输变电工程建设期碳排放测算方法研究

输变电工程建设期碳排放测算方法研究

谭杰仁1，王志会2，叶恺慧1

（1中国能源建设集团广东省电力设计研究院有限公司，广东省广州市510700

2广东电网广州供电局，广东省广州市510700）

【摘要】电网基础设施建设阶段的碳排放缺乏相关的测算标准，严重制约了电网基础设施低碳转型的实施。本研究基于造价要素构建了输变电工程在建设期碳排放测算模型以及分析框架，可以实现输变电工程施建设过程中的隐含碳排放规模的合理计算，服务于电网企业电力工程管理的需要。以某2×63MVA/3×63MVA的变电工程作为案例的研究表明，当前规模的变电工程隐含碳排放约12167.08吨，单位静态投资隐含碳排放约为1.55吨/万元。其中上游的设备与材料的隐含排放是输变电工程隐含碳排放的主要来源，合计占比82%。

【关键词】电网工程；隐含碳排放；碳足迹；造价要素

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0引言

中国能源资源与电力需求的空间错位推动了输电基础设施的大规模建设，这也将带来更多的材料消耗，大量的碳密集型产品的消耗拉动更多的隐含碳排放。然而现有研究缺少对中国电网基础设施隐含碳排放的量化分析，缺乏输电基础设施碳排放的系统核算框架，严重制约了电网基础设施低碳转型的实施。

1案例研究

本研究以某变电工程作为研究案例，该变电工程远期规划主变压器3×63MVA，本期新建2×63MVA，采用三相双绕组油浸式变压器，静态投资约7874.24万元，测算得到该项目的建设期碳排放合计约12167.08吨，单位静态投资排放1.55吨/万元。其中投入的工程材料排放占比最高达60%，共7339.06吨；其次是投入的电力设备2634.17吨，占比22%。

分环节来看，上游排放包括了投入电力设备以及投入工程材料合计9973吨，占比82%；施工过程排放包括了工程机械能耗排放、技术服务排放、人员活动排放合计2194吨，占比18%。

表1某变电工程各环节碳排放情况（吨）

投入工程材料方面，包括了建筑主材（包括灯具、PVC塑料管、工业换气扇等等）、建筑辅材（钢筋、凝土砌体、水泥砂浆、墙面装饰瓷砖及涂料等等）、安装主材（电力电缆、控制电缆、绝缘子以及相关附件等）。其中工程辅材隐含碳排放占比最高，合计5222.01吨，占投入材料排放的71%。

投入电力设备方面，包括了建筑设备（主要是火灾报警系统、暖通设备等），电力设备（主要包括变电一二次设备、自动化设备等），其他设备（管理车辆、工器具以及办公家具等）。其中电力设备隐含碳排放占比最高，2160.89吨，占设备排放的82.0%。

工程机械及设备施工过程中使用的一二次能源所隐含的碳排放中，其中98%为柴油的排放，1%为电力排放，1%为汽油排放。

2 电网工程的碳排放核算研究现状

目前针对电力工程的碳排放核算研究较少。魏文栋[1]等人建立了电网基础设施建设隐含GHG排放的核算框架；其次从多个角度对比分析了省市间排放量，接着探究了输电线路和变电站项目建设的隐含排放变化的影响因素。除此之外大部分都是对普通建筑工程建设阶段的研究。陈康海[2]构建施工阶段温室气体排放核算模型,实现建筑施工排放的定量化，发现土方、钢筋和模板工程碳排放占比最大。孙永强等学者的研究中提到[3]，钢结构建筑施工阶段能耗仅占到整个建筑部品的生命周期能耗的5%左右，施工阶段二氧化碳排放所占份额更少，仅占到整个建筑部品生命周期二氧化碳排放的3%。

3输变电工程碳排放形成机理及清单分析

3.1输变电工程构成物的分类

输变电工程主要分成输电工程和变电工程两大类。其中变电站是电力系统中非常重要的组成部分之一，主要用于将高压电能进行升压、降压、转换和分配。变电站主要由主变压器、高压侧设备、中低压侧设备、控制系统、辅助设备等关键设备构成。

输电线路是输送电能的主要途径，是电力系统的骨干。一般分为高压交流输电线路、高压直流输电线路、中压及低压输电线路。

3.2输变电工程建设期排放清单分析

本研究的对输变电工程建设期碳排放的测算范围是为输变电工程交付使用前，在整个上游生产链中所产生碳排放，即在整个物化阶段的碳排放。

图1电力工程建设期碳排放测算范围

通过对电力工程的投资构成进行研究，并结合电力工程建设的流程，梳理电力工程建设阶段碳排放的影响因素，主要包括以下几类：投入工程材料、投入电力设备、投入人力要素、施工机械/设备、工程技术服务。其排放性质如下表所示：

