郭 茹，田英漢

（1.同濟大學(xué) 環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院環(huán)境規(guī)劃與管理研究所，上海200092；2.聯(lián)合國環(huán)境署-同濟大學(xué)環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展學(xué)院，上海200092；3.長江水環(huán)境教育部重點實驗室，上海200092）

隨著“低碳經(jīng)濟”在全球范圍內(nèi)的流行以及氣候變化問題在國際社會引起的關(guān)注日益提升，低碳校園開始成為可持續(xù)社會必不可少的一環(huán)［1］.

國外的低碳校園研究起步較早，強調(diào)能源資源的節(jié)約和技術(shù)革新，以可持續(xù)校園建設(shè)實踐探索為主.早在2005年，耶魯大學(xué)就提出了“2020年較1990年減排10%”的低碳建設(shè)目標(biāo)，其中“現(xiàn)有建筑節(jié)能改造”和“可再生能源使用”占減排目標(biāo)量的60%［2］.隨后，哥本哈根大學(xué)、哈佛大學(xué)等高校也開始成立專門機構(gòu)，結(jié)合自身特點提出了各自的低碳校園建設(shè)目標(biāo)和方案［3-6］.當(dāng)前，絕大部分承諾應(yīng)對氣候變化的國際高校，是在制定碳排放清單并進行碳核算的基礎(chǔ)上采取了應(yīng)對氣候變化行動［7］.

2010年來，關(guān)于低碳校園的定性和定量分析也逐漸得到了國內(nèi)學(xué)者的重視.定性研究方面，鄔鵬［8］以昆明呈貢大學(xué)城為例，深入分析了低碳校園的內(nèi)涵；呂斌等［9］結(jié)合西方校園案例構(gòu)建了我國可持續(xù)校園評價指標(biāo)體系，其中包含了低碳建設(shè)的內(nèi)容；郝秀芬等［10］將低碳校園與經(jīng)濟學(xué)和生態(tài)學(xué)理論結(jié)合起來，制定了低碳校園實踐路線圖；趙晶［11］將國內(nèi)外低碳校園案例進行比較，指出我國的大學(xué)校園尚沒有明確的減排目標(biāo)、策略以及技術(shù)支撐體系.定量研究方面，謝鴻宇等［12］對廣州大學(xué)2005～2007兩個學(xué)年的碳排放進行了比較分析；姚爭等［13］運用生態(tài)足跡法對低碳校園進行了量化分析，提出了低碳校園發(fā)展建議.

總體而言，我國當(dāng)前的低碳校園定量研究偏少，多數(shù)碳排放核算無法為低碳校園管理提供長時間尺度的數(shù)據(jù)支撐，導(dǎo)致我國低碳校園建設(shè)存在兩大困境：一是低碳校園量化工具的不完善，二是低碳校園策略和行動缺乏系統(tǒng)性.因此，本文嘗試集成國際碳核算研究的最新成果建立校園碳排放清單方法，應(yīng)用于實際案例，提供低碳校園管理的量化工具，探討低碳校園管理策略，以實現(xiàn)定量與定性研究的有機結(jié)合，增進校園低碳建設(shè)的系統(tǒng)性和科學(xué)性.

1 研究對象與研究方法

1.1 案例概況

本文研究對象為上海市某大學(xué)主校區(qū).2012年該校各類學(xué)生總數(shù)51 031人，教職工6 382人.研究核算范圍為該校主校區(qū)（本部），占地面積113公頃（1 695畝），是該校教學(xué)和行政辦公中心.

1.2 研究方法

政府間氣候變化專門委員會（IPCC）發(fā)布的《2006年IPCC國家溫室氣體清單指南》提供了基礎(chǔ)碳核算方法［14］，為國家層面的碳核算研究提供了重要的理論框架.2013年9月，中國第一個針對青年應(yīng)對氣候變化領(lǐng)域的非營利性組織“青年應(yīng)對氣候變化行動網(wǎng)絡(luò)”（CYCAN），在IPCC清單法的基礎(chǔ)上發(fā)布了針對校園低碳建設(shè)的《校園碳核算攻略》［15］.

