一种基于全生命周期理论的道路碳排放计算方法及系统与流程

本发明属于交通碳排放的，特别是涉及一种基于全生命周期理论的道路碳排放计算方法及系统。

背景技术：

1、2023年联合国政府间气候变化专门委员会(ipcc)报告指出：温室气体持续排放将导致全球气温不断升高，造成热浪、降雨等极端天气，给人们的健康和自然生态带来严重威胁。二氧化碳是引起温室效应的主要气体，排放规模呈现不断增长态势。国际能源署(iea)统计表明，交通运输碳排放占比全球碳排放超26％，仅道路运输碳排放就占比约20％。交通领域具有移速强、能耗结构复杂、运输需求增长迅速等特点，而公路运输占全国交通运输碳排放总量85％以上，成为交通减排的绝对主体。

2、现有文件对交通基础设施施工决策未形成统一的碳排放评价方法，缺少基础数据积累，无法有效支撑工程建设生命周期方案决策。

技术实现思路

1、本发明为解决上述背景技术中存在的技术问题，提供了一种基于全生命周期理论的道路碳排放计算方法及系统。

2、本发明采用以下技术方案来实现：一种基于全生命周期理论的道路碳排放计算方法，包括以下步骤：

3、将道路的生命周期分为原材料生产阶段、运输阶段、施工阶段、运营阶段和拆除阶段；

4、分别计算原材料生产阶段、运输阶段、施工阶段、运营阶段和拆除阶段的碳排放量得到原材料生产阶段的碳排放量c1、运输阶段的碳排放量c2、施工阶段的碳排放量c3、运营阶段的碳排放量c4和拆除阶段的碳排放量c5；

5、根据计算得到的原材料生产阶段的碳排放量c1、运输阶段的碳排放量c2、施工阶段的碳排放量c3、运营阶段的碳排放量c4和拆除阶段的碳排放量c5采用以下公式得到道路全生命周期内的碳排放总量c总：

6、c总＝c1+c2+c3+c4+c5。

7、在进一步的实施例中，所述原材料生产阶段的碳排放量c1的计算公式如下：

8、

9、其中，ai为原材料i的用量，为对应原材料i的碳排放因子。

10、在进一步的实施例中，所述运输阶段的碳排放量c2的计算流程如下：

11、采用以下公式计算得到运输阶段所耗柴油完全燃烧产生的热量qti：

12、qti＝mi/m·li·(h1+h0)·ρdo·qv/100；式中，qti为运输环节所耗柴油完全燃烧产生的热量，mi为运输材料重量，m为运输车辆额定荷载，li为材料运输的距离，h1为运输车辆满载百公里综合油耗，h0为运输车辆空载百公里综合油耗，ρdo为柴油密度，qv为柴油平均低位发热量；

13、采用以下公式得到运输阶段的碳排放量c2：

14、式中为运距为1km，不同运输车辆运输1t材料时的碳排放量，其计算公式如下：

15、式中，qf为满载时运输1km消耗的柴油量，qe为空载时运输1km消耗的柴油量，q为运输车辆的额定荷载，为能源柴油的碳排放因子。

16、在进一步的实施例中，所述施工阶段的碳排放量c3的计算流程如下：

17、采用以下公式计算得到摊铺过程中的碳排放量c31：

18、c31＝∑αγue(i)；其中，α为摊铺机械的工作台班数，γu为机械每台班消耗的能源数量，e(i)为消耗单位能源的碳排放因子；

19、采用以下公式计算得到碾压过程中的碳排放量c32：

20、c32＝∑βγne(i)；其中，β为碾压机械的工作台班数，γn为机械每台班消耗的能源数量；

21、结合所述摊铺过程中的碳排放量c31和碾压过程中的碳排放量c32计算得到施工阶段的碳排放量c3：c3＝c31+c32。

22、在进一步的实施例中，运营阶段的碳排放量c4的计算流程如下：

23、采用以下公式计算得到日常道路病害养护产生的碳排放量c41：

24、式中，fi代表出现道路病害的数量，代表处理对应病害的碳排放因子；

25、采用以下公式计算得到日常道路病害养护产生的碳排放量c42：

26、c42＝∑qωe(i)；式中，e(i)为消耗单位能源的碳排放因子，qω为车辆每年因挠度引起的额外能耗；

27、结合所述日常道路病害养护产生的碳排放量c41和日常道路病害养护产生的碳排放量c42采用以下公式计算得到运营阶段的碳排放量c4：

28、c4＝c41+c42。

29、在进一步的实施例中，所述拆除阶段的碳排放量c5的获取流程如下：

30、采用以下公式计算得到拆除机械工作造成的碳排放量c51：

31、c51＝∑θγθe(i)；式中，θ为拆除机械工作的台班数，γθ为每台班消耗的能源数量；

32、采用以下公式计算得到交通管制时造成的额外碳排放量c52：

33、c52＝adt·(gtd―gt0)·t/1000；式中，adt·为平均日交通量，gtd为单日交通管制时单位车辆碳排放量，gt0为单日正常通行时单位车辆碳排放量，t为交通管制时间；

