綠色低碳有軌電車建設成本及效益分析

張 超 朱蓓琳 易成智 陳蕭鳳

（1.嘉興市鐵路與軌道交通投資集團有限責任公司，嘉興 314051；2.中國建筑科學研究院有限公司，北京 100013）

引言

綠色低碳發展是交通運輸行業推進實現“雙碳”目標的重要途徑，對于節約能源和環境保護具有長遠的積極意義。有軌電車作為公共交通的重要組成部分，符合低碳經濟的發展理念，其建設成本及效益是人們關注的重點。

李京增等人[1]對有軌電車車輛制式選擇與成本的關系、供電制式選擇與成本的關系、軌道系統選擇與投資的關系、交叉口過路方式與成本的關系進行了分析，提供了有軌電車建設的多種選擇及成本數據。李冰等人[2]以北京市軌道交通項目為例，通過解析項目成本構成，分析建設成本增加的原因。薛宏嬌等人[3]以影響軌道交通社會效益的因素指標為基礎，建立社會效益計量模型，實現了軌道交通社會效益的量化。師小龍等人[4]采用隨機森林算法確定影響軌道交通成本的關鍵因素，為軌道交通成本的優化提供借鑒。董永偉[5]采用對比分析的方法對現代有軌電車成本進行測算，結果表明現代有軌電車在運營成本上具有更大優勢。

綜上所述，學者對于軌道交通研究較多，而對現代有軌電車成本和效益的相關研究較少。本文以嘉興有軌電車項目為例，分析采用綠色低碳關鍵技術造成的成本增加以及所獲得的資源、經濟和社會效益，可為有軌電車的綠色低碳發展提供借鑒。

1 項目概況

嘉興有軌電車遠期規劃建設7 條線路，近期共建設3 條線路，共劃分為二期建設，線路總長15.6km，設置20 個站點。截至2022 年2 月6 日，嘉興有軌電車全天運營近19h，日均發行列車227列次，累計安全發送乘客106.06 萬人次，單日最高客流達3.20 萬人次。

2 綠色低碳有軌電車全生命周期成本效益分析方法

2.1 全生命周期增量成本與效益理論

為對有軌電車采取不同方案后產生的費用變化進行評估，提出了有軌電車增量成本的概念。增量成本是指為滿足相關評價標準，建設項目施工方在建筑設計、施工、運維等過程中引入技術方案后與基準項目相比發生的成本變化。有軌電車項目的增量效益指的是項目在增加成本后的效益增加值，這也是交通行業中相關利益主體在是否選擇采用節能減排技術時的主要評價指標。有軌電車的增量效益來自于其全生命周期各個階段中，通?？煞譃轱@性效益和隱性效益，前者指的是經濟效益，后者指的是社會效益、環境效益。

2.2 綠色低碳成本效益特點

2.2.1 全生命周期成本構成

綠色低碳有軌電車與普通有軌電車的建設成本區別在于，綠色低碳有軌電車項目不僅要保障有軌電車的正常功能，還需要通過一些節能環保措施使有軌電車的運行綠色化、低碳化。但有軌電車綠色低碳發展的新技術及新設備也將產生額外的成本。

從時間維度來看，綠色低碳有軌電車工程按其生命周期流程大概分為六個階段，如圖1 所示，分別為原材料生產階段、線路建設及車輛生產階段、運營階段、維護階段和拆除回收階段，每一個階段包含相應的建設成本。

圖1 有軌電車全生命周期六個階段

2.2.2 全生命周期效益構成

綠色低碳有軌電車與地鐵等軌道交通類似，屬于公益性建設項目。對于企業來說，經濟效益并不明顯，但綠色低碳有軌電車的社會經濟效益良好，其全生命周期效益主要有資源節約效益、經濟效益、社會效益、技術擴散效益四個方面。

3 綠色低碳有軌電車關鍵技術成本分析

3.1 低碳建造成本

3.1.1 裝配式車站和路基

為保護環境、減少污染、提高生產效率、降低人力成本等，本項目的車站和路基在建造過程中使用了一定比例的裝配式構件，如圖2所示。

圖2 裝配式車站效果圖

裝配式車站和路基的成本由建造成本和使用成本組成。通常情況下，應用裝配式技術的增量成本為300-600 元/m2，按照土地增值稅政策規定可以加計扣除20%，得出裝配式車站的建造成本相較于現澆式車站的增量大約是360 元/m2。與傳統車站相比，裝配式車站建筑的使用成本較低[6]，其中使用成本又分為管理成本、能耗成本、大修成本、日常維護成本、殘值五部分。

通過對典型裝配式車站管理費用資料的統計，裝配式車站的管理成本為26.4 元/m2，能耗成本為13.56 元/m2，大修成本為50 元/m2，日常維護成本為40 元/m2，殘值按建筑建造成本的8%考慮。