比較來看，IPCC清單法是碳核算的基礎(chǔ)，但其過于宏觀，難以反映區(qū)域特征；《校園碳核算攻略》在IPCC清單法基礎(chǔ)之上開發(fā)了較為完整的校園碳核算體系，但其中對于碳排放因子的考慮缺乏動態(tài)性.與已有的校園碳核算方法不同，本文并未以某一特定機構(gòu)的研究成果為標(biāo)準(zhǔn)，而是針對具體的研究對象，采取了遴選比較的方法，考慮到時間和空間差異，從已有的文獻中因地制宜地排放因子，建立了校園碳排放估算方法.

1.2.1 設(shè)定組織邊界、運營邊界

組織邊界是指從組織結(jié)構(gòu)的角度確定核算范圍，即確定哪些設(shè)施或運營產(chǎn)生的排放屬于研究核算范圍，且每個設(shè)施或運營操作排放量的百分之多少屬于清單范圍.運營邊界是在組織邊界的基礎(chǔ)上，對報告實體核算范圍內(nèi)的全部排放活動進行統(tǒng)一分類［16］，以便有效管理.本研究的組織邊界界定為：該校主校區(qū)空間范圍內(nèi)所有屬于學(xué)校的建筑和設(shè)施（包括辦公、教學(xué)、科研、禮堂和圖書館等全部建筑，后勤部門餐廳爐灶和交通部門的車輛）運營產(chǎn)生的、與學(xué)校日常事務(wù)相關(guān)的全部能源消費CO2排放.所有數(shù)據(jù)均來源于主校區(qū)的部門能耗清單.

部門調(diào)研數(shù)據(jù)顯示：該校區(qū)的能源消費類型主要包括：電力、煤氣、油（包括汽油和柴油），其中電力主要用于建筑內(nèi)照明、供暖、制冷和設(shè)備使用，油主要用于交通.值得注意的是，基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)和維修環(huán)節(jié)也會產(chǎn)生大量的碳排放，但由于數(shù)據(jù)獲取難度較大，本文中的碳核算并未包含此部分排放.因此本文對研究對象碳核算的運營邊界設(shè)定見表1.

表1 研究對象碳核算運營邊界Tab.1 Operation boundary of carbon accounting of research object

1.2.2 計算公式

本研究中碳排放的計算采用排放因子法，基本原理為：能源消費CO2排放量等于活動水平乘以排放因子.活動水平量化了區(qū)域內(nèi)造成碳排放的活動，例如生活和教學(xué)活動中的用電量、交通工具的耗油量等；排放因子是指每單位活動水平對應(yīng)的溫室氣體排放量.公式如下：

其中：E表示能源消費CO2排放量；ADi為第i類能源活動水平；EFi為第i類能源對應(yīng)的CO2排放因子.

確定各類能源的碳排放因子，是進行碳核算的關(guān)鍵.盡管IPCC提供的數(shù)據(jù)在研究中被廣泛應(yīng)用，但是碳排放因子會隨時間和地域不同而產(chǎn)生較大差別.因此，碳排放因子的確定需要本地化.2013年，世界資源研究所、世界自然基金會等多家國際組織聯(lián)合發(fā)布了針對中國城市的《城市溫室氣體核算工具指南（測試版1.0）》［16］，其中根據(jù)中國統(tǒng)計和報告系統(tǒng)的特點，制定了詳細全面的能源碳排放因子清單，同時也考慮了與國際、國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)兼容性.因此，針對本研究范圍內(nèi)的除電力以外的能源消耗類型，參考《城市溫室氣體核算工具指南》中提供的默認(rèn)排放因子列表，選取的汽油、柴油和煤氣碳排放因子見表2.

