對於快速發展的中國民航系統來説,機場的低碳化改造任務艱巨,長沙黃花機場的探索難能可貴
2019年,“長沙黃花機場智慧能源管理&&”作為唯一的能源類項目,成為中國民航局首批“四型(即平安、綠色、智慧、人文)機場”標杆示範項目。2023年,長沙黃花機場智慧能源管理&&即將新添碳排放統計、核算,以及管理功能,為全國機場系統踐行“雙碳”目標探路。
管理和降低碳排放量的前提是算好能源賬單。長沙黃花機場從2011年建成燃氣三聯供能源站,到2018年搭建智慧能源系統,都是第一個吃螃蟹的機場。這兩項設施讓長沙黃花機場成為節能減排的典範機場,也為其奠定了管理碳排放的良好基礎。
圖/視覺中國
機場是特殊的建築,它比普通建築能耗高,對用能安全保障要求也高。同時,機場也是交通樞紐,對民航系統減碳有着重要影響。建築和交通的碳排放量位列各行業前茅,實現“雙碳”目標,它們必須先行。
從三聯供到智慧能源管理&&
長沙地處華中地區,缺煤缺氣。在2009年長沙黃花機場新航站樓(T2)開工之前,長沙飽受缺電之苦。基於此,長沙黃花機場管理團隊希望能為T2配建一個穩定、安全,並且節能的能源供應站案。
經過對國外機場的考察,結合西氣東輸二線於2010年12月對長沙輸氣的現實條件,長沙黃花機場決定為T2航站樓配建基於分佈式燃氣技術的冷熱電三聯供能源站。這是湖南省第一個分佈式燃氣項目,也是中國民航系統第一個燃氣三聯供項目。
參與引進該項目的長沙黃花機場能源管理部副總經理胡德對《財經》記者&&,當時,燃氣三聯供項目在歐洲的機場裏是普遍採用的技術,但在中國還是新鮮事物。為了保障安全,機場要求承建方另外配建備用的發電機。十多年的運作表明,燃氣三聯供技術是完全沒問題的。
長沙黃花機場冷熱電三聯供能源站項目於2011年7月與長沙黃花機場T2航站樓同步投運。該項目以燃氣冷熱電三聯供為核心,根據“溫度對口、梯級利用”的原則,充分利用高品位的天然氣資源。與常規供能方式相比,該項目節能率33%;每年可節約能源費用500萬元;每年可減少一次能源消耗折標煤約1527噸,減少二氧化碳排放約3807噸。
嘗到了能源技術革新帶來的甜頭之後,長沙黃花機場管理層希望能源系統的水平能再上一層。2017年10月,長沙黃花機場組織專家團隊對機場的能源使用現狀進行了詳細調研,着手籌劃建設一個智慧能源管理&&。
作為長沙黃花機場T2能源站的運營方,新奧集團對長沙黃花機場的能源系統十分熟悉。根據機場新的需求,新奧為長沙黃花機場設計了一個集智能可視化監控、多能源管理、用供能一體化的智慧能源管理&&,可智能調配電、氣、冷、熱等各類能源。
這個方案贏得了長沙黃花機場管理層的認可。2018年7月,長沙黃花機場啟動研發智慧能源管理&&系統。
智慧能源系統建設不僅需要數字軟體系統的研發,還需要改造機場內的各種設施,包括換下老設備、換上新的智能設備,安裝傳感器等等。啟動智慧能源系統建設後,長沙黃花機場先後改造了T2航站樓的照明系統、空調末端系統、停機坪高桿燈,對空調二次泵做了節能優化,對能源站也做了節能降費運行優化。
新奧集團長沙項目負責人武洋&&,智慧能源管理&&涵蓋電力監控、計量收費、暖通空調、水務、照明等多個領域,每種設備根據機場應用場景不一、需求各異。這在國內是首次建設這樣的&&,且機場情況特殊,每天只能在晚上沒有航班的時候施工改造,所以建設周期相對較長。
2019年9月,長沙黃花機場智慧能源管理&&一期上線運行。當年,節能降費707萬元。2020年節能降費增至1080萬元。
