新疆交通运输碳排放核算与降碳技术研究及应用

　　一、项目总体介绍

　　(一)研究背景及意义

　　“十四五”时期，我国生态文明建设进入以降碳为重点战略方向、推动减污降碳协同增效、促进经济社会发展全面绿色转型，实现生态环境质量改善由量变到质变的关键时期，交通运输进入加快建设交通强国、推动交通运输高质量发展的新阶段。作为碳排放的重要来源之一，现阶段绿色低碳交通发展目标的实现，伴随着交通行业碳排放底数不清，碳达峰值、达峰时间影响因素多，新形势下绿色公路建设和生态保护技术亟待提高等一系列新的问题，这是制约交通绿色低碳转型的核心。

　　项目组综合考虑新疆特点，开展交通运输能耗统计监测、碳排放核算方法体系、碳排放预测与减排路径、绿色公路建养支持技术、公路基础设施降碳技术等方面攻关。实现运输车辆、公路基础设施碳排放可测、可算、可追溯，全面提升公路建设绿色化水平，有效降低公路建管养运碳排放。是驱动交通运输行业绿色低碳转型的必经之路，更是实现“双碳”目标的具体实践。

　　(二)总体思路

　　新疆交通运输碳排放核算与降碳技术研究及应用主要集中在运输车辆和公路基础设施建设，对运输车辆能耗及碳排放、公路基础设施碳排放、绿色公路建设技术等核心问题开展专项研究。

　　(三)关键科学技术问题

　　运输车辆能耗与碳排放核算研究：

　　科学问题1：运输车辆碳排放模型构建。主要包括：不同类型运输车辆碳排放影响因素分析，量化参数设置，碳排放模型构建，运输车辆碳排放现状及趋势预测，节能降碳措施路径等。

　　技术问题1：运输车辆能耗统计监测。主要包括：运输车辆能耗类型及周转量统计分析、运输车辆能耗量及碳排放统计监测制度构建，能耗统计监测平台需求分析及建设，能耗在线监测设备(OBD)安装及联网调试。

　　公路基础设施碳排放核算与降碳技术研究：

　　科学问题2：公路基础设施碳排放核算。主要包括：公路基础设施碳排放源识别理论及核算方法构建，碳排放核算边界、范围划分，碳排放源识别，碳排放活动水平分析，碳排放因子数据库构建，工程案例实证，碳排放估算指标和预算定额。

　　技术问题2：绿色公路建设标准体系。主要包括：绿色公路建设目标，规划设计技术，绿色施工技术，绿色运营养护技术，评价指标体系。公路运输突发环境事件预警、响应分级及流程，处置措施，预案的备案和管理等。

　　技术问题3：公路基础设施降碳技术。主要包括：公路基础设施临时场站及服务区(收费站)水污染减污降碳技术，公路基础设施水土流失防治技术、施工期环境监测样品采集与储存技术。

　　二、主要做法

　　(一)研究内容

　　1.运输车辆能耗与碳排放核算研究

　　(1)运输车辆能耗统计及在线监测研究

　　通过调研新疆运输车辆运营现状，构建能耗统计监测制度。确定能耗统计监测平台架构，开发软件平台。选择大气联防联控“乌昌石”区域的1450辆运输车辆安装在线监测设备(OBD)，增加平台在线监测模块，实现报表统计和实时监测能耗数据相互验证。

　　(2)运输车辆碳达峰研究

　　基于运输车辆的平台能耗监测数据和调研统计数据，以重点能耗企业化石燃料燃烧直接产生碳排放为边界，使用周转量法计算道路客运、道路货运碳排放，使用保有量法计算城市公交、出租碳排放，分析运输车辆低碳发展现状，并提出降碳路径和措施。综合考虑宏观经济、技术、结构等3大因素，8项核心参数，构建模型，预测基准情景、低碳发展情景和强化低碳情景下的碳达峰时间和达峰值。基于新疆“十四五”期间交通行业碳排放趋势，确定新疆运输车辆绿色低碳发展路径。

