岳小莉 郭婧娟

(北京交通大學(xué)經(jīng)濟管理學(xué)院，北京 100044)

0 引言

近年來，低碳經(jīng)濟理念深入人心，氣候變化問題也越來越受到人們的重視，溫室氣體的減排工作被更多地提上議程。2011 年12 月國務(wù)院發(fā)布的《“十二五”控制溫室氣體排放工作方案》中明確提出“到2015 年全國單位國內(nèi)生產(chǎn)總值CO2排放比2010 年下降17%”和“溫室氣體排放統(tǒng)計核算體系基本建立”的目標(biāo)。

目前，我國尚無通用的碳排放計算標(biāo)準(zhǔn)，實現(xiàn)建設(shè)工程碳排放的標(biāo)準(zhǔn)化計量成為亟待解決的重要問題?，F(xiàn)有研究中，大多數(shù)學(xué)者采用的是生命周期評價法(Life-cycle Assessment，LCA)，以求實現(xiàn)產(chǎn)品“從搖籃到墳?zāi)埂比A段的碳排放計量。LCA 對衡量建設(shè)工程碳排放有重要的價值，但也存在一些不足之處。例如，在LCA 中許多學(xué)者將研究重心放在了生命周期全過程，對某一階段的重點研究則存在不足。建設(shè)工程全生命周期的決策設(shè)計階段、工程建設(shè)階段、運營維護階段和拆除階段，每個階段碳排放的來源和側(cè)重點都有所區(qū)別。本文選取工程建設(shè)階段作為研究對象，主要是考慮到工程建設(shè)階段在建設(shè)工程全生命周期中碳排放比重較大，同時，工程建設(shè)階段的碳排放較其他階段更易實現(xiàn)量化計算和有效控制，有利于工程建設(shè)領(lǐng)域的低碳發(fā)展［1］。

1 工程建設(shè)碳排放的計算

1.1 計算范圍

所謂碳排放，即指溫室氣體排放。溫室氣體主要包括二氧化碳(CO2)、甲烷(CH4)、氧化亞氮(N2O)、氫氟碳化物(HFC5)、全氟碳化物(PFCS)和六氟化硫(SF6)。由于CO2在溫室氣體中比重較大，故大多數(shù)研究中采用CO2當(dāng)量來表示溫室氣體的排放量［2］。

環(huán)境管理生命周期評價標(biāo)準(zhǔn)(ISO14040)將生命周期評價方法分為四個步驟:研究目標(biāo)和范圍確定、生命周期清單分析、生命周期的影響評價以及生命周期結(jié)果解析。其技術(shù)框架如圖1所示。

圖1 生命周期評價技術(shù)框架

碳排放計量的首要工作是確定計算的目標(biāo)和范圍。工程建設(shè)階段是建設(shè)產(chǎn)品的形成階段，這一階段產(chǎn)生的碳排放來源有三個方面，分別是建材生產(chǎn)碳排放、建材和機械運輸碳排放和工程施工碳排放，需要確定每一部分碳排放的邊界范圍。

(1)建材生產(chǎn)碳排放，主要由建材生產(chǎn)時消耗的各種能源產(chǎn)生。由于原材料和生產(chǎn)工藝不同，不同建材的碳排放量有很大差別，選擇合適的建材是減少碳排放的一個重要措施。另外，人的因素產(chǎn)生的碳排放量相對很小，在測算建材生產(chǎn)碳排放時可以忽略不計。

(2)建材和機械運輸碳排放(以下簡稱運輸碳排放)，主要由運輸過程消耗的燃油資源產(chǎn)生。其碳排放量與所運輸?shù)奈锲贩N類、數(shù)量、運輸工具以及運輸距離等因素有關(guān)。在工程造價文件中，運輸碳排放數(shù)據(jù)體現(xiàn)在運輸車輛的機械臺班消耗上，根據(jù)機械臺班消耗量可估算出運輸碳排放量。

(3)施工過程較建材生產(chǎn)和運輸過程更加復(fù)雜，碳排放范圍也更廣泛。施工生產(chǎn)要素消耗包括人工、材料、機械三類，其中，人工碳排放量相對很少，可以忽略不計;建材生產(chǎn)過程已經(jīng)計算過材料碳排放，不必重復(fù)計算。故施工碳排放主要考慮施工機械和施工工藝因素，通過對施工方案和施工組織設(shè)計的優(yōu)化可有效減少碳排放量。