34、基于所述拆除机械工作造成的碳排放量c51和交通管制时造成的额外碳排放量c52计算得到拆除阶段的碳排放量c5：c5＝c51+c52。

35、在进一步的实施例中，所述车辆每年因挠度引起的额外能耗qω的计算公式如下：

36、式中，eω表示挠度引起的能源消耗率，adt·为平均日交通量，l为道路长度，v为车辆行驶速度，p为轮胎压强，ω为荷载经过时路面产生的竖向变形，η为移动坐标系，η＝x-vt，x为坐标系，t为时间变量，s为轮胎作用面积。

37、一种基于全生命周期理论的道路碳排放计算系统，用于实现如上所述的道路碳排放计算方法；包括：

38、第一模块，被设置为将道路的生命周期分为原材料生产阶段、运输阶段、施工阶段、运营阶段和拆除阶段；

39、第二模块，被设置为分别计算原材料生产阶段、运输阶段、施工阶段、运营阶段和拆除阶段的碳排放量得到原材料生产阶段的碳排放量c1、运输阶段的碳排放量c2、施工阶段的碳排放量c3、运营阶段的碳排放量c4和拆除阶段的碳排放量c5；

40、第三模块，被设置为根据计算得到的原材料生产阶段的碳排放量c1、运输阶段的碳排放量c2、施工阶段的碳排放量c3、运营阶段的碳排放量c4和拆除阶段的碳排放量c5采用以下公式得到道路全生命周期内的碳排放总量c总：

41、c总＝c1+c2+c3+c4+c5。

42、本发明的有益效果为：本发明提出的道路全生命周期碳排放量计算方法，可以对道路工程建设节能降碳提供基础数据支撑。基于重点碳排放影响因素，对道路生命周期每个阶段可以进行后续低碳转型方案设计，可以根据道路建设各个阶段不同阶段各种情况进行合适的选择，促进低碳绿色交通建设。

技术特征：

1.一种基于全生命周期理论的道路碳排放计算方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种基于全生命周期理论的道路碳排放计算方法，其特征在于，所述原材料生产阶段的碳排放量c1的计算公式如下：

3.根据权利要求1所述的一种基于全生命周期理论的道路碳排放计算方法，其特征在于，所述运输阶段的碳排放量c2的计算流程如下：

4.根据权利要求1所述的一种基于全生命周期理论的道路碳排放计算方法，其特征在于，所述施工阶段的碳排放量c3的计算流程如下：

5.根据权利要求1所述的一种基于全生命周期理论的道路碳排放计算方法，其特征在于，运营阶段的碳排放量c4的计算流程如下：

6.根据权利要求1所述的一种基于全生命周期理论的道路碳排放计算方法，其特征在于，所述拆除阶段的碳排放量c5的获取流程如下：

7.根据权利要求5所述的一种基于全生命周期理论的道路碳排放计算方法，其特征在于，所述车辆每年因挠度引起的额外能耗qω的计算公式如下：

8.一种基于全生命周期理论的道路碳排放计算系统，用于实现如权利要求1至7中任意一项所述的道路碳排放计算方法；其特征在于，包括：

技术总结本发明公开了一种基于全生命周期理论的道路碳排放计算方法及系统，属于低碳交通运输领域。本发明将道路的生命周期分为原材料生产阶段、运输阶段、施工阶段、运营阶段与拆除阶段共五个阶段，各个阶段碳排放相加总量即道路碳排放总量C总。本发明根据各阶段具体情况，量化各个阶段的能源消耗和碳排放量，分别给出了清晰易用的碳排放评估方法，建立道路整个生命周期的碳排放计算模型。技术研发人员：荣时风,黄卫,罗桑,胡靖,张之涵受保护的技术使用者：南京现代综合交通实验室技术研发日：技术公布日：2024/7/29