施仲衡，丁樹奎

（1. 《都市快軌交通》雜志社，北京 100044；2. 北京基礎設施投資有限公司，北京 100101）

1 綠色低碳是城軌交通的發(fā)展機遇

中共中央、國務院先后發(fā)布《關于完整準確全面貫徹新發(fā)展理念做好碳達峰碳中和工作的意見》[1]和《2030 碳達峰行動方案》[2]，為我國實現“碳達峰、碳中和”目標制定了時間表和路線圖，標志著碳達峰、碳中和的政策體系正式建立，也必將對我國城軌交通的發(fā)展和轉型產生深刻的影響。據中國城市軌道交通協(xié)會統(tǒng)計，截至2021 年12 月31 日，我國大陸地區(qū)(不含港澳臺)共有50 個城市開通城市軌道交通(其中包括超大城市7 個，特大城市14 個，大城市19 個)，投運線路總長度9 192.62 km，其中地鐵線路長度7 253.73 km，占比78.9%[3]。

從網絡規(guī)模來看，北京、上海、廣州、深圳、成都、南京的開通運營線路均在10 條以上，已逐步形成超大線網規(guī)模，未來發(fā)展以線網優(yōu)化為主；杭州、天津、武漢、大連和長春等城市開通運營線路超過5 條，線路網絡初具規(guī)模，未來幾年仍存在較大的發(fā)展空間。未來城軌建設仍將處于迅速發(fā)展階段。

中共中央、國務院關于碳達峰、碳中和工作的意見中，明確了“積極引導低碳出行，加快城市軌道交通等大容量公共交通基礎設施建設”，明確了綠色低碳、碳達峰、碳中和背景下城軌的定位，指明了城軌的發(fā)展方向，綠色低碳是城軌發(fā)展的重大機遇。

2 城軌交通綠色低碳發(fā)展面臨的挑戰(zhàn)

據統(tǒng)計，交通運輸行業(yè)的碳排放量占全國碳排放總量的比例在不斷升高，2017—2019 年占比從9%升至12%。全國城軌交通總能耗在2018—2020 年期間也呈增長態(tài)勢，分別為132.12、152.6、172.4 億kW·h，平均人公里能耗分別為0.181、0.155、0.116 kW·h；國內新開通城市由于客流處于培育期，平均人公里能耗高于國際平均水平。城軌交通的能耗總量需求很大，綠色低碳發(fā)展面臨著諸多挑戰(zhàn)。

2.1 不同城市碳排放差異大

總體來看，各城市的城軌交通碳排放差異較大?？紤]目前各城市的城軌網絡的存量規(guī)模和發(fā)展態(tài)勢，結合各地經濟發(fā)展和城區(qū)人口數量因素，未來不同城市的城軌交通的碳排放趨勢呈現一定的差異：

1) 對于城軌交通已形成超大線網規(guī)模的城市，經濟發(fā)展水平高且城區(qū)人口數量大，未來城軌交通的碳排放量將穩(wěn)步達到峰值，但隨著其他交通方式碳排放量的減少，城軌交通的碳排放占比會繼續(xù)上升。

2) 對于城軌交通線網已成規(guī)模的城市，其經濟發(fā)展增速較快、城區(qū)人口流入較快，城軌交通近期還將快速發(fā)展，因此碳排放量在短期內仍將快速上升沖頂達峰。

3) 對于目前城軌交通線網尚處于形成階段的城市，隨著城市化進程加快，經濟發(fā)展和城區(qū)人口均面臨大幅增速，未來城軌交通將長期處于快速發(fā)展階段。

4) 對于城軌交通處于起步階段的城市，目前線網尚處于構建階段，但經濟發(fā)展和城區(qū)人口的增長空間有限，因此城軌交通的碳排放量增幅緩慢，由于客流形成規(guī)模時間較長，降低人公里碳排放強度的難度較大。

2.2 粗放型發(fā)展方式亟待轉變

從全生命周期考慮，城軌節(jié)能降耗仍有較大空間。以建造階段為例，在車站及區(qū)間的土建施工階段，在采用明挖、暗挖、盾構、蓋挖等多種工法的施工過程中，自卸汽車、挖掘機、裝載機等燃油機械在整個施工機械設備臺班數中占比較大，電動機械應用占比不高，施工過程中機械設備直接碳排放量較大。因此，施工機械亟待實現電動化、清潔能源化。

在運營階段，以北京為例，2020 年初運營線網規(guī)模727 km，年總耗電21.9 億kW·h，其中列車牽引能耗11 億kW·h，占總能耗的53%，動力照明能耗10 億kW·h，占總能耗的47%。車站通風空調系統(tǒng)、照明設備及自動扶梯等設備的能耗占車站總能耗的80%以上。地下線車站電能耗平均約299.8 萬kW·h/站/年，地上線車站電能耗平均約128.5 萬kW·h/站/年。在牽引能耗和設備能耗方面仍有進一步節(jié)能降耗空間。