3.1.2 雨水收集系統

嘉興市平均降水量達1221mm，本項目車輛基地采用雨水收集系統以增加水源儲備，節約水資源。雨水收集系統的成本包含設備購置成本和系統運行成本，運行過程中主要涉及費用為用電設備耗電、加藥處理費用。系統設備包含提升泵（7.5kW）、變頻供水泵（11kW）、水池排污泵（1.5kW）。水池排污泵為定期使用，使用時間短，用電量低，可不計入運行成本。經過計算，雨水收集系統的噸水處理電費為0.34 元/t。除此之外，系統還需投加PAC和次氯酸鈉維護水質，藥劑噸水成本為0.32 元/t。

3.1.3 建材節約技術

建材消耗的降低主要來自建材使用過程中實施節約技術。本項目主要是對水泥、鋼材、砂、石料等材料進行節約使用。在水泥方面可通過選擇合適的水泥品種、大骨料、合理砂率、合適的水灰比等方式，節約其用量。在鋼材方面盡可能大量利用短料、邊角料和舊料，降低購置新建材的成本。在砂、石料方面使用石屑代替砂子拌制混凝土以節約砂料。采取上述建材節約技術，會產生人工成本和部分材料轉運成本。

3.1.4 可再利用建材

可再利用建材是指對舊建筑材料直接再利用或適當修復后再利用的建筑材料，通過使用可再利用建材可減少部分購置新建材的成本。本項目車輛基地在建造過程中采用的可再利用建材主要有鋼筋、木材、鋁合金型材、門窗玻璃等，其成本主要包括組合、修復建材的技術費用及人工費用。

3.2 設備能效提升成本

3.2.1 動力系統

本項目的有軌電車采用混合儲能系統，其全生命周期運營成本是指在車輛服役年限內儲能系統所涉及的全部費用，主要包括儲能系統的初始購置、更換、維護以及地面充電成本[7]。系統初始購置成本是指購買電池、超級電容等的成本；更換成本是指在服役年限內其內部零部件進行更換所產生的費用；維護成本是指儲能系統在其全生命周期中所需的維護成本；地面充電成本僅考慮用電量。

3.2.2 照明系統

本項目車站照明系統的成本控制主要在于燈具的選擇與使用，照明系統中采用較多的燈具是HR6032-10，該燈具的特點是比同等亮度的節能燈能耗減少3/4，且使用壽命長達5 倍以上。照明系統成本由系統設備及燈具的購置成本、設備及燈具的運營維護成本、電能消耗成本組成。

3.3 低碳運營成本

3.3.1 光儲直柔成本

項目的車站應用光儲直柔技術，其架構如圖3所示。光儲直柔技術以太陽能光伏發電為主要能源形式，為車站建筑用能設備提供電能，并通過直流供配電，直接為直流負載提供電能，以提高新能源就地消納能力和用能效率。項目配置磷酸鐵鋰電池等儲能系統，將光伏所發的多余電量就地儲存，成為一個柔性可調節的節點，并具備與市電網交互的能力以及消峰填谷功能。項目對主要用電設備采取智能控制節能措施，如在無人干預的情況下，智能控制空調運行參數，科學精密地管控空調運行，大幅降低空調能耗，延長空調設備壽命。本項目在車站建筑可被照射處設置光伏發電組件，太陽能光伏發電為項目的主要供能形式，經濟增量約為 500 元/m2，光伏儲能系統的均價為1.62 元/Wh。光儲直柔技術的成本主要由太陽能光伏系統及磷酸鐵鋰電池系統設備的成本及系統維護成本組成。

圖3 光儲直柔系統架構圖

3.3.2 能耗與碳排放監測成本

本項目的能耗監測需要借助能耗監控管理系統完成。能耗監控管理系統的作用是為耗電量、耗水量、耗氣、集中供熱耗熱量、集中供冷耗冷量及其他能源應用量的控制與測量提供解決方案。項目的碳排放監測成本主要來源于碳排放檢測設備和設備運行消耗的電能，碳排放監測使用煙氣在線監測系統（CEMS）。項目的能耗與碳排放監測成本主要由能耗與碳排放監測系統設備購置費用、系統消耗能量成本、系統維護成本組成。

3.3.3 碳排放管理與培訓成本

隨著國家主管部門對于納入控排單位碳排放數據高標準和嚴要求的不斷加碼，碳排放核算報告與核查工作必不可少。本項目的碳排放管理與培訓成本主要在于人員的培訓費用，按照市場價格，一級碳排放管理員資格的培訓每人花費10000 元左右。

4 綠色低碳有軌電車關鍵技術效益分析

4.1 資源節約效益

本項目的土地節約效益主要表現在有軌電車替代出租車、公共汽車等其他城市交通方式而減少的道路用地、停車場用地所帶來的效益。項目的車站和路基在建造時使用了裝配式構件，這在一定程度上節約了土地。

車站選用的節能燈具能耗為普通節能燈具的1/4，同時對主要用電設備智能控制，以達到節能的目的。車站以太陽能光伏發電為主要能源形式，為車站建筑用能設備提供電能，同時配置蓄電池儲存多余光伏電能，減少從市政電網購電。

