生态文明视域下民航机场节能减排优化运行探究.pdf

研 发 应 用INDUSTRIAL INNOVATION 产业创新研究109作者简介：白凯洋，男，北京人，硕士研究生，工程师；研究方向：信息化、科技创新与知识产权管理，暖通空调运行调控。生态文明视域下民航机场节能减排优化运行探究白凯洋（北京首都机场动力能源有限公司，北京 100621）摘要：自我国确立习近平生态文明思想，各行业、诸领域在该思想指引下，普遍增强了环境工程建设，预期通过节能减排措施促进生命共同体构建工作。当前，正值“十四五”建设关键时期，民航机场需要结合高质量发展目标，持续推进机场节能减排优化运行。本文以此为出发点，概述生态文明视域下民航机场能源规划框架，剖析了可再生能源布局要点，并在此基础上具体讨论了其实践方式。关键词：生态文明；民航机场；节能减排；优化运行近年来，民航机场在节能减排优化运行方面，已经普遍实施了基于点融合技术的进场交通优化，地面运行管控模式优化，跑道运行模式优化、机坪运行节能提效等工作，产生了较好效果。但是，生态文明视域下扩大了优化范围，需要进一步从机场用能方面，增强能源规划项目建设，一方面对其用能规律、能源规划理论开展研究，另一方面在定量决策与具体项目中提高可再生能源布局的合理性，促进此类机场产出经济效益、生态效益。一、民航机场能源规划框架根据国际清洁交通委员会（InternationalCouncilonCleanTransportation，ICCT）统计数据看，民航运输产生的碳排放量占到全球碳排放总量的 2.4%。在“十四五”高质量建设时期，我国已有 14 个民航机场实施了可再生能源项目建设，较好地实现了机场用能规划，全面提升了节能减排优化运行效率与效果。从此类机场的可再生能源规划情况看，重点集中在可再生能源指标体系建设、项目布局规模设置、布局方案研发，以及方案的评价与优化四大方面。技术路线见图 1。二、民航机场可再生能源布局分析（一）指标体系分析遵循供能效率最大化原则、经济性原则、生态性原则，设置 11 个指标构建适用性评价指标体系。分述如下：1.资源条件指标为一级指标时，应设置能源利用效率为二级指标，再设置与之匹配的设备功率与布设面积三级指标。图 1 民航机场可再生能源规划技术路线示意研 发 应 用产业创新研究 2023.6 第12 期1102.经济指标为一级指标时，应将可再生能源投资与回报率作为二级指标，再分解出投资成本、维护成本、能源收益率、成本覆盖率三级指标。3.环境指标为一级指标时，应设置可再生能源项目环境效益作为二级指标，再分解出细颗粒物减排量、SO2减排量、CO2减排量、节约能源量三级指标。（二）规模决策分析民航机场可再生能源布局中需要应用多目标决策法，设置民航机场可再生能源提供能量最大值作为目标函数，并将机场布局总面积、总投资金额作为约束条件。第一，假定约束条件为自变量，确定太阳能、风能、地热能、生物质能的变量及参数后，可以列出其目标函数公式。以太阳能为例，假定太阳能产生量为 f（x）、光伏板布设面积为 x、年辐射量为 Q0、光电转化效率为，那么，就可以得到以太阳能为准的可再生能源目标函数公式 f（x）太阳能=Q0 x （1）同理，得到风能、地热能、生物质能相应的目标函数公式 f（x）风能=3.6xPvTv（2）f（x）地热能=（3）f（x）生物质能=（4）第二，在约束条件方面，机场用地规划决策了项目设备布局，此时布设范围会受到建筑与机场运行因素的影响。假定机场可利用面积为 S、第 i 种能源的布设面积为 xi，那么，可以得到表示该约束条件的公式 （5）第三，此类项目投资成本与维修成本差距较大，当投资金额确定的条件下，假定机场总投资预算为 T、第 i 种能源单价闰面积装置投资金额为 di、第 i 种能源布设面积为 xi，那么，可以得到表示该约束条件公式 （6）第四，假定太阳能、风能、地热能、生物质能设施布局面积，分别为 x1、x2、x3、x4，那么，当 f（x）为民航机场可再生能源规模模型中的供能最大值时，可以得到通用模型公式f（x）max=f（x）太阳能+f（x）风能+f（x）地热能+f（x）生物质能=（7）（三）设施布局分析在设施布设方面，能源利用方式主要为分布式、集中式、混合式，在上型机场、大型机场、用能条件复杂的中大型机场条件下，可以明确各项布局要求。例如，在分布式小型机场，可再生能源赋存条件相对较差，此时靠近机场主要用能单元，减少能源输送环节的能源消耗与损失，并尽可能在不影响机场正常安全运行时，规避航空器运行区域等。大型机场自然赋存相对较好时，则应该从能源网结构方面，将机场电网与其进行并网，开展集中式利用。在用能复杂的大型中机场，需根据用地特点选择混合式布局方案。三、民航机场可再生能源项目规划实例以某民航机场为例，机场以电力与热力能源为主，机场航站楼用能设备需求较大，约占总用能的 85%左右，其余为其他地面设施用能。项目规划人员结合 BIM 操作人员，选择 BIM 技术，按照 CAD 二维图纸 Revit 三维建模 Navisworks 四维仿真的导入顺序，完成数据导入后，进行可再生能源设施布设模拟分析，确认能够满足规划建设要求后。采集对该机场区域内的太阳能年辐射总量、设施布设面积等数据，计算得到的可再生能源项目指标值，如表 1。