1.2 計算方法

目前，工程建設(shè)碳排放計量尚無通用的國際或國家標(biāo)準(zhǔn)，可參考產(chǎn)品碳計量標(biāo)準(zhǔn)進行工程建設(shè)碳排放的計算。如 ISO/CD14067、英國PAS2050:2008 規(guī)范以及IPCC 國家溫室氣體(GHG)排放清單指南等，這些規(guī)范在碳排放的范圍核算和計量方法上都較為成熟，具有很大的參考價值。

對現(xiàn)有規(guī)范和參考文獻進行總結(jié)，得到工程建設(shè)領(lǐng)域可借鑒的幾種碳排放量計算方法:

(1)實測法。通過標(biāo)準(zhǔn)連續(xù)計量設(shè)施對現(xiàn)場燃燒設(shè)備有關(guān)參數(shù)進行實際計量，得到排放氣體的流速、流量和濃度數(shù)據(jù)，據(jù)此計算碳排放。實測法結(jié)果較為準(zhǔn)確，但耗費的人工和費用成本較高，一般應(yīng)用于量大面廣的碳排放測量。

(2)投入產(chǎn)出法。投入產(chǎn)出法又稱物料衡算法，它的原理是遵循質(zhì)量守恒定律，即生產(chǎn)過程投入某系統(tǒng)或設(shè)備的燃料和原料中的碳等于該系統(tǒng)或設(shè)備產(chǎn)出的碳。投入產(chǎn)出法可用于計算整個或局部生產(chǎn)過程的碳足跡，但其無法區(qū)別出不同施工工藝和技術(shù)的差異，且獲得結(jié)果的準(zhǔn)確性有偏差。

(3)過程法。過程法在工程建設(shè)領(lǐng)域又叫作施工工序法。它是基于產(chǎn)品生命周期整個過程的物質(zhì)和能源流動消耗來測算碳排放量，其思路是將施工階段進行劃分，列出分部分項工程的機械清單，然后用單位量乘以量就得到各分部分項工程的施工碳排放［3］。過程法簡便易行、精確性較高，但基于過程的物質(zhì)和能源消耗數(shù)據(jù)不易獲得，在一定程度上限制了該方法的應(yīng)用。

(4)清單估算法。清單估算法采用IPCC 政府間氣候變化專門委員會公布的《IPCC 溫室氣體排放清單》計算碳排放，主要原理是用各種能源的實際消耗量乘以碳排放因子加總得到總的碳排放量。碳排放因子指生產(chǎn)單位產(chǎn)品所排放的CO2的當(dāng)量值，根據(jù)正常作業(yè)及管理條件，生產(chǎn)同一產(chǎn)品的不同工藝和規(guī)模下溫室氣體排放量加權(quán)平均得到，可在相關(guān)數(shù)據(jù)庫中查得。清單估算法簡單可行、應(yīng)用面廣，關(guān)鍵是要確定溫室氣體的排放清單并選擇適當(dāng)?shù)奶寂欧乓蜃?。幾種碳排放計算方法對比見表1。

本文的工程建設(shè)碳排放量計算是基于生命周期評價理論，將過程法和清單估算法有機結(jié)合而成的混合計算方法。具體過程為:首先，采用過程法，按照工程圖樣列出材料機械消耗清單，也可直接采用清單計價時的分部分項工程材料機械清單;其次，采用清單估算法，將各個材料和機械的消耗量進行匯總并選擇合適的碳排放因子;最后，將消耗量數(shù)據(jù)與對應(yīng)碳排放因子相乘并加總，即得到整個工程建設(shè)階段的碳排放量?；诠こ淘靸r的工程建設(shè)碳排放計算見圖2。

表1 幾種碳排放計算方法對比

圖2 基于工程造價的工程建設(shè)碳排放計算

這種混合碳排放計算模型集合了過程法和清單估算法的優(yōu)點，具有更強的可操作性和準(zhǔn)確性，能夠方便地應(yīng)用于實際工程。同時，采用的工程量清單數(shù)據(jù)可直接套用工程造價數(shù)據(jù)，大大減少了碳排放計算工作量，在工程建設(shè)的同時，還可隨工程造價進行碳排放的動態(tài)管理和控制［4］。基于工程造價的碳排放管理過程大致如圖3 所示。

圖3 基于工程造價的工程建設(shè)碳排放管理

2 案例實證

本文選取鐵路工程某建設(shè)項目進行工程建設(shè)階段碳排放實例分析，由于該工程的特殊性質(zhì)，在此不便對工程概況進行介紹，只運用工程造價數(shù)據(jù)進行計算分析。

