购、计量、统计和定额考核等一系列的能源管理制度，并以经济责任制的方式严格考核，促进各项节能工作的有效开展；建立能源计量系统，把能耗指标细化到各工序与班组，为取得好的节能降耗效果，做好组织和制度准备。

8 结束语

高速公路地形地质条件一般较复杂，桥隧比例较高，设计应结合各种控制因素，将节能作为主要因素之一，合理优化设计方案，在条件允许的情况下尽量减少能耗。建议设计中选用节能高效的用能设备，特别是隧道机电方面，进一步与国内外其他先进设备做比选（如LED 灯、高压钠灯的选用）；建议设计中进一步结合法律法规，采用新型墙体材料，保护土地资源和生态环境，节约能源，促进经济和社会可持续发展；同时，建议高速公路建设单位将能耗指标列入设备招标文件和采购合同，并完善相应的能源管理机构的设置和人员配备。高速公路项目建设和运营单位还应严格按照省、市重点用能管理办法的规定，加强节能管理，就节能管理制度提出要求，完善相关节能制度及措施，确保各项节能管理措施的落实，力求以最小的能源消耗取得最大的生产效果。