郝思雅，吳 婧～3

（1. 華北電力大學(xué)環(huán)境學(xué)院，北京 102206；2. 北京交通大學(xué)環(huán)境學(xué)院，北京 100044；3. 北京交通大學(xué)交通能源與環(huán)境研究院，北京 100044）

由溫室氣體濃度增加引起的全球變暖[1]，已經(jīng)對(duì)自然生態(tài)系統(tǒng)和人類生存環(huán)境產(chǎn)生了嚴(yán)重影響，成為當(dāng)今人類社會(huì)亟待解決的重大問(wèn)題之一[2]。我國(guó)政府高度重視氣候變化問(wèn)題，于2016 年印發(fā)《“十三五”控制溫室氣體排放工作方案》[3]，旨在有效控制溫室氣體。2020 年 9 月22 日，國(guó)家主席習(xí)近平在“七十五屆聯(lián)合國(guó)大會(huì)”一般性辯論上提到，我國(guó)力爭(zhēng)于2030 年前達(dá)到二氧化碳（CO2）排放峰值，努力爭(zhēng)取于2060 年前實(shí)現(xiàn)碳中和。

編制溫室氣體清單是應(yīng)對(duì)氣候變化的一項(xiàng)基礎(chǔ)性工作。通過(guò)清單可以了解各部門排放現(xiàn)狀，從而有助于制定應(yīng)對(duì)措施。2010 年9 月，國(guó)家發(fā)展改革委辦公廳正式下發(fā)了《關(guān)于啟動(dòng)省級(jí)溫室氣體清單編制工作有關(guān)事項(xiàng)的通知》[4]，要求各地制定工作計(jì)劃和編制方案，組織好溫室氣體清單編制工作。除了國(guó)家層面，許多企業(yè)和社區(qū)也編制了相應(yīng)的溫室氣體排放清單。近年來(lái)，國(guó)外大學(xué)也在逐步關(guān)注溫室氣體的排放，伯克利大學(xué)、麻省理工大學(xué)等堅(jiān)持多年編制溫室氣體排放清單，逐步細(xì)化排放源、改進(jìn)計(jì)算方式并制定相應(yīng)的減排規(guī)劃；克萊姆森大學(xué)還研究了廢水處理和用紙情況[5]；哥倫比亞一所學(xué)校將基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)所排放的溫室氣體也算入了清單之中[6]。相比之下，國(guó)內(nèi)鮮有相關(guān)研究報(bào)道，且均為2015 年及之前的研究。如，北京大學(xué)建立了中國(guó)高校溫室氣體清單編制方法，并以北京大學(xué)為例進(jìn)行初步應(yīng)用[7]；遼寧工業(yè)大學(xué)初步分析了本校溫室氣體排放情況[8]；中央財(cái)經(jīng)大學(xué)進(jìn)行了高校碳排放核查研究，但缺乏數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)一步分析[9]。

目前，國(guó)內(nèi)高校采用的溫室氣體排放量計(jì)算方法，尚未將氫氟碳化物(HFCs)納入其中。隨著汽車空調(diào)和房間空調(diào)使用量增加，且所排放的HFCs全球變暖潛能值較高，應(yīng)將上述排放源納入排放清單中。本研究將空調(diào)所排放的HFCs 列入清單中，完善北京高校溫室氣體排放清單，并設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了編制高校溫室氣體排放清單的軟件，便于北京高校編制本校的溫室氣體排放清單。

1 校園溫室氣體排放清單編制方法建立

本文參考《IPCC2006 國(guó)家溫室氣體清單指南》，建立了一套適合北京高校的校園溫室氣體清單編制的方法，將從源匯識(shí)別、清單計(jì)算方法、排放因子的選擇和活動(dòng)水平數(shù)據(jù)的獲取等4 方面來(lái)介紹。在此基礎(chǔ)上，本文還開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)了清單編制工具，可為北京高校應(yīng)對(duì)氣候變化提供技術(shù)支撐。

1.1 源匯識(shí)別

通過(guò)比較企業(yè)及美國(guó)高校的源匯識(shí)別方法，結(jié)合北京高校的實(shí)際情況，將北京高校校園溫室氣體的源和匯大致歸納為4 個(gè)類別：1）直接源排放，指校園清單邊界內(nèi)由化石燃料燃燒直接導(dǎo)致的溫室氣體排放活動(dòng)，如餐飲、供暖供熱水和機(jī)動(dòng)車等；2）間接源排放，指因外購(gòu)能量間接導(dǎo)致的溫室氣體排放活動(dòng)，如外購(gòu)電力；3）其他源排放，指未被列入以上2 類的溫室氣體排放活動(dòng)，如固體廢棄物、制冷劑泄漏和學(xué)術(shù)研究相關(guān)排放等；4）匯清除，主要指校園植被等對(duì)溫室氣體的吸收清除。