　　2.公路基础设施碳排放核算与降碳技术研究

　　(1)公路基础设施碳排放核算方法研究

　　引入全生命周期理论，采用自下而上的核算思路，确定碳排放边界和排放源，建立碳排放核算模型。结合碳排放核算方法，建立公路基础设施的碳排放估算指标、预算定额和新疆公路项目碳排放管理平台。选取“十四五”期的典型公路建设项目开展公路基础设施碳排放估算及预算。验证核算方法的可靠性，评价公路基础设施碳排放水平。

　　(2)绿色公路标准体系研究

　　从政策制定、技术指标研究、评价体系构建等方面建立绿色低碳交通标准体系。从绿色公路规划设计、施工、运营养护阶段提出绿色公路建设的技术指标和评价体系，从路线，路基路面，桥梁，隧道，交叉，交通工程及沿线设施，环保工程，临时工程，运营，养护等方面提出节能降碳措施。

　　(3)公路基础设施降碳技术研究

　　针对新疆公路沿线附属设施和临时场站污水处理不达标的问题，使用现场调研、文献综述、实验室分析等方法开展研究，根据南北疆地理环境差异，对工艺流程和污水处理生物酶参数进行研究，研发运行稳定、维护成本低、能耗低的污水设备。结合工作实践，研发一种护坡水土保持装置和水土保持防护结构。根据检测分析要求，研发一种便携式的土壤取样装置和环境检测样品储存装置。

　　(二)实施方案

　　按照基本问题提炼、研究方法选择、专项研究、研究成果总结和推广应用五个层次开展研究。

　　①基本问题提炼：依据国家、自治区交通运输绿色低碳发展的要求，从基本理论、方法、技术、工程问题等四个方面进行提炼总结，归纳其中的共性问题。

　　②研究方法选择：针对存在的基本问题运用资料收集与分析、工程调研、理论分析、情景设置、实验分析、案例验证、工程实践等多种研究手段，采用多学科交叉思想，综合多种研究手段，保障项目研究质量和效率。

　　③专项研究：分析推进交通运输绿色低碳发展存在的基本科学问题，总结其衍生出的具体关键技术问题，分课题进行专项研究。

　　④成果总结：对各项成果进行提炼、整合和系统集成再创新，完成项目研究总报告、专著、专利、论文集等相关研究成果。

　　⑤工程应用与推广：各项分课题研究及成套技术取得成果，并在工程应用取得成功经验的基础上，广泛开展其他项目成果推广应用，形成系统的新疆交通运输碳排放核算与降碳技术。

　　三、取得成效

　　(一)主要创新内容

　　1.构建了新疆交通运输能耗统计实时监测平台，实现了对重点能耗企业运营车辆的轨迹自动监测、能耗及碳排放量的预测。

　　2.提出了新疆交通运输碳排放的预测模型，构建了交通运输领域碳排放的基准场景、低碳发展情景和强化低碳场景，实现了不同发展目标下的碳排放预测。

　　3.引入碳排放核算方法，编制了新疆公路建设期碳排放计算标准和排放定额。开发了新疆公路项目全生命周期碳排放管理平台，实现了公路工程全生命周期碳排放自动核算。

　　4.发明了一种连续式一体化污水处理装置，弥补了传统一体化设备能耗高的缺陷，在降碳方面具有明显效果。

　　高速公路服务区污水处理设备

　　(二)项目成果

　　项目申请发明专利3项，授权1项，获得实用新型专利4项，取得软著2项，发表论文18篇(SCI/EI收录7篇)，主/参编规范/标准3部，出版专著8部。技术填补了新疆交通运输碳排放核算的空白，在运营车辆能耗与碳排放核算方法、公路基础设施碳排放核算、水污染防治技术等方面取得了重大突破。

　　经由正高级工程师王晓曼为主任，李志农研究员为副主任，于胜英正高级工程师、李涛研究员、沈毅研究员、黄全胜研究员、王元庆教授、谢海巍教授组成的评价委员会评价，成果达到国际先进水平。

　　(三)效益分析

　　项目已被自治区交通运输厅、14个地州(市)交通运输局采纳，支撑了10余项绿色低碳政策的制定，在新疆、山西、陕西等省市数十个公路项目中得到成功应用，直接经济效益1.49亿元，降低碳排放量3.5万吨，经济、社会、环保效益十分显著。

　　(四)成果获奖

　　项目荣获2024年度中国公路学会科学技术进步三等奖。