陳軍 中國民航機場建設(shè)集團公司西北分公司

橋載設(shè)備替代飛機APU的節(jié)能減排成效

陳軍 中國民航機場建設(shè)集團公司西北分公司

節(jié)能減排在民航業(yè)發(fā)展過程中備受重視。2011年，民航局出臺《關(guān)于加快推進節(jié)能減排工作的指導(dǎo)意見》，明確了全行業(yè)加快推進節(jié)能減排工作的指導(dǎo)思想、主要原則和工作目標(biāo)。根據(jù)民航局2011年節(jié)能減排工作的部署，結(jié)合在首都機場、上海機場、廣州白云機場試點的情況，2012年正式啟動民航行業(yè)機場使用橋載設(shè)備替代飛機APU的推廣工作。

表1 登機橋適用機型類別與橋載靜變電源配置規(guī)格表

表2 飛機地面專用空調(diào)機組技術(shù)參數(shù)

表3 APU和GPU能源消耗計算表

1 APU和橋載設(shè)備簡介

APU是飛機輔助動力裝置（AUXILIARY POWER UNIT）的簡稱，目前在民用飛機上得到廣泛應(yīng)用。飛機在起飛前，由APU供電來啟動主發(fā)動機；在地面?？考盎袝r由APU提供電力和壓縮空氣，保證客艙和駕駛艙內(nèi)的照明和空調(diào)；在飛機起飛時使發(fā)動機功率全部用于地面加速和爬升，改善起飛性能。由于APU的核心部分是一個小型渦輪發(fā)動機，因此它也像大型發(fā)動機一樣使用航空燃油并排放廢氣，不僅工作效率較低、耗油量大，而且也污染環(huán)境、產(chǎn)生噪聲。

橋載設(shè)備（GPU）主要包括靜變電源和飛機地面專用空調(diào)：400Hz橋載靜變電源是將380V/50Hz市電轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定的115V/400Hz電源，為飛機在地面停留期間提供電能的地面設(shè)備；飛機地面專用空調(diào)是在飛機靠橋期間為飛機客艙提供冷（熱）空氣的專用空調(diào)機組。而400Hz橋載電源和飛機地面專用空調(diào)依靠電力提供能源，在飛機靠橋期間可以關(guān)閉APU，從而有效節(jié)省航空燃油。同時不產(chǎn)生廢氣和噪聲，優(yōu)于APU向飛機提供電源和空調(diào)（通風(fēng)、制冷或制熱）等。

2 橋載設(shè)備的節(jié)能環(huán)保分析

2.1 節(jié)能分析

民航業(yè)能源結(jié)構(gòu)主次分明，能源消耗以航油為主，航油的消耗量約占全行業(yè)能耗的94%，機場能耗約占3%，航空公司地面服務(wù)能耗約占2%，其他單位能耗比重不到1%。可以說節(jié)油是落實民航業(yè)節(jié)能減排工作的重要措施。節(jié)約航油可以從優(yōu)化運力、合理布局航線、飛行操縱、降低飛機配載、維護保養(yǎng)、應(yīng)用新技術(shù)、新設(shè)備等多方面入手，其中使用橋載設(shè)備替代飛機APU的使用是一個有效的節(jié)油方法。目前國內(nèi)機場登機橋使用機型類別與GPU設(shè)備的配置見表1、表2。

根據(jù)航空公司的數(shù)據(jù)統(tǒng)計，選擇3種有代表性的機型進行分析：C類機型選擇空客A320，D類機型選擇麥道MD11，E類機型選擇波音B747。目前的F類機型主要有A380和B787，這類飛機在各航空公司機隊中所占的比例還很小，這里不做分析。國內(nèi)機場飛機的過站時間一般在60～90min，為便于比較，這里以靠橋1h為單位，每架飛機每天按靠橋3次計算，則年耗能量對比見表3、表4。

從表中可以看出，不同機型飛機每小時運行APU平均消耗的航空煤油約在100～400kg之間。從航空公司角度考慮，飛機靠橋期間關(guān)閉APU，采用橋載設(shè)備提供電源和空調(diào)可以有效節(jié)約航空燃油。從節(jié)能減排的角度考慮，采用電力作為能源的折標(biāo)煤量比用航空煤油的折標(biāo)煤量要小很多。

2.2 環(huán)保分析

使用橋載設(shè)備替代APU除了節(jié)約能源外，還可以有效降低機場環(huán)境污染。在美國和歐洲，機場帶來的污染已經(jīng)引起了人們的極大關(guān)注，而輔助發(fā)動機APU在飛機?？亢蟮睦^續(xù)使用是產(chǎn)生碳?xì)浠衔?、一氧化碳和氧化氮等污染物的重要原因。同時，繼續(xù)使用APU還會在地面產(chǎn)生噪聲。以1架B737飛機為例，如果APU運行30min，它產(chǎn)生的空氣污染見表5。