1.2 清單計(jì)算方法

從源、匯兩方面綜合考慮溫室氣體排放量，進(jìn)而得出凈排放量：凈排放量=排放量-匯清除量。

1.2.1 溫室氣體排放量的計(jì)算方法 本方法將高校校園溫室氣體清單核算范圍界定為以校方為行為主體，以校園為活動(dòng)邊界，以在校師生為服務(wù)對(duì)象的高校運(yùn)作過(guò)程中可能涉及到的溫室氣體源排放和匯清除活動(dòng)，暫不包括在校師生的個(gè)人活動(dòng)和校方在校園以外的活動(dòng)。其核算種類為《京都議定書》規(guī)定的7 種氣體中的二氧化碳(C02)、甲烷(CH4)、氧化亞氮(N20)和氫氟碳化物(HFCs)。

采用IPCC 指南[10]得到公式（1）：

式中：C為溫室氣體排放量，kg CO2eq；EF為溫室氣體排放因子；E為活動(dòng)水平數(shù)據(jù)；GWP為溫室氣體的全球變暖潛能值。

1.2.2 溫室氣體匯清除的計(jì)算方法 參考IPCC 指南[10]，采用公式（2）計(jì)算溫室氣體的匯清除。

結(jié)合校園特征，可按照IPCC 缺省方法，假設(shè)校園中的草本生物量（如草坪草和庭園植物）、死有機(jī)物質(zhì)生物量和土壤有機(jī)質(zhì)的凈庫(kù)變化為零，從而只需評(píng)估與木本植物相關(guān)的生物量庫(kù)變化。采用樹(shù)冠覆蓋面積法進(jìn)行估算，即，將每單位植物樹(shù)冠覆蓋面積的碳庫(kù)變化作為清除因子?；跇?shù)冠覆蓋總面積的年生物量增量，見(jiàn)式（3）：

式中：ΔCG為生物量增量引起的年度碳累積量，噸碳/a；ATi,j為多年生木本類型j中，類別i的樹(shù)冠覆蓋總面積，hm2；CRWi,j為多年生木本類型j中，類別i的樹(shù)冠覆蓋面積的生長(zhǎng)率，噸碳/hm2樹(shù)冠覆蓋。

1.3 排放因子的選擇

與溫室氣體排放活動(dòng)密切相關(guān)的氣體包括CO2、CH4、N2O 和HFC 等，建議使用CO2當(dāng)量作為統(tǒng)一單位，非CO2氣體通過(guò)IPCC 提供的溫室氣體全球增溫潛勢(shì)（GWP）進(jìn)行折算，見(jiàn)表1[10-11]。

表1 部分溫室氣體GWP 值

《蒙特利爾議定書修正案》[10]中列舉了一些HFC 類物質(zhì)的全球增溫潛勢(shì)值，這些非CO2類排放量可通過(guò)GWP 折算成以CO2當(dāng)量為單位的值。

化石燃料在燃燒過(guò)程中都會(huì)有CO2排出，其種類不同，燃燒時(shí)排放的CO2量亦不相等。參考《中國(guó)能源統(tǒng)計(jì)年鑒2018》[12]附錄提供的低位發(fā)熱轉(zhuǎn)換系數(shù)，見(jiàn)表2，引入發(fā)熱值，將固體、液體和氣體燃料的生產(chǎn)量和消耗量轉(zhuǎn)換為普通能源單位。

表2 化石燃料低位發(fā)熱轉(zhuǎn)換系數(shù)

由于各種化石燃料的發(fā)熱量和CO2排出量之間存在比較穩(wěn)定的關(guān)系，參照IPCC[10]中推薦的化石燃料的CO2排放因子，見(jiàn)表3，通過(guò)各種溫室氣體的排放因子可以估算化石燃料燃燒過(guò)程中的氣體排放量。

表3 化石燃料燃燒排放因子t·TJ-1

《2019 年中國(guó)區(qū)域電網(wǎng)基準(zhǔn)線排放因子的公告》[13]中，詳細(xì)給出了各地電網(wǎng)排放因子，建議選取與高校所在地區(qū)相應(yīng)的本地排放因子。北京高校校園溫室氣體排放計(jì)算時(shí)，選擇華北地區(qū)電網(wǎng)的2015～2017 年電量邊際溫室氣體排放因子的加權(quán)平均值為0.941 9 t CO2/MWh。

空調(diào)排放HFC 過(guò)程中，還需選取運(yùn)行環(huán)節(jié)排放因子[14]，見(jiàn)表4，對(duì)HFC 進(jìn)行計(jì)算。

