“双碳”政策背景下垃圾收运系统的路径优化与碳核算模型体系

“

双碳

”

政策背景下垃圾收运系统的路径优化与碳核算模型体系

发布时间：

2021-11-26T03:15:00.690Z   

来源：《城镇建设》

2021

年第

18

期（下）

作者：

马骁腾

[

导读

] 

当前我国正在加快实现生产生活方式绿色变革，加快

“

碳达峰、碳中和

”

政策的落地实施，力争在

2030

年前达到碳达峰，

马骁腾

天津市城市规划设计研究总院有限公司

天津市

 300190

摘要：当前我国正在加快实现生产生活方式绿色变革，加快

“

碳达峰、碳中和

”

政策的落地实施，力争在

2030

年前达到碳达峰，

2060

年

前达到碳中和，在此背景下进行的经济发展方式转型升级方兴未艾；同时为实现人口资源环境协调发展的

“

无废城市

”

政策在全国的广泛推

广，

“

垃圾分类、循环经济

”

等绿色发展概念已深入人心。生活垃圾收运系统包含收集和转运车辆、转运站设施等，运行过程消耗汽柴油、

电等能源，是城市温室气体排放源之一，之前对于传统收运模式成本、时间等要素的路径优化数学模型研究已十分深入。本文将探讨新形

势下，建立与分类收运、新能源车辆、碳排量等新要素耦合的全生命周期碳核算模型新体系，以期为未来环卫收运体系规划提供参考。

关键词：无废城市、垃圾分类、路径优化、碳核算模型、全生命周期分析（

LCA

）

引言

我国提出了

“

碳达峰、碳中和

”

的重大战略决策，以期实现资源高效利用和绿色低碳发展基础上的经济结构转型升级，这将是一次覆盖

各领域、各地区、各行业的深刻的

“

绿色变革

”

，在今年

10

月

24

日国务院印发的《

2030

年前碳达峰行动方案》中，明确提出了

“

碳达峰十大行

动

”

，其中

“

城乡建设碳达峰行动、交通运输绿色低碳行动、循环经济助力降碳行动

”

赫然在列。

近年来，随着我国城市化的快速发展与市民物质消费能力的日渐提高，城市垃圾量增长迅速，因此产生的城市固体废弃物治污防污挑

战十分严峻，加之相关基础设施建设资金、技术研发等投入不足，导致了十分严峻的

“

垃圾围城

”

问题

[1]

。垃圾总量的快速增加、城市居民

对生活环境的高标准要求、愈发拥堵的城市交通现状等均使得现有城市垃圾收运体系运行的时间窗口愈发紧张；全国各大试点城市垃圾分

类体系的逐步建立要求

“

不同种类垃圾分开收运

”

、全国各地方财政预算的压力、国家对碳排放总量的控制要求均导致单纯增加收运车辆的

模式必然不现实。因此迫切需要一套综合了垃圾分类、时间窗口、碳排放总量、路径优化、运行成本等多要素的模型体系，为环卫、固废

等专项规划编制提供数据库和辅助决策工具。

        1.

国内外研究进展

        1.1 

国内外关于收运车辆路径优化的研究进展

对垃圾收运车辆路径优化的研究始于求得载重量有限条件下的能覆盖所有垃圾点位的最佳收运路径

[2]

；

S.Kim

等人针对收运时间对生活

垃圾处理的影响，研究了带有时间窗口的垃圾收运路径问题，以时间惩罚成本、等待时间最短为目标建模

[3]

；

Masoud

等人提出了一个多车

型、带隔仓、隔间大小不同、混合开闭的车辆路径模型

[4]

；针对新兴的电动汽车路径优化问题的研究早在

2011

年就已经开始

[5]

；为适应电

动车辆载重量、时间窗、行驶里程、充电需求、行驶速度等特性的新变化，建立了以总成本最小为目标的数学模型，并提出了满足动态需

求的电动车配送方案实施更新策略

[6]

。

        1.2 

国内外关于车辆全生命周期碳排放的研究进展

当前对于

EV

（电动汽车）、

HEV

（混合动力汽车）、

FCV

（燃料电池汽车）及化石能源基燃料驱动的传统

ICE

（内燃机）汽车等的碳

排放量研究已十分深入，目前国际成熟的车用能源技术路线评估方法为

“

车用燃料

/

车辆制造的

GHG

（温室气体）的

LCA

（全生命周期分

析）

”

，国内外学者较早就开始了研究，并建立起了专门的模型，如

GREET

和

LEM

模型，清华大学在此基础上，开发建立了清华大学中国

车用能源全生命分析模型

-TLCAM

：该模型采用中国实际参数数据，建立起包含燃料周期

WTW

（从矿井到车轮）和车辆周期，囊括资源开

采、运输、车辆全产业链生产及报废全周期的模型分析方法

[7]

。

        2.

关于现有收运模型研究的不足

当前，针对城市垃圾碳排放量的研究主要集中在末端处置环节，关于生活垃圾收运系统碳排放的定量研究还较为欠缺，尤其是随着新

能源车辆在市政环卫领域的大规模运用导致的新时代本土化收运系统数据的欠缺和定量监测的匮乏使得生活垃圾收运系统的建设过程中缺

乏相应科学依据和决策支撑，并未建立全生命周期下的结合路径优化、车辆碳排量的收运系统碳排放核算方法。其次，当前生活垃圾收运

系统的规划和建设普遍欠缺碳排放等环境影响的考量，也少有从碳排放的角度衡量垃圾分类环境效益的研究。

        3.

垃圾收运系统模型体系发展的新趋势

        3.1 

针对新能源垃圾收运车辆的路径模型愈发受关注

正如当前

EV

（电动汽车）、

HEV

（混合动力汽车）、

FCV

（燃料电池汽车）在家用车领域的普及一样，在环卫领域也出现了诸如电动

清扫车、电动收运车大行其道的趋势；再如前文所述，垃圾分类收运模式的新要求不能依靠单纯增加环卫营运车辆解决的结论，未来在越

来越严苛的碳排放标准和运营成本考量下，采用新能源的具有分隔舱室的垃圾收运车必将迎来广阔的市场前景，在此预测下，现有的结合

“

时间窗口、运行总成本、行驶里程、总载重量、交通拥堵程度等

”

要素的路径优化模型亟需进行升级，在此我提出以下几点趋势：首先，

在近期环卫车辆必将是传统燃油车与新能源车型混用的状态，两类车辆特性完全不同，因此需要模拟两类车辆在不同条件制约下同时运行

的路径优化；其次，针对带隔间的收运车辆，要对隔间大小、收运种类进行不同场景下的分析考量；最后一定要根据城市现状给出适应性

强的，能充分体现各要素影响权重的模型，以期为环卫收运体系优化提供有借鉴意义的决策工具。

        3.2 

针对新能源垃圾收运车辆的碳排放模型愈发受关注