如果一個機場每天能有100個過站班次不用APU而使用地面電源，則每年少排放約20t的氮化物，減少排放約80t的一氧化碳，這對機場局部乃至一個城市的環(huán)境都將是不小的貢獻。

此外，飛機在地面?？坷葮蚝罄^續(xù)使用APU還會產(chǎn)生較大的噪聲。波音公司對其機型在距地5m處的噪聲進行了測量，具體數(shù)據(jù)如表6所示。按照勞動保護條例規(guī)定，噪聲達到85dB以上時，就會對工作人員的健康造成影響。再加上APU的工作地點通常在航站樓附近，這樣它給機務(wù)人員和近機位登機旅客帶來的環(huán)境噪聲影響就顯得十分突出。因此，關(guān)閉APU將使登機橋附近的機場噪聲大大減小，既有利于為機場機務(wù)場務(wù)工作人員營造一個良好的工作環(huán)境，也有利于給登機旅客帶來更舒適的乘機感受。

表4 機型能源消耗對比表

表5 B737運行APU產(chǎn)生的污染物

表6 飛機運行APU及機上空調(diào)系統(tǒng)產(chǎn)生的噪聲表 dB

表7 航空公司使用APU設(shè)備的成本測算

表8 APU與橋載設(shè)備每小時使用成本及收費 元

3 橋載設(shè)備的經(jīng)濟效益分析

航空公司通過地面橋載設(shè)備替代APU使用可以減少航空燃油消耗，有效降低運行成本，而機場也可以通過與航空公司簽訂服務(wù)協(xié)議，提供橋載設(shè)備進行收費，為機場運營增加一個新的利潤增長點。我們通過以下表格對橋載設(shè)備運行帶來的經(jīng)濟效益進行一個簡單的分析。其中APU的使用成本主要包括油耗費用和維護費用兩部分，航空油料的綜合采購成本按每噸7700元計算，APU的維護費用由機場機務(wù)維修部門提供作為參考。

從表7可以看出，三個機型使用APU每小時的運行成本分別為1151元、2081元和3592元。而機場根據(jù)橋載設(shè)備的使用，指定了相應(yīng)的收費標(biāo)準(zhǔn)，參見表8。

從表8可以看出，三個機型使用橋載設(shè)備每小時的運行成本可分別節(jié)約551元、1481元和2992元。對于航空公司來說，在地面?？繒r最大限度的使用橋載電源，關(guān)停APU的使用，可以節(jié)約至少一半以上的運行成本，而且機型越大，收益越大。

而對于機場公司而言，運行成本主要包括設(shè)備的折舊費、耗電費用、維修費用和人工操作費等。根據(jù)市場詢價，90kVA的400Hz靜變電源每套約45萬元，60冷噸的飛機地面專用空調(diào)每套約35萬元，90冷噸的飛機地面專用空調(diào)每套約45萬元。橋載設(shè)備的折舊年限約10年，使用時間按每天8個小時計算；設(shè)備維修費按照設(shè)備原值10%計提；操作人員工資按照C、D類登機橋每橋體2人配置，E類登機橋每橋體4人配置，每人每年人工成本4.5萬元。

從表9可以看出，機場公司也可以從提供的服務(wù)收費中取得每小時約150～340元左右的經(jīng)濟效益。因此，在飛機地面?？科陂g，使用橋載設(shè)備替代APU的使用多航空公司和機場公司來說是雙贏的，一家大型航空公司和一個年吞吐量超過500萬的機場使用橋載設(shè)備由此所產(chǎn)生的經(jīng)濟效益都在千萬元左右。

表9 機場公司使用橋載設(shè)備的成本測算 元/h

4 結(jié)束語

通過在登機橋安裝400Hz靜變電源和飛機地面空調(diào)機組，使過站飛機停止使用其機載輔助動力裝置（APU），可以節(jié)約能源消耗并降低航空公司運營成本，減少廢氣排放，降低噪聲，保障地面人員健康，提高飛行安全。同時，能夠促進民航業(yè)的整體發(fā)展，滿足民航業(yè)務(wù)量增長對地面服務(wù)提出的嶄新要求，進而間接提高民航的經(jīng)濟效益，服務(wù)于民航可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，服務(wù)于國家經(jīng)濟建設(shè)和社會發(fā)展對“節(jié)能減排”提出的要求。