表4 空調(diào)運(yùn)行環(huán)節(jié)排放因子

1.4 活動(dòng)水平數(shù)據(jù)獲取

北京高校校園溫室氣體排放清單需要收集的活動(dòng)水平數(shù)據(jù)及其可能來(lái)源，見(jiàn)表5。

表5 校園溫室氣體排放源/清除匯的調(diào)查表格

1.5 編制工具的開(kāi)發(fā)與設(shè)計(jì)

本研究基于上述方法還開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)了面向用戶的人性化工具。將北京高校溫室氣體清單的編制方法制作成易輸入、易操作、易分析的程序工具，便于研究者或?qū)W校管理部門使用，使用者僅需識(shí)別并記錄某高校人口、面積、源匯類別、主管部門、活動(dòng)項(xiàng)目和能源類型等基本信息，并錄入各活動(dòng)項(xiàng)目、各能源類型的消費(fèi)數(shù)量，即可立即獲得各類活動(dòng)項(xiàng)目的溫室氣體排放量、各類排放源的溫室氣體排放總量，以及此高校的溫室氣體排放總量、單位面積溫室氣體排放量和單位人口溫室氣體排放量等計(jì)算結(jié)果。

2 案例分析

華北電力大學(xué)的排放源類別基本齊全，適合推廣到北京其他高校，因此選擇華北電力大學(xué)為研究案例。

采用上述建立的校園溫室氣體排放清單方法，考慮華北電力大學(xué)校園的實(shí)際情況和活動(dòng)水平數(shù)據(jù)的可獲得性，識(shí)別了華北電力大學(xué)校園溫室氣體的源和匯，見(jiàn)圖1，收集了相關(guān)活動(dòng)水平數(shù)據(jù)，得到了華北電力大學(xué)2019 年溫室氣體排放清單，見(jiàn)表6。

表6 2019 年溫室氣體排放情況匯總

圖1 華北電力大學(xué)溫室氣體源匯識(shí)別圖

結(jié)果顯示，溫室氣體總排放量為41 909.35 tCO2eq，匯清除量為41.56 tCO2eq，因此凈排放量為41 867.80 tCO2eq，單位面積溫室氣體排放量為0.11 tCO2eq，人均凈排放量為2.13 tCO2eq。將計(jì)算結(jié)果與2019 年全國(guó)的排放情況[15]進(jìn)行對(duì)比發(fā)現(xiàn)，本研究計(jì)算出的華北電力大學(xué)人均溫室氣體排放量低于全國(guó)平均水平（6.72 tCO2eq/人）；單位面積的溫室氣體排放量高于全國(guó)平均水平和全國(guó)100 強(qiáng)城市的平均水平。這種差異可能源于不同尺度排放清單對(duì)排放邊界的不同定義，高校清單沒(méi)有列入師生在校園活動(dòng)以外造成的溫室氣體排放活動(dòng)（如生活和上下班等），但將部分離退休和校外人員能源消費(fèi)造成的溫室氣體排放列入其中。

在各類排放源中，因外購(gòu)能量間接導(dǎo)致的溫室氣體間接源排放占比最大（為72.71%），總量達(dá)30 443.42 tCO2eq，直接能源消耗所產(chǎn)生的溫室氣體排放量次之。外購(gòu)電力主要體現(xiàn)在校內(nèi)各建筑供電科研和后勤等方面。在不影響正常校園以及科研活動(dòng)的前提下，從一定程度上改善用電的合理性將有助于減少電力排放。

由化石燃料燃燒直接導(dǎo)致的直接源排放是華北電力大學(xué)第二大類排放源，總量為8 839.43 tCO2eq，占總排放量的21.11%，約為間接源排放的2/7。從排放源來(lái)看，供暖、供熱水及餐飲占比最大，分別占88.81%和10.28%；機(jī)動(dòng)車次之。從能源類型來(lái)看，天然氣占比最大，為99.10%，汽油次之。占比較大的活動(dòng)類型和能源類型同時(shí)也具有較大減排潛力，應(yīng)該予以重點(diǎn)考慮。

與直接和間接排放源相比，華北電力大學(xué)其他排放源排放量較小，僅為2 626.50 tCO2eq，占總排放量的6.27%，主要來(lái)源于房間空調(diào)制冷劑HFC-32 的大氣逸散與汽車空調(diào)制冷劑HFC-134a 排放。需要說(shuō)明的是，其他排放源還包括生活垃圾、廚余垃圾、醫(yī)療垃圾和實(shí)驗(yàn)室危險(xiǎn)廢棄物以及汽車尾氣等，考慮到數(shù)據(jù)的可獲得性等，暫不列入本次清單編制范圍。