2.3 綠色建筑和裝配式建造技術亟待推廣

綠色建筑是按照綠色發(fā)展的要求，通過科學管理和技術創(chuàng)新，采用有利于節(jié)約資源、保護環(huán)境、減少排放、提高效率、保障品質的技術，實現人與自然和諧共生的工程建造活動。一是在綠色認證方面，主要城市城軌交通獲得綠色建筑認證的案例偏少，僅上海、廣州等城市部分城軌線路車站獲得綠色認證，認證數量占比較小，國內尚無全線通過綠色認證的線路；二是裝配式建造方面，僅個別城市的幾個車站主體結構采用了裝配式建造技術，如長春2 號線雙豐站、青島6 號線黃海學院站及富春江路站、無錫錫澄S1 線南門站、3 號線高浪東路站等，尚處于試點階段。

2.4 綠色可再生能源亟需再開發(fā)

城軌線路高架、地面車站，停車場，車輛段等采光充足的場站，有大量屋面面積可進行太陽能資源的開發(fā)利用，但是目前開發(fā)利用率還很低，僅北京、上海、重慶等部分線路有開發(fā)應用，太原、寧波等地在籌劃應用光伏發(fā)電系統(tǒng)。

2.5 城軌綠色低碳標準體系亟待健全

城軌綠色低碳發(fā)展缺乏技術、法規(guī)和標準支撐，城軌綠色低碳標準體系不健全，特別是與碳達峰、碳中和直接相關的標準亟待制定，如溫室氣體核算類、溫室氣體監(jiān)測類、溫室氣體排放限額及績效類、低碳技術類標準，低碳技術評價類標準、碳中和評價標準、碳信息披露指南，碳排放專項法律、法規(guī)以及其他相關標準等。

3 城軌綠色低碳發(fā)展的工作基礎

相比于公交車、小汽車等交通方式，城軌交通以電力為牽引動力，具備直接碳排放少、能效高、污染低、運量大等特點，是綠色交通方式。目前，在全行業(yè)共同努力下，城軌交通在規(guī)劃設計節(jié)能、運營管理節(jié)能、綠色可再生能源應用、裝備制造節(jié)能等方面采取了很多措施，具有較好的基礎。

在規(guī)劃設計節(jié)能方面：線路在中心城區(qū)外圍優(yōu)先選擇高架或地面敷設，設置節(jié)能坡，車站系統(tǒng)整合機房控制土建規(guī)模，部分城市開展綠色建造技術試點。

在運營管理節(jié)能方面：采用多交路行車組織方式，減少列車空駛；采用節(jié)能運行圖和節(jié)能運行模式；車站照明、通風等機電設備采用時間表控制；加裝能源管理系統(tǒng)，對能耗數據進行分類、分項和分戶統(tǒng)計；推進新建線路乘客服務體系建設和既有線路服務體系提升改造，提高乘客服務的便捷化、舒適化、智能化水平，引導乘客乘坐城軌交通。

在綠色可再生能源應用方面：自2013 年起城軌領域最早的分布式光伏發(fā)電用案例——北京地鐵14 號線張郭莊站光伏發(fā)電項目成功投用，至今已有多個城市開始籌劃利用停車場、車輛段和地面線車站屋面的空間資源，開展分布式光伏發(fā)電技術應用。投入使用的光伏發(fā)電基本實現本地消納，應用效果和節(jié)能效果良好。

在裝備制造節(jié)能方面：車輛系統(tǒng)采用合理車型，車體輕量化，客室采用LED 照明及智能照明，空調采用變頻及溫度智能控制，試點應用永磁牽引技術，提高了列車牽引效率，降低了牽引能耗。牽引供電系統(tǒng)合理設置交直流網絡、供電分區(qū)，選擇非晶合金變壓器，設置再生能量吸收裝置及儲能裝置，提高再生電能利用效率。通風空調系統(tǒng)采用群控系統(tǒng)、風水節(jié)能控制系統(tǒng)，實現車站通風空調節(jié)能運行，北京試點直膨式和蒸發(fā)冷卻制冷系統(tǒng)。動力照明選擇LED 節(jié)能光源、直流照明供電、智能照明控制等技術實現節(jié)能。