對于電力碳排放因子的選擇，國家發(fā)展和改革委員會（以下簡稱“國家發(fā)改委”）定期公布的“中國區(qū)域電網(wǎng)基準(zhǔn)線排放因子”被許多機構(gòu)作為電力排放因子，用于核算溫室氣體排放.但該排放因子以計算清潔發(fā)展機制（CDM）項目為目的，并不完全適用于組織層面的溫室氣體核算［16］.因此本研究采用WRI在《能源消耗引起的溫室氣體排放計算工具指南（2.1版）》中修正過的跨省份區(qū)域性電力CO2排放因子.經(jīng)實地調(diào)研，研究區(qū)域的用電全部來自國家電網(wǎng)華東電網(wǎng)片區(qū)，各年份的電力碳排放因子選取見表3.

表2 主要能源碳排放因子Tab.2 Main factors of energy-related CO2emissions

表3 電力碳排放因子Tab.3 Factors of electricity-related CO2emissions

因地制宜地選取碳排放因子是本文基于傳統(tǒng)校園碳核算方法的創(chuàng)新.傳統(tǒng)的校園碳核算方法在排放因子的選擇上大多論證較為簡單，可能造成一定的計算偏差；本文的排放因子選取方法考慮了不同地區(qū)不同時間的碳排放因子變化，在一定程度上能夠反映當(dāng)?shù)禺?dāng)時的社會經(jīng)濟發(fā)展特征.在具體的校園碳核算案例中，碳排放因子的確定是一個結(jié)合文獻檢索和實地調(diào)研、時空動態(tài)選擇的過程，能夠保證核算的結(jié)果更合理.

2 計算結(jié)果與分析

2.1 整體碳排放分析

本研究選取了該校主校區(qū)2004年—2012年各類能源（用電量、煤氣、柴油、汽油）的消費量，數(shù)據(jù)來源為該校能源管理中心和校園節(jié)能監(jiān)管中心提供的統(tǒng)計數(shù)據(jù)清單.由于統(tǒng)計口徑原因，2008年之前僅有電力消耗和汽油的統(tǒng)計數(shù)據(jù).計算得到2004年—2012年該校區(qū)年CO2排放量，如圖1所示.

從總量來看，該校區(qū)能源碳排放量總體呈增長趨勢，2004年—2012年均碳排放增長率為5.75%，低于中國同一時期的增速（約為8.26%），但高于上海同期增速（約為4.05%）［17］.2012年校區(qū)CO2排放達41 112t.其中2005年呈現(xiàn)較高的值，數(shù)據(jù)顯示該年電力消耗高于鄰近其他年份，排除統(tǒng)計口徑的差異，其原因可能在于該年學(xué)校對用電的控制較為寬松.另外，由于在核算過程中未包含基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)和維修環(huán)節(jié)，因此核算結(jié)果是偏低的.從校園可持續(xù)建設(shè)的角度來講，合理的校園低碳策略依然需要考慮設(shè)施生命周期的碳排放最小化.

圖1 2004年—2012年上海某大學(xué)主校區(qū)年碳排放量Fig.1 Carbon emissions of research object from 2004to 2012

從能源結(jié)構(gòu)來看（圖2），2008年以來，電力碳排放為CO2排放的主體，但其比例從2008年的83.6%降至2012年的68.7%，但統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示電力碳排放總量仍是逐年增加的趨勢；根據(jù)校園節(jié)能監(jiān)管中心的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，絕大部分建筑的電耗產(chǎn)生在空調(diào)和照明系統(tǒng)，這兩部分與使用者的行為有緊密聯(lián)系，因此對人員行為的管理可能帶來較大的減排潛力；汽油作為第二大排放源，其碳排放的比例從2008年的15.9%升至2011年的25.0%，年均增速為11.9%.由于電力消耗的統(tǒng)計來源于對建筑的監(jiān)測，而汽油和柴油主要用于交通工具的使用，因此可以認(rèn)為建筑和交通能耗為該校區(qū)的主要碳排放源，應(yīng)是低碳校園建設(shè)過程重點關(guān)注對象.