華北電力大學(xué)校園溫室氣體排放情況與幾個(gè)國(guó)內(nèi)外大學(xué)的對(duì)比情況，見(jiàn)表7。

表7 華北電力大學(xué)溫室氣體排放情況與其他大學(xué)對(duì)比%

結(jié)果顯示，華北電力大學(xué)與遼寧工業(yè)大學(xué)、麻省理工大學(xué)、康奈爾大學(xué)、伯克利大學(xué)和UNAM[16]的校園不同溫室氣體排放類別的排放占比存在差異。前5 所大學(xué)最大溫室氣體排放來(lái)自于直接源與間接源，而燃料或電力的比例各不相同，華北電力大學(xué)外購(gòu)電力所排放的溫室氣體占到72.71%，而麻省理工大學(xué)、康奈爾大學(xué)和伯克利大學(xué)則為直接源排放占主導(dǎo)，這個(gè)差別主要取決于各地用能特點(diǎn)及各校不同的能源使用方式。華北電力大學(xué)側(cè)重于與電結(jié)合使用，康奈爾大學(xué)與伯克利大學(xué)側(cè)重于直接使用燃料。國(guó)外4 所大學(xué)的其他源排放均大于國(guó)內(nèi)2 所大學(xué)，原因可能在于計(jì)算范圍的差異:國(guó)內(nèi)大學(xué)僅考慮校園內(nèi)部交通排放，或只考慮了制冷劑排放；而國(guó)外大學(xué)還將與教學(xué)科研相關(guān)的校園外交通包含在核算范圍內(nèi)，其中UNAM 的其他源排放計(jì)算包括移動(dòng)和固定源以及制冷劑泄漏、紙張、食品、水、氣體、清潔產(chǎn)品、溶劑、廢水處理、市政和危險(xiǎn)廢物以及校外學(xué)術(shù)研究的消耗，較為全面。

國(guó)外大學(xué)更加重視學(xué)校溫室氣體排放清單的編制工作，并制定相關(guān)減排計(jì)劃，伯克利大學(xué)從1990 年開(kāi)始堅(jiān)持編制溫室氣體排放清單至今，麻省理工大學(xué)以及康奈爾大學(xué)也是如此。我國(guó)高校缺乏歷年堅(jiān)持編制溫室氣體排放清單的規(guī)劃，難以進(jìn)行縱向比較分析、進(jìn)而開(kāi)展相應(yīng)減排工作。

3 結(jié)論與建議

3.1 結(jié)論

本文參考IPCC 溫室氣體清單指南，完善了北京高校溫室氣體排放計(jì)算方法，不僅從源匯兩方面進(jìn)行了分析與計(jì)算，還補(bǔ)充了空調(diào)所排放的HFC物質(zhì)，讓得出的溫室氣體排放清單更加全面可信。

華北電力大學(xué)2019 年校園溫室氣體凈排放量為4.2×104tCO2eq，人均排放量為2.1 tCO2eq/人，單位面積排放量為110 tCO2eq/m2?？倻厥覛怏w排放中，外購(gòu)電力所產(chǎn)生的溫室氣體排放量最多，占72.71%；其次是燃料排放，占21.11%。因此，減少溫室氣體的排放應(yīng)主要從上述兩方面展開(kāi)。增加清除匯也是為校園減排的重要途徑，兩者結(jié)合方能更好地減少校園溫室氣體排放。

隨著校園活動(dòng)日漸豐富，科研內(nèi)容也會(huì)相應(yīng)增加，相關(guān)的溫室氣體排放也應(yīng)像國(guó)外大學(xué)計(jì)算排放清單時(shí)，將其納入考慮。類似的還有垃圾、廢棄物和汽車尾氣這種涉及到移動(dòng)源的排放情況，需要完善計(jì)算方法使得計(jì)算結(jié)果更加全面可靠。

3.2 建議

在本文研究的基礎(chǔ)上，為了更深入了解中國(guó)高校溫室氣體的排放情況，為校園節(jié)能減排提供參考依據(jù)，為未來(lái)相關(guān)工作提出以下建議：1）細(xì)化溫室氣體計(jì)算范圍，督促相關(guān)部門做好數(shù)據(jù)記錄，使排放清單更加全面細(xì)致，利于針對(duì)性改進(jìn)；2）低碳生活，合理使用資源不浪費(fèi)，強(qiáng)化師生節(jié)約意識(shí)；3）提倡師生低碳出行，盡量乘坐綠色交通工具；4）完善對(duì)垃圾、廢棄物的處理，落實(shí)垃圾分類新政策，爭(zhēng)取回收再利用；5）增大綠化面積，逐步提高清除匯所占比例；6）逐年評(píng)估，有效監(jiān)測(cè)減排效果。