4 城軌綠色低碳發(fā)展的目標

應貫徹落實國務院《2030 年前碳達峰行動方案》，以技術創(chuàng)新、管理創(chuàng)新和裝備創(chuàng)新為主導，充分考慮行業(yè)發(fā)展和綠色低碳轉型特點，確定行業(yè)的綠色低碳發(fā)展目標。應充分發(fā)揮城軌綠色出行的優(yōu)勢和在城市交通體系中的骨干作用，堅持系統(tǒng)觀念，有力、有序、有效推動形成城軌綠色發(fā)展方式。積極推動綠色城軌和零碳城軌示范線的創(chuàng)建，加強城軌建設期生態(tài)環(huán)境保護，強化城軌運營期節(jié)能減排和污染防治，助力上下游供應鏈減排，將節(jié)能減排、便捷乘客、提高效率的原則應用到城軌規(guī)劃、設計、建造、運營、裝備全生命周期及全產業(yè)鏈中，建立完備的技術標準體系，準確把握城軌綠色低碳發(fā)展方向，確保如期實現2030年碳達峰、2060 年碳中和目標。

2025 年城軌綠色低碳發(fā)展的目標可包括以下內容：初步建立綠色低碳發(fā)展體系，完善碳達峰、碳中和專項行業(yè)標準、法規(guī)，確保城軌行業(yè)能源利用效率大幅提升，城軌交通綠色低碳技術研發(fā)和推廣應用取得新進展，節(jié)能率普遍提高；綜合能耗強度比2020年下降10%以上，城軌綠色出行比得到顯著提升。

2030 年發(fā)展目標可包括：全行業(yè)綠色低碳發(fā)展轉型取得顯著成效，實現綠色低碳智能發(fā)展模式、綠色低碳關鍵技術和設備研發(fā)取得突破，建立完善的城軌綠色低碳發(fā)展體系；城軌行業(yè)能源利用率達到國際先進水平，綜合能耗強度比2020 年下降15%以上，城軌綠色出行比例得到大幅提升。

5 城軌綠色低碳發(fā)展的重點任務

基于城軌綠色低碳發(fā)展現狀和總體目標，城軌行業(yè)應把自身優(yōu)勢和國家配套支持政策相結合，在制度建設、關鍵技術、創(chuàng)新技術上下功夫，將綠色低碳理念貫穿于規(guī)劃、建設、運營全過程，覆蓋城軌上下游全產業(yè)鏈的各個方面，圍繞以下重點任務開展工作。

5.1 強化規(guī)劃引領，發(fā)揮城軌低碳出行優(yōu)勢

充分發(fā)揮綠色規(guī)劃理念的引領作用，將綠色規(guī)劃理念貫穿于城軌規(guī)劃、制式選擇和工程設計的全過程，將綠色低碳理念納入城軌線網規(guī)劃和項目規(guī)劃，同步推進城軌交通的智慧化和綠色低碳規(guī)劃。推動開展城軌綠色低碳專項設計方案及論證，從源頭引導城軌按照綠色設計建造標準進行工程規(guī)劃、設計，合理確定土建規(guī)模，應用裝配式技術、電動化施工機械等低碳綠色施工技術和裝備開展施工。深化城軌規(guī)劃布局，推進TOD 開發(fā)，提升城軌交通和城市建設的一體化協(xié)同，科學制定規(guī)劃建設方案，推進“四網融合”，拓展城軌交通客流強度導向和客流吸引力提升的能力。推進城軌既有線網加密改造、節(jié)能改造和乘客服務智慧化建設，改善出行體驗與碳普惠相結合，發(fā)揮城軌低碳出行優(yōu)勢，系統(tǒng)提升城軌出行競爭力[4-6]。

5.2 優(yōu)化運營管理體系，提高運營能效

優(yōu)化目前城軌運營方式和組織模式，推進網絡化柔性運營。構建網絡化運營管理平臺，推廣高效運營組織模式，運能運量精準匹配，采取管理優(yōu)化和既有設備設施改造并舉的節(jié)能措施。優(yōu)化運營組織模式，采用多交路行車組織方式，推廣應用列車節(jié)能運行圖，采取靈活編組、虛擬編組和夜間存車線停車的運行模式，提高運輸效能。多措并舉，提升列車再生能量利用率，提高能源利用效率。針對客流變化情況，對車站重點耗能機電設備(扶梯、通風空調、照明)采取分時、分區(qū)域的運行策略，降低運營能耗。

5.3 開發(fā)應用新一代技術裝備，加快城軌綠色升級

在持續(xù)推廣成熟綠色節(jié)能技術裝備的基礎上，推進城軌基礎設施和裝備的綠色升級，建立淘汰產品清單，推動基礎設施與裝備的綠色設計及評價。大力推動新一代綠色智能技術裝備的研發(fā)應用，聚焦靈活編組和智能調度的新一代列車運行控制系統(tǒng)，運用永磁牽引技術和輕量化材料的簡統(tǒng)化車輛，基于雙向變流技術的新一代柔性牽引供電系統(tǒng)、再生制動能量儲饋吸收、大空間空調通風一體化、直流照明供電、智能照明控制，基于新一代儲能、光伏與城軌供電系統(tǒng)融合，構建“源、網、荷、儲”一體化的城軌交通能源互聯網等技術及裝備，提高能源利用效率。