圖2 上海某大學(xué)主校區(qū)2008年—2012年能源碳排放結(jié)構(gòu)變化Fig.2 Structural change of energy-related carbon emissions of research object

2.2 國內(nèi)外高校碳排放對比

研究選取國內(nèi)外若干高校進行了碳排放總體情況對比分析（表4、表5）.其中，耶魯大學(xué)、廣州大學(xué)和北京大學(xué)數(shù)據(jù)分別來源于參考文獻［5，12-13］，加州大學(xué)伯克利分校數(shù)據(jù)來源于 http：／／sustainability.berkeley.edu／reports，哈佛大學(xué)數(shù)據(jù)來 源 于 Sustainability Progress Report，http：／／report.green.harvard.edu／，哥本哈根大學(xué)數(shù)據(jù)來源于http：／／climate.ku.dk／green＿campus／.分析結(jié)果如下：

（1）選取的發(fā)達國家高校在近幾年碳排放呈逐漸降低的趨勢（降低2%～4%不等），而研究對象在近些年碳排放仍呈增長趨勢.這說明發(fā)達國家高校已經(jīng)在低碳校園的實踐中取得了一定成效.選取的發(fā)達國家案例高校均較早制定了低碳校園發(fā)展計劃，包括歷史碳排放情況和基準(zhǔn)線設(shè)定、量化減排目標(biāo)設(shè)定、具體低碳措施的應(yīng)用以及年度碳排放報告.這種整體可行的低碳校園建設(shè)計劃的制定和落實，帶來了顯著的減排效果，其經(jīng)驗也值得國內(nèi)高校借鑒.

（2）美國幾所高校以及國內(nèi)北方高校北京大學(xué)的人均／地均碳排放量與研究對象相差較大（為研究對象的十倍左右）.這種特點可以從幾方面解釋：首先發(fā)達國家由于生活方式的不同，其人均能耗相對中國高校較高，因而導(dǎo)致人均碳排放較高；而中國北方高校的能源結(jié)構(gòu)中，碳排放系數(shù)較高的煤炭占據(jù)很大比例（北京大學(xué)2009年燃煤產(chǎn)生的碳排放占總量的22%），導(dǎo)致碳排放與南方高校相比較高.其次，核算對象的特征不同可能造成碳排放的差異：本課題中研究對象僅為其主校區(qū)，該區(qū)域人口密集，校園布局緊湊，功能較為集中，交通出行量不多；而美國兩所大學(xué)和北京大學(xué)的核算范圍還包括了涉及到的師生居住區(qū)，因此人均碳排放差異較大.此外，核算口徑的不同也可能是引起差異的原因.

由對比而發(fā)現(xiàn)的這些碳排放差異及原因分析，提供了一個重新審視低碳校園內(nèi)涵的機會.由于當(dāng)前并不存在一種公認(rèn)的校園碳核算方法，不同地區(qū)、不同機構(gòu)對不同校園進行的碳核算必然會存在一定差異，而通過國內(nèi)外對比來評價校園是否“低碳”并非十分合理.因此當(dāng)前階段的校園“低碳”，應(yīng)是一種在明確自身排放歷史和排放潛力這一基礎(chǔ)之上的相對“低碳”，是一種持續(xù)改進、保持高能效的校園運行狀態(tài).

表4 國內(nèi)外若干高校年均碳排放增長率比較Tab.4 Comparison of annual growth rate of carbon emissionsamong universities home and abroad

表5 國內(nèi)外若干高校碳排放總體情況比較Tab.5 Comparison of total carbon emissions among universities home and abroad

3 基于能源碳核算的低碳校園管理策略

以能源碳核算為基礎(chǔ)的量化研究，不僅能了解校園內(nèi)歷史碳排放狀態(tài)，更是維持低碳校園建設(shè)管理體系有效運行和持續(xù)改進的必要手段.

本研究以能源碳核算結(jié)果為基礎(chǔ)，結(jié)合經(jīng)典戴明循環(huán)（Deming Cycle）的“計劃（Plan）、執(zhí)行（Do）、檢查（Check）、處理（Action）”模式（PDCA），提出了針對研究對象的低碳校園建設(shè)管理策略，具體過程如圖3所示.