在建材方面，通過對水泥、鋼材、砂、石料等材料的節約使用及應用可再利用建材實現資源效益。

車輛基地設置雨水收集系統，年雨水可用水量為47598.43m3，即每年可節約47598.43m3自來水。

通過以上分析可知，本項目在節地、節能、節材、節水四個方面都產生一定的效益。

4.2 經濟效益

4.2.1 運營效益

本項目的日常運營效益是指通過車票和商業運作帶來的經濟效益，等于運營收益減去運營成本。研究表明，有軌電車的修建將使沿線不動產大幅度增值，這是由于該地區擁有了方便、快捷、舒適的軌道交通，從而改變這個區域的交通條件，引起沿線不動產價值提升而帶來增值效益。

4.2.2 碳排放交易效益

本項目所減少的碳排放量可作為碳排放指標進行出售。2023 年1 月底，全國碳市場碳排放配額（CEA）掛牌協議交易中上海市場價格為56.00元/t。實施碳排放權交易在短時間內會造成成本的上升，但在一定程度上改善了環境，這對降低治污成本具有很大幫助。因此從長遠來看，企業的減排成本呈慢慢降低的趨勢。并且碳排放權交易成本會使企業在環境保護和資源節約上投入更多，這對于促進環境、資源和經濟的協調發展具有重要意義。

4.2.3 政府補貼

為了減少碳排放，提高可再生能源利用率，嘉興市大力提倡建筑配置光伏系統，并配套了相應的扶持政策，對政府投資項目配套建設的分布式光伏電站，同步安排財政資金預算。如對機關、學校等單位采用光伏發電的公共建筑進行補助，補助時間為三年，每1 年按實際發電量給予0.1 元/kWh 電價補助。

4.3 社會效益

4.3.1 社會環境效益

相比其他公共交通，嘉興有軌電車所采用的降噪技術有利于降低城市交通噪聲污染，同時不產生CO、NO2等污染物氣體，減少環境空氣污染。有軌電車具有準點、快捷、方便、舒適的優點，乘客乘車省時省力，減少塞車帶來的煩躁和疲勞。有軌電車的安全性較高，可有效降低乘客的交通事故損失。有軌電車還具有可達性優勢，在極端惡劣天氣如暴雨、暴雪、霧霾等情況下，地面交通無法正常通行，而全封閉運營的有軌電車受天氣影響小，在惡劣天氣下能夠保證交通暢通。經過以上分析可知，綠色低碳有軌電車具有減少噪聲污染、減少環境空氣污染、提高出行效率、減少疲勞、提高安全性以及可達性等社會環境效益。

4.3.2 城市布局優化效益

（1）運力替代效益。嘉興有軌電車投入運營后，在一定程度上可代替人們出行時選擇的公交車等其他交通方式，節約了公共交通資源，從而產生部分效益，主要包含節省的車輛購置費、交通設施建設費、車輛運營費等。

（2）城市活力提升效益。城市交通活力的評價指標主要是商品和人員的流動度。有軌電車可靠便捷，加速了城市商品和人員的流動，流動性的增強給城市帶來活力，促進了城市經濟的發展。

本項目的建設不僅可以改善嘉興生態環境、投資環境和城市布局，還有利于促進城市功能布局調整，引導形成平衡和諧的組團式空間結構，進一步加快嘉興市的城市化進程。

4.3.3 城市碳減排效益

嘉興有軌電車以電力為動力，與其他交通工具相比排放CO2較少；充分利用車站的建筑條件，引入太陽能等綠色可再生能源，減少對傳統化石能源的依賴；車站建造時使用裝配式構件，在車站的建材生產和施工階段降低碳排放。與其他交通工具相比具有節能環保等優勢。

4.4 技術擴散效益

綠色低碳有軌電車作為投資規模較大的基礎設施項目，在建設與運營期間，可對一批相關產業產生積極影響，為城市提供大量就業崗位，促進城市形成新的經濟增長點。就業效益是指由于有軌電車建設和運營帶來就業崗位而產生的效益。研究表明，國家對固定資產投資每10000 億元所創造的直接就業崗位有1400 萬個左右，其中，在項目建設階段可提供的崗位有1250 萬個左右，項目建成后，長期就業崗位將達到140 萬個左右。根據研究結論，有軌電車每億元投資所創造的長期就業崗位約為140 個。

5 結論

本文以嘉興有軌電車項目為例，分析其綠色低碳關鍵技術成本主要包括低碳建造成本、設備能效提升成本和低碳運營成本，綠色低碳關鍵技術效益主要包括資源節約效益、經濟效益、社會效益和技術擴散效益。分析結果表明，有軌電車采用綠色低碳技術會增加建設成本，但也會產生資源節約、經濟、社會和技術擴散等效益。從長遠看，綠色低碳有軌電車帶來的效益大于建設成本。