5.4 構建智能能源體系，系統(tǒng)管理用能和排放

健全城軌行業(yè)能源監(jiān)測管理體系，完善城軌能耗統(tǒng)計監(jiān)測和計量體系，加強二氧化碳排放統(tǒng)計核算能力建設。充分運用智慧城軌建設成果[7]，基于城軌云平臺，構建城軌企業(yè)線網級智能能源管理平臺，以數據融合為基礎，實現能耗和排放數據的自動計量采集、超標準用能及排放的設備設施的自動識別，研究能耗-客流的耦合關系，建立能源系統(tǒng)動態(tài)管理模型，建立運營綜合場景的能耗關聯指標體系，提升城軌交通能耗計量和碳排放監(jiān)測的智能能源管理的能力，提升城軌能源智能決策水平。

5.5 同步開發(fā)可再生能源，增加自身碳抵消資源

引入太陽能、地熱能等綠色可再生能源，充分利用車站及車輛場站的建筑條件，以自發(fā)自用為導向，因地制宜地全面推進、開發(fā)、利用光伏發(fā)電，推廣光伏建筑一體化，研究光伏發(fā)電與城軌供電系統(tǒng)的結合，構建多元化清潔能源供應體系，增強城軌自身的消納能力。鼓勵因地制宜采用地源熱泵及空氣源熱泵系統(tǒng)，擴大氫能源在城軌工程車輛、維護作業(yè)車的應用，全面推進替代石化能源。充分利用新型電力系統(tǒng)建設的成果，加大綠電消費，增加城軌綠電增供比例。通過優(yōu)化城軌交通的整體用能結構，推進城軌清潔能源化、綠色低碳化發(fā)展。

5.6 完善用能和節(jié)能標準體系，加強制度和法律法規(guī)管理，實現能耗的精準管控

健全綠色低碳標準規(guī)范體系，針對各設備系統(tǒng)專業(yè)建立能耗等級評定標準，面向車站運行建立分專業(yè)、分功能、分區(qū)域的差異化、定量化的能耗指標和法規(guī)體系。及時更新修訂現有標準，提升綠色標準的適應性。抓緊制定一批能耗限額、產品設備能效標準，加快完善行業(yè)、企業(yè)、產品等碳排放核查核算報告標準，建立統(tǒng)一規(guī)范的碳核算體系，并完善低碳產品標準標識制度。

5.7 積極運用政策工具，營造綠色低碳發(fā)展動力機制

積極發(fā)展綠色低碳金融產品，充分利用國家碳減排貨幣政策工具，為城軌交通提供穩(wěn)定的綠色金融支持，提高資金效益。做好數據質量把控，建立健全碳排放報告和信息披露制度，積極參與碳排放權市場交易，通過碳交易市場獲取收益，促進城軌企業(yè)低碳技術革新和低碳轉型。積極運用市場化節(jié)能減排機制，引入市場化節(jié)能方式，推進合同能源管理模式，調動社會資本參與用能系統(tǒng)節(jié)能改造和運行維護。

6 結語

碳達峰、碳中和對城軌行業(yè)而言，既是挑戰(zhàn)也是機遇，更是城軌行業(yè)面臨的歷史性任務和重大戰(zhàn)略，關系到城軌交通規(guī)劃、建設、運營、維保等全生命周期和上下游全產業(yè)鏈的高效、綠色、高質量可持續(xù)健康發(fā)展。

城軌交通應著眼目前現狀和未來發(fā)展的全局，統(tǒng)籌謀劃、頂層設計，全面踐行綠色低碳發(fā)展理念，加快自身的綠色低碳轉型，結合城軌特征，做好雙碳目標制定、技術引領、政策扶持等宏觀戰(zhàn)略部署，把節(jié)約資源放在首位，實行全面節(jié)約戰(zhàn)略，挖掘節(jié)能減排潛力，提高能效水平，倡導綠色低碳出行的生活方式。堅持自主創(chuàng)新，攻克城軌綠色低碳的關鍵核心技術，加強上下游產業(yè)協(xié)同，圍繞綠色低碳、節(jié)能降碳、節(jié)能增效的目標，推廣行業(yè)先進綠色低碳技術和經驗，提升城軌節(jié)能減排潛力。進一步推進新一代智慧城軌技術與城軌綠色低碳業(yè)務深度融合，以智慧賦能城軌節(jié)能降碳戰(zhàn)略，共同推進城軌行業(yè)“雙碳”目標的實現和綠色低碳發(fā)展，實現城軌盡早、率先達峰，為交通行業(yè)提前實現“碳達峰、碳中和”做出努力，為助力國家碳達峰、碳中和戰(zhàn)略的實施貢獻力量。