計劃階段包括初始碳排放審計與制定低碳校園量化目標(biāo).初始碳排放審計提供了低碳校園建設(shè)的基準(zhǔn)，是整個低碳校園建設(shè)體系關(guān)鍵.本研究案例中分析了2004年—2012年碳排放趨勢，并進行了國內(nèi)外對比，發(fā)現(xiàn)國外富有成效的案例中，初始碳排放審計與基準(zhǔn)線設(shè)定是行之有效的手段.從本研究的結(jié)果來看，能源碳排放呈逐年增長但逐漸減緩和穩(wěn)定的趨勢，因此可將2012年的CO2排放總量（41 112 t）排放作為基準(zhǔn)線，為減排目標(biāo)制定提供參考.

圖3 基于PDCA的低碳校園建設(shè)管理策略示意圖Fig.3 Strategy of low carbon campus construction and management based on PDCA model

執(zhí)行階段是指在基準(zhǔn)線制定的基礎(chǔ)之上，進一步識別減排主要領(lǐng)域，分解減排目標(biāo)并制定低碳方案.本文案例中建筑碳排放占比70%左右，是校園碳排放的重點部分，同時經(jīng)過調(diào)研發(fā)現(xiàn)，大部分學(xué)生宿舍和辦公樓仍有很大的減排空間（包括用能設(shè)備和習(xí)慣等），因此建筑節(jié)能設(shè)計與改造以及合理用電的宣傳教育應(yīng)作為主要措施；另一方面，交通碳排放在不斷增長，鑒于交通工具均屬于學(xué)校所有，且校園內(nèi)于2013年建設(shè)了新能源汽車租賃試點，其能否良好運行也會一定程度上影響減排潛力，因此可以推行綠色交通政策，進行交通的宏觀控制；此外，該校存在一定數(shù)量的陳舊建筑有待修繕，不合理的方案制定（如大拆大建、重復(fù)建設(shè)等）可能導(dǎo)致能源的極大浪費，對此有效的管理也具有一定的減排潛力.

檢查階段是指定期進行能源消費和碳排放審計，同時進行低碳建設(shè)管理審查，識別低碳校園建設(shè)過程中的成果和不足.研究案例中，檢查階段是較為薄弱的一環(huán)，缺乏持續(xù)性的、可改進的管理制度.保障碳排放審計實施的有效手段是由學(xué)校成立低碳校園辦公室，組建具有相關(guān)經(jīng)驗的團隊，并將碳排放審計其作為一項常規(guī)工作落實.

處理階段是指對低碳校園建設(shè)進行總結(jié)，發(fā)布年度報告，公布低碳校園建設(shè)成果，整理優(yōu)秀實踐案例，并對未有效執(zhí)行的計劃進行調(diào)整.低碳校園年度報告應(yīng)包括詳細的、量化的歷史碳排放趨勢和結(jié)構(gòu)、已有低碳校園措施的成果和不足、新一輪低碳校園建設(shè)目標(biāo)和策略等主要內(nèi)容.

4 結(jié)論

以能源碳核算為主的量化分析作為基礎(chǔ)性工作，在低碳校園建設(shè)管理過程中起到了不可替代的作用.本研究考慮到碳排放因子的動態(tài)性，集成已有的城市和校園碳核算方法，建立了校園碳排放清單核算方法，并進行了應(yīng)用.結(jié)果顯示，該校主校區(qū)2004年—2012年碳排放量呈逐年增長趨勢，增長率為5.75%；2012年校區(qū)CO2排放達41 112t，其中建筑和交通碳排放占主要比例；建筑電耗是最大的碳排放源；發(fā)達國家高校整體可行的低碳校園建設(shè)計劃的制定和落實，可能是促成其低碳建設(shè)成果顯著的主要原因，其經(jīng)驗也值得國內(nèi)高校借鑒；在碳核算方法應(yīng)用的基礎(chǔ)上，提出了低碳校園建設(shè)管理概念模型，將量化研究與管理體系進行了有機結(jié)合.

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