兩年運行後,長沙黃花機場計劃進一步完善智慧能源管理&&。2021年5月,升級改造施工開工,同年11月改造完成。改造後的長沙黃花機場智慧能源管理&&進入2.0階段。
2.0版本的智慧能源管理&&可以對機場的數據採集、傳輸、計算、存儲提供全面的服務,實現數據存儲與具體業務相關的數據資源融合,還新增了主界面展示系統、T2航站樓和T2能源站3D展示系統、能源監控管理子系統、能耗計量收費管理子系統、T2 航站樓智能空調運行控制子系統、T2 航站樓智能照明控制子系統等多個子系統。
新奧集團相關負責人姜遠剛介紹説,智慧能源管理&&是會自己學習的,不斷地提高管理能源系統的效率。舉個例子,航站樓的各個關鍵區域都安裝了溫度採集器,最初的時候人為給它設定一個溫度,比如25攝氏度,低於或高於這個溫度空調就會自動打開。同時,還需要這個區域要達到一定的條件,比如設定這個區域有航班即將登機,溫度採集器才開啟。人工設定一次之後,再出現這樣的情況就不需要人為干預了,系統自己就可以做出識別和判斷。
回顧長沙黃花機場智慧能源體系的建設過程,胡德總結説,智慧能源管理&&建設最難的是要做到精準計量,才能對節能效果進行評估。在&&建設之前,長沙黃花機場花了大半年的時間調研計量,摸清了家底,並且摸清了機場用能的特點。這是智慧能源管理&&的搭建基礎。
鋻於機場的特殊性,智慧能源系統只針對航站樓做了改造,不涉及飛機起降的區域。胡德説,涉及飛機起降安全的能源設施目前沒有改造,這既是保障安全,也是經過優先級分類而做出的決定,避免一次投資過大。
2021年和2022年,長沙黃花機場的能耗同比上年再次下降超過20%,兩年的節能降費分別為1074萬元和1299萬元。
率先進入碳管理時代
為全國機場踐行“雙碳”探路
2015年各國達成《巴黎協定》之後,全球邁向碳中和的時代。中國政府承諾2030年前實現碳達峰、2060年前實現碳中和。對此,民航系統自然要同步跟進。
國際機場理事會呼籲其成員機場承諾到2050年實現凈零碳排放。國際民航組織(ICAO)在2016年通過了國際航空碳抵消和減排計劃(CORSIA),提出全球航空業2050年前要實現減碳50%(相比2005年)。2021年10月,第77屆國際航空運輸協會(IATA)年會通過了全球航空運輸業於2050年實現凈零碳排放的決議。
根據BNPParibasBank的調研,航空運輸業的碳排放有三大來源:
一是飛機航空燃油燃燒,約佔總排放量的79%;
二是與飛機相關的地面排放,約佔總排放量的20%,這其中包含飛機燃油的運輸,飛機維修與回收,以及飛機服務配套地面交通等等;
三是航空相關的用電産生的碳排放,佔比小於1%。
飛機航空燃油的碳排放雖然最高,但減排路徑相對單一,即更換清潔燃料或者改為電動引擎。飛機地面相關的碳排放,也就是機場的碳排放是民航系統裏減排最複雜的領域。
機場減碳的第一步是要計量清楚能源使用情況。成熟運作智慧能源管理&&的長沙黃花機場,是中國做碳管理基礎最好的機場。長沙黃花機場計劃在今年底前對智慧能源管理&&再次升級——進入3.0階段,加入碳管理相關模塊。
智慧能源管理&&在涵蓋航站樓用能情況的基礎上,還將納入停機坪的用能數據,比如新安裝的充電樁用電負荷等,以保證更完整、更準確地計算整個機場的碳排放量。
機場的碳排放分為直接碳排放和間接碳排放,前者是化石能源的直接燃燒,比如燃氣三聯供設施的碳排放;後者主要是指用電量所産生的碳排放。長沙黃花機場的智慧能源系統對這些能源數據的統計已十分精準,運用相關的計算公式,即可核算出碳排放量。