表 1 某民航机场可再生能源项目指标值可再生能源太阳能风能地热能生物质能C12280096002334411163800000163702500C223010050010000C3100866565C421.28.02.2C50.20.20.350.11C60.560.50.440.55C70.60.40.340.55C8776679.555795576C9198481310148865951C106344819C116044518（一）适用性分析根据该民航机场所在市区的碳税标准，平均交易价格设定为 84.7 元/t。然后，按照 29360kJ/t 折标系数折算可再生能源供能量为标准煤，结合可再生能源项目环境效益、经济效益评估类型与方法进行评价。具体而言，在环境效益方面，与 CO2、SO2、细颗粒物减排量，对应的评估方法，分别为相当热量的标准煤 2.66、相当热量的标准煤 0.0085、相当热量的标准煤 0.1.38。在经济效益方面，与年节约费用、静态投资回收年限对应的评估方法，分别为常规能源代替量 费用维修费用减排碳税、可再生能源系统的成本增量/年节约费用。结果显示风能、生物质能的适用性较差，前者受到机场区域选址与运行安全的影响，后者受到垃圾焚烧后产生的二次污染制约。（二）规模决策按照上述可再生能源规模决策中的模型公式，对其规模进行计算。假定：自变量为太阳光伏板布设面积与地热埋管研 发 应 用INDUSTRIAL INNOVATION 产业创新研究111高地，高质量运营创新创业孵化基地，努力打造全国一流青年创新创业基地；通过“政策+平台+服务”构建一流创新创业生态圈，组合运用住房、薪酬等各类杠杆政策，使全区创新发展集聚更多人才资源。二是积极对标国际一流标准，出台支持海外人才创新创业政策举措，实施海外人才倍增计划，引进一批具有全球影响力的顶尖科学家、战略企业家和产业发展领军人才。实施科技创新高层次人才引进和培养工程、产业人才发展支持工程，探索实施“机构化成建制”引才机制，更多汇聚高技能和专业人才。（四）积极应对人口老龄化目前，城市机构养老得到了长足发展，社区养老也逐渐规模化，但居家养老服务没有得到应有的重视和发展，存在较大改善空间。“十四五”期间乃至今后更长时期，要全面推动城市养老服务业供给侧改革，加快构建大老龄工作格局。坚持推动居家社区机构养老协调发展，同时应注重打牢居家养老的基础地位。推进养老服务社会化，加强养老精准化服务，鼓励和支持发展互助性养老。健全和完善居家养老服务支持体系，以满足最大多数老年人居家养老服务的需求。加快养老人才队伍建设，不断提高养老服务水平。（五）提升高质量公共服务供给进一步优化和完善人口迁移政策，重点保障外来常住人口在基础教育、医疗卫生、健康保健等城市公共服务均等化权益，营造开放包容的城市风格，增强对外来人口的吸纳能力。创新流动人口服务管理模式，以居住证为载体，重视流动人口家庭发展，在住房、就业保障、子女教育、就医等方面深度推进公共服务均等化，增强流动人口的工作自豪感和社区认同感，提升流动人口的社区融合程度和创新创业活力。参考文献：1 于婷婷，宋玉祥，浩飞龙，等.东北地区人口结构对经济增长的影响 J.经济地理，2016，36（10）：26-32.2 赵春燕.人口结构的区域经济增长效应比较研究基于空间杜宾模型的实证分析 J.人口与发展，2019，25（01）：12-23.3 都阳，封永刚.人口快速老龄化对经济增长的冲击 J.经济研究，2021，56（02）：71-88.4 马兰.人口结构转型对经济增长的影响研究 J.统计与决策，2021，37（07）：118-122.布设面积，分别用 X1、X2表示，那么，目标函数为 f（x）max为公式（7），此时，可以得到f（x）max=f（x）太阳能+f（x）地热能=+（8）将数值代入得到f（x）max=5460 x10.081000+454022400.133.6已知，该机场总空地面积 3.3 万 m2时，总投资金额低于1 亿元，按太阳能投资成本、地热能投资成本分别为 120 万元/m2、300 万元/m2计算，得到约束条件函数为 （9）按照 Lingo 模型进行运算，得到的太阳能、地热能布设面积，分别为 7.44 万 m2、3.3 万 m2。（三）效益评估效益评估方面，经济效益以具体的安装时选择的设施类型为准进行计算，环境效益按照减排量进行计算，当供电为 0.93 万 MWh 时，相当全年用电量的 9%，此时相当于节省标准煤 2790t。当太阳能、地热能建设成本为 1573 万元、3789 万元时，对应节约费用为 112.68 万元/年、102.2 万元/年，此时，两者的静态成本回收时间分别为 9 年与 13 年。环境效益方面，太阳能应用后的 CO2、SO2、细颗粒物减排量，分别为 3068.49t、9.81t、159.19t，地热能对应数据为4353.07t、13.91t、225.84t。四、结语总之，生态文明视域下的民航机场节能减排优化运行内容较多，需要在进场交通、地面运行、跑道运行、机坪运行等优化基础上，进一步增强能源应用方面的优化。结合上述分析可以看出，应用四位一体的可再生能源布局规划方法，既能够满足民航机场能源规划决策时的定量分析需求，也能够结合实际分析结果增强布局的合理性。建议在新时期民航机场节能减排优化运行实践中，尽可能结合生态文明视角下扩大了的优化范围，从多个层面促进可再生能源项目建设，全面提高此类机场的全要素生产率。参考文献：1 陈立明.民航机场工程绿色施工措施研究 J.建材与装饰，2020，13（12）：256-257.2 陈星翰.刍议机场供配电系统设计中的节能措施 J.电气技术与经济，2022，8（01）：39-40.3 贾钦.民航机场节能降碳关键技术研究 J.中国民用航空，2021，11（08）：18-19.（上接第 4 页）