表2 电力工程建设期碳排放清单分析

4基于造价要素的输变电工程隐含碳排放测算方法

4.1输变电工程造价要素分析

输变电工程造价分析是指在输变电工程工程建设过程中，对各阶段的工程造价进行系统、全面的分析，以评估其合理性和可行性。

工程建设期碳排放清单和电网工程造价考察的对象都是工程物化阶段所投入的生产要素，具有相同的考察对象、内容以及边界，造价分析过程中对工程总投资的分级与核算的方法，同样可以作为工程碳排放清单分析核算分级的依据，也可以建立起清单分析与造价科目之间的对应关系，也可以从一份完整的造价文件种提取相对足够的信息用于计算输变电工程在建设阶段产生的二氧化碳排放。

4.2输变电工程隐含碳排放测算方法

基于从输变电工程建设期碳排放的清单分析和造价要素，本研究对电力工程碳排放计算模型的构建基于排放因子法，提出输变电工程隐含碳排放测算模型如下：

E=EMachinery+EMaterial+EEquiment+Eservice+Estaff

其中EMachinery表示施工过程中工程机械耗费一、二次能源产生的碳排放，其碳排放为，其中fi表示第i种能源的碳排放因子，Qi表示第i种能源的用量，可以基于建筑机械汇总表、安装机械汇总表所统计的施工现场各类工程机械使用台班数和施工机械台班费用定额计算得到。

EMaterial表示施工过程中投入施工材料在上游生产及运输过程中产生的碳排放；其碳排放为，其中fM,i表示第i种施工材料的碳足迹因子（摇篮到工地），Qi表示第i种材料的用量。施工材料包括主材、辅材等，可以基于建筑及安装材料汇总表、安装材料汇总表，其因子可以通过查询相关数据库或通过调研获得。

EEquiment表示施工过程中投入的设备在上游生产及运输过程中产生的碳排放；其碳排放为，其中fE,i表示第j种设备的碳足迹因子（摇篮到工地），Qj表示第j种设备的金额或数量；电力设备包括电力变压器、GIS等，可以通过查询相关数据库或通过调研获得。

EService表示表示施工过程中投入工程技术服务产生的碳排放；其碳排放为，其中fS,i表示第k种工程技术服务的碳排放因子，Qk表示第k种工程技术服务的金额。实际上各种工程技术服务很难进行区分，因此参考魏文栋[1]的相关研究，统一采用一个因子：32.85tCO2eq/百万元。Qk则采用工程技术服务的合计金额。

Estaff表示施工过程中投入人员活动中产生的碳排放，其碳排放为，其中fq表示第q种人员活动的碳排放因子，Qq表示第q种人员活动的强度。人工碳足迹因子的相关研究如下表所示，本文在确定人工碳足迹因子时，根据居民生活能源消费人均碳排放量来折算，得到施工阶段人工碳足迹因子为6.61kgCO2/人·工日[4][5][6]。

5 结论及建议

5.1结论

本研究基于造价要素构建了输变电工程在建设期碳排放测算模型以及分析框架，可以实现输变电工程施建设过程中的隐含碳排放规模的合理计算，服务于电网企业电力工程管理的需要。

本研究并以某2×63MVA/3×63MVA的变电工程作为研究案例，计算了变电工程建设过程中的隐含碳排放规模，测算表明当前规模的变电工程约12167.08吨，单位静态投资隐含碳排放约为1.55吨/万元。其中上游的设备与材料的隐含排放是输变电工程隐含碳排放的主要来源，合计占比82%。

5.2建议

一是建立代化电网基础设施绿色建造评价标准及工作体系。建立输变电工程重点设备（如变压器、GIS等）的碳足迹评价标准，并在相关设备的招标采购过程中考虑碳足迹等因素。

二是进一步建立和完善现代化电网工程前期决策评价机制。将输变电工程全生命周期的碳排放纳入现代化电网工程前期决策评价、工程方案比选的过程当中。

三是研究和推广电网工程绿色施工技术。注重输变电施工过程中绿色施工技术的推广和应用，例如模块化施工、预制装配式建筑等施工技术和方法，降低对环境的影响。

参考文献

[1]WeiW,WangM,ZhangP,etal.A2015inventoryofembodiedcarbonemissionsforChinesepowertransmissioninfrastructureprojects[J].ScientificData,2020,7.

[2]陈康海. 建筑工程施工阶段的碳排放核算研究[D].广东工业大学,2014.

[3]孙永强,张旭,苏醒.不同体量钢结构住宅结构及围护结构生命周期详单分析[C]//全国暖通空调制冷2010年学术年会论文集.2010.

[4]高鑫,朱建君,陈敏,等.装配式混凝土建筑物化阶段碳足迹测算模型研究[J].建筑节能,2019,000(002):97-101.

[5]陈冲.基于LCA的建筑碳排放控制与预测研究[D].华中科技大学,2013.

[6]吴水根,谢银.浅析装配式建筑结构物化阶段的碳排放计算[J].建筑施工,2013,35(001):85-87.

作者简介

谭杰仁（1990.1-），男，广东茂名，硕士研究生，中级经济师

，电力经济

王志会（1980.5-）,男，吉林公主岭，硕士研究生，教授级高级经济师，电力技术经济

叶恺慧（1990.11-），女，安徽安庆，硕士研究生，中级经济师，电力经济

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