2.1 清單匯總

按照工程造價文件中的分部分項工程量清單，匯總出本工程材料和機械消耗量，用大寫字母Q 表示(表2)。

根據(jù)工程造價文件中的機械臺班消耗量和2005 年《鐵路工程機械臺班費用定額》中的單位臺班消耗指標(biāo)，二者相乘即得到總的機械能源消耗量。匯總后，本文選取燃料和電力消耗總量最大的20 種機械列舉如表3 所示，機械臺班消耗能源匯總表如表4 所示。

表2 主要燃料、材料消耗量一覽表 (單位:kg)

表3 機械臺班能源消耗一覽表

表4 機械臺班消耗能源匯總表

2.2 碳排放因子確定

碳排放因子(Carbon Emission Factor)是計算碳排放的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，指消耗單位質(zhì)量能源所產(chǎn)生的溫室氣體轉(zhuǎn)化為二氧化碳的量。能源的碳排放因子包括了單位質(zhì)量能源從開采、加工、使用各個環(huán)節(jié)中排放的溫室氣體量轉(zhuǎn)化為二氧化碳量的總和［5］。

目前，關(guān)于碳排放因子的選用尚無統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，不同國家、組織和地區(qū)算得的碳排放因子往往有很大差別，在一定程度上影響到計算結(jié)果的準(zhǔn)確性。本文總結(jié)并借鑒了現(xiàn)有碳排放因子，選擇其常用值或平均值作為工程建設(shè)階段碳排放計算的參考，各能源或材料的碳排放因子用F 表示?，F(xiàn)有能源和材料碳排放因子數(shù)據(jù)匯總見表5。

表5 現(xiàn)有能源和材料碳排放因子數(shù)據(jù)匯總

2.3 碳排放量計算

根據(jù)上文數(shù)據(jù)，可利用以下公式求得工程建設(shè)不同階段總的碳排放量CE。工程建設(shè)不同階段碳排放量匯總見表6。

表6 工程建設(shè)不同階段碳排放量匯總(單位:t)

3 結(jié)語

計算結(jié)果顯示，僅此一個工程主要材料和機械的碳排放量就高達約200 萬t。對比三個階段的碳排放量數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，由于重視程度不夠，工程建設(shè)實際上并未將碳排放量作為一個控制方面加以管理，致使可行性研究階段超出了初步設(shè)計階段的碳排放量。為此，有必要按照工程造價的思路對不同階段碳排放量進行目標(biāo)控制，即后一階段的碳排放量不能超過前一階段的目標(biāo)值，否則需要對設(shè)計文件或施工方案加以改進。

建設(shè)工程碳排放計算過程與工程造價具有緊密聯(lián)系，在工程造價過程中，不僅可以計算工程建設(shè)碳排放，還可實現(xiàn)碳排放的逐層細(xì)化和動態(tài)管理。首先，隨著設(shè)計圖樣的深化，相應(yīng)的估算、概算、預(yù)算文件都會有所變化，此模型可實現(xiàn)碳排放量的實時更新并檢查下一階段的碳排放目標(biāo)值是否超過上一階段的限制;其次，借助相關(guān)定額和造價軟件，可將工程建設(shè)過程碳排放的控制細(xì)化到具體的材料和機械，追蹤每部分的碳排放來源并進行控制;最后，結(jié)合工程領(lǐng)域?qū)Τ杀?、進度和質(zhì)量的動態(tài)控制方法，可及時發(fā)現(xiàn)工程建設(shè)過程每個環(huán)節(jié)的碳排放偏差并糾正，從而動態(tài)控制并減少整個項目的碳排放量。

建議相關(guān)部門和單位要加強重視，將低碳經(jīng)濟和低碳發(fā)展的理念貫徹落實到工程建設(shè)過程之中，可以借鑒本文中提到的方法和手段，不斷加強工程建設(shè)碳排放的管理，最終實現(xiàn)工程建設(shè)領(lǐng)域的低碳發(fā)展。

［1］ 陶良虎. 中國低碳經(jīng)濟— —面向未來的綠色產(chǎn)業(yè)革命［M］. 北京:研究出版社，2010.

［2］ Taehoon Hong，ChangYoon Ji，MinHo Jang，et al. Assessment model for energy consumption and greenhouse gas emissions during building construction ［J］ . Journal of Management in Engineering，2014 (30):226-235.

［3］ KY G Kwok，C Statz，Wai K Oswald Chong. Carbon emission modeling for green building: acomprehensive study of methodologies ［J］. ASCE，2012 (3):9-17.

［4］ 于萍，陳效逑，馬祿義. 住宅建筑生命周期碳排放研究綜述［J］. 建筑科學(xué)，2011 (4):9-12

［5］ 張春霞，章蓓蓓，黃有亮，等. 建筑物能源碳排放因子選擇方法研究［J］. 建筑經(jīng)濟，2010 (10):106-109. PMT