武洋説,3.0版本的智慧能源管理&&預計將在今年底上線。它不僅可以統計碳排放數據,還會預留碳配額管理、碳交易和碳金融等功能模塊,為今後長沙黃花機場更多的碳管理做準備。
武洋&&,隨着智慧互聯感知技術的進步,新奧將進一步強化需供互動,動態追蹤人員活動,深度感知用能設備運行狀態,智能調控供能系統,持續挖掘節能降碳空間。
長沙黃花機場除了做好自己的碳排放管理,還將對各航空公司的碳排放管理作出貢獻。中國民航局計劃在長沙黃花機場做飛機滑行階段的碳排放數據實時監測試點,這是全國首家試點的機場。目前正在做前期的準備工作。
飛機在起飛前、降落後的陸上滑行階段,所産生的碳排放量應歸屬航空公司。但這個階段的碳排放發生在機場區域裏,如果讓航空公司自己統計或監測,機場和航空管理部門獲取數據的難度不小。
胡德説,各個航空公司機型眾多、航線眾多,一一統計的話需要較大的成本。而且,一些國外的航空公司不一定願意與機場分享數據。在這種特殊情況下,在停機坪做實時監測是更合適的方式。
實時監測飛機滑行階段的碳排放數據,一是可以摸清飛機的碳排放情況,另一方面也是為下一階段的減碳做準備。掌握了飛機滑行階段的碳排放數據之後,機場以及航空管理部門便可對各航空公司的碳排放水平提出要求,督促航司減碳。
更多的低碳機場
在2019年舉辦的第二十九屆世界機場年會上,中國民航局副局長董志毅評價長沙黃花機場智慧能源管理&&時説:“這樣的項目,應該在全國多個機場大力推廣。”
中國民航局2022年9月發布的《2022中國民航綠色發展政策與行動》中提出,要大力推進機場智慧能源管理系統建設,提高能源使用與監控效率。
長沙黃花機場在能源體系上的革新表明,雖然節能降碳改造需要一筆初始投資,但從更長的周期來看,節能降碳與經濟效益可以雙贏。
近期,有多個機場相關團隊到長沙黃花機場考察調研智慧能源體系搭建。如青島新機場,已採用燃氣三聯供作為空調系統供能;武漢天河機場、西安咸陽機場等正在建設智慧能源管理&&。未來,必定會有更多的低碳機場出爐。
與舊機場低碳化改造相比,新建機場在規劃設計之初就以低碳甚至零碳為宗旨,可以更好地實現低碳。
首先,新建機場要在建築材料上採用綠色低碳材料。在能源系統建設方面,要因地制宜地利用好當地的可再生能源,同時要提高地面交通電氣化水平。
2019年9月投入運營的北京大興機場榮獲中國最高等級的綠色建築三星級和節能建築3A級認證。它是全國可再生能源使用比例最高的機場,其採用的可再生能源主要是耦合式地源熱泵系統和光伏發電。在全球樞紐機場中,該機場首次實現場內通用車輛100%使用新能源。
大興機場還配建了臨空經濟區,規劃面積約150平方公里,其中北京50平方公里,河北廊坊100平方公里。大興機場臨空區規劃之初就把綠色低碳發展寫進了規劃方案裏,編制了首個針對臨空經濟區的綜合指標體系,將能源管控、碳排放控製作為約束性管控指標,並分領域提出了相應的綠色低碳發展指標。
有着長沙黃花機場智慧能源管理&&等諸多相關經驗的新奧集團,正在大興機場臨空經濟區的河北廊坊區域搭建一套數字化、智慧化的低碳能源體系。新奧集團相關負責人對《財經》記者説,與機場相比,臨空經濟區是一個面積更廣、用能更複雜的區域。因此,新奧為其規劃了一個涵蓋多種能源産品和技術的綜合供能方案,同時,區域內的各個建築之間能源流和信息流互聯互通,可以更好地實現低碳發展。
鋻於大興機場臨空經濟區整個區域幾乎都是新建的,具備一開始就做好碳數據核算和管理的條件。該負責人説,臨空經濟區的建設周期相對較長,新奧為其建設的智慧能源和碳數據管理&&也會不斷完善和升級。在“雙碳”時代背景下,能源體系數字化和智慧化是動態發展的,未來的運用會越來越普及。