“双碳”目标引领下电力工程绿色节能施工管理关键技术

引言：

为应对全球气候问题，中国提出了“2030 年前碳达峰、2060 年前碳中和”目标，及“双碳”目标。在该目标引领下，电力行业作为碳排放的主要领域，亟须通过技术创新与管理优化实现绿色转型。在能源基础设施建设领域，电力工程作为核心环节，其施工过程存在能耗高、污染高等问题。面对这一问题，仅依靠传统的施工模式很难满足国家提出的低碳要求。所以，探索“双碳”目标引领下的电力工程绿色节能施工管理技术路径，成为电力行业响应国家战略、实现可持续发展的关键。

1. 绿色节能电力工程的特点和挑战

“双碳”目标引领下，现代电力工程管理聚焦于绿色节能理念，致力于以全球环保与可持续发展诉求为导向，以可再生能源应用为基础，通过加强能耗控制、落实废物减排及资源配置优化，全面提升电力工程施工效率与质量，推动施工与运营向着高效、低环境影响力的方向转型，以便于为可持续发展目标的实现奠定基础[1]。

在绿色节能理念落地过程中，电力工程施工管理仍面临多重挑战：一是成本压力。绿色节能技术的初始投资成本普遍较高，虽然后期可凭借长期运行下的环境效益收回，但项目初期的资金筹集与管理仍是关键难题。二是技术实现瓶颈。新技术与传统施工方法的衔接与融合，往往需要专业技术支撑，也就是说，前期需要通过开展额外培训，以确保施工人员可适应新技术要求，而这不仅会导致实施复杂性提高，还会造成成本提升。三是安全管理风险。新材料与新技术的引入，可能带来未知的安全隐患，在前期，出于安全性考虑，需有针对性地开发新型安全管理策略与操作规范，以保障施工现场安全。

2. 电力工程中绿色节能施工管理技术的应用

2.1 绿色施工技术

一是科学选用环保材料。在电力工程绿色施工技术体系中，科学选择环保材料是践行低碳理念的首要环节。其核心在于通过全生命周期评估（LCA）和低碳属性筛选，实现材料生产、使用及废弃阶段的环境负荷最小化。也就是说，在选择环保材料时，需关注材料的生产能耗、碳足迹、使用寿命、可回收性、环境友好性等。

一般来说，需优先选用再生建材（如再生混凝土、竹材）、低 VOC（挥发性有机物）涂料及低碳水泥等低碳材料，并通过 LCA 技术量化分析材料从原料开采到运输、施工的全链条碳排放，以优先选择碳足迹低于行业基准的材料。

以某规模中等的电力工程为例，在选用环保材料时，采用生命周期评价法评估钢材、混凝土、复合材料、环保涂料、再生塑料五种材料的环境影响力，公式如下：

其中， E_i W_i 分别表示生命周期评价总值、第种材料的环境影响因子、第种材料的使用权重、材料的种类数。

具体方法是利用上述公式分别计算每种材料的环境影响因子、使用权重，通过对比LCA 以及观察其变化，确定每种材料在使用权重下的环境影响力。

其次，还需适当延长材料服役周期，以及提升材料可回收率。为此，需选用耐腐蚀、高强度的环保材料，如镀锌钢、FRP 复合材料，以及可循环利用的材料，如钢结构、再生塑料管材。

除此之外，筛查材料的生物毒性，避免使用含铅、汞等重金属，以及持久性有机污染物（POPs）的材料，即选用的材料需通过《GB 50345-2012 屋面工程技术规范》毒性检测。

二是优先选用低能耗的先进施工工艺。在电力工程领域，先进施工工艺是提升施工效率、实现低碳转型的核心驱动力。项目方通过技术创新与工艺优化，可显著降低施工能耗、缩短工期并减少环境负荷。在“双碳”目标引领下，选择先进施工工艺时，需重点评估施工工艺的节能效果，能耗模型计算公式如下：

其中， E_total P_j T_j F_j ∣m 分别表示总能耗（kWh）、第种设备的功率（kW）、第种设备的运行时间（h）、第种设备的负荷系数、设备的种类数。

以上述提及的案例为例，在选择施工工艺时，项目方利用上述公式计算了挖掘机、混凝土搅拌机、塔吊、电焊机和压路机五种主要设备于不同负荷系数下的总能耗，并通过观察其变化趋势，确定设备能耗与负荷系数之间的关系，以此验证负荷系数对总能耗的影响，进而设计出环保效益高的施工方案。

2.2 节能管理技术

在电力工程施工中，应用节能管理技术可为低碳目标的实现提供支撑性力量。在实践中，需将节能管理技术贯穿于施工全周期的各个环节，以实现利用智能化、精细化的管理手段降低能耗与碳排放的管理目标。

在实践中，可应用的节能管理技术包括但不限于集实时能耗监测、碳排放动态跟踪等功能于一体的智能化监控系统、分布式能源接入、电力系统无功补偿、变频调控技术。

为明确节能管理技术的实际应用效果，需采用能源消耗优化模型，评估不同工况条件下不同类型设备的能耗表现，以合理优化施工过程中的能耗[2]。其中，能源消耗优化模型的数学表达为：

其中， P_i H_i F_i L_i η_i 分别表示第种设备的额定功率（kW）、第种设备的运行小时数、第种设备的负荷系数、第种设备的工作负荷比率、第种设备的能效比。

2.3 施工废弃物管理

在电力工程绿色节能施工管理中，科学应用以“科学分类 + 高效回收 + 无害化处理”为核心的施工废弃物处理技术，可降低环境负荷，提升资源利用率[3]

在实践中，一是根据《建筑垃圾污染环境防治工作规划》等有关文件要求，将废弃物分为工程渣土、工程泥浆、拆除垃圾、装修垃圾及危险废物五类，并采用诸如“AI 摄像头 +RFID 标签”等智能识别技术实现精准分拣；二是推广装配式施工、模块化设备，通过舍弃现场加工环节，减少肥料；三是引入资源化利用技术，通过将废弃混凝土、砖块破碎后用于路基填充或混凝土生产或熔炼再生变压器、电缆中的铜、铝等，减少废弃物总量，提高废弃物利用率；四是采用无害化处理技术，通过采用化学沉淀、高温焚烧等技术处理含油废水等危险废物，实现废弃物达标排放。

在施工废弃物管理环节，为提升决策的合理性、科学性，可采用复杂的数学模型和优化算法，辅助决策分析，如采用基于线性规划的废弃物最小化模型，结合再生材料收益等参数，计算废弃物最小化总成本，做到从经济视角出发优化决策，数学表达如下：