校園溫室氣體排放清單方法研究及案例應用
——以華北電力大學為例

郝思雅，吳 婧～3

（1. 華北電力大學環(huán)境學院，北京 102206；2. 北京交通大學環(huán)境學院，北京 100044；3. 北京交通大學交通能源與環(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)對自然生態(tài)系統(tǒng)和人類生存環(huán)境產(chǎn)生了嚴重影響，成為當今人類社會亟待解決的重大問題之一[2]。我國政府高度重視氣候變化問題，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，國家主席習近平在“七十五屆聯(lián)合國大會”一般性辯論上提到，我國力爭于2030 年前達到二氧化碳（CO2）排放峰值，努力爭取于2060 年前實現(xiàn)碳中和。

編制溫室氣體清單是應對氣候變化的一項基礎性工作。通過清單可以了解各部門排放現(xiàn)狀，從而有助于制定應對措施。2010 年9 月，國家發(fā)展改革委辦公廳正式下發(fā)了《關于啟動省級溫室氣體清單編制工作有關事項的通知》[4]，要求各地制定工作計劃和編制方案，組織好溫室氣體清單編制工作。除了國家層面，許多企業(yè)和社區(qū)也編制了相應的溫室氣體排放清單。近年來，國外大學也在逐步關注溫室氣體的排放，伯克利大學、麻省理工大學等堅持多年編制溫室氣體排放清單，逐步細化排放源、改進計算方式并制定相應的減排規(guī)劃；克萊姆森大學還研究了廢水處理和用紙情況[5]；哥倫比亞一所學校將基礎設施建設所排放的溫室氣體也算入了清單之中[6]。相比之下，國內(nèi)鮮有相關研究報道，且均為2015 年及之前的研究。如，北京大學建立了中國高校溫室氣體清單編制方法，并以北京大學為例進行初步應用[7]；遼寧工業(yè)大學初步分析了本校溫室氣體排放情況[8]；中央財經(jīng)大學進行了高校碳排放核查研究，但缺乏數(shù)據(jù)來進一步分析[9]。

目前，國內(nèi)高校采用的溫室氣體排放量計算方法，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，并設計開發(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，將從源匯識別、清單計算方法、排放因子的選擇和活動水平數(shù)據(jù)的獲取等4 方面來介紹。在此基礎上，本文還開發(fā)設計了清單編制工具，可為北京高校應對氣候變化提供技術支撐。

1.1 源匯識別

通過比較企業(yè)及美國高校的源匯識別方法，結(jié)合北京高校的實際情況，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致的溫室氣體排放活動，如餐飲、供暖供熱水和機動車等；2）間接源排放，指因外購能量間接導致的溫室氣體排放活動，如外購電力；3）其他源排放，指未被列入以上2 類的溫室氣體排放活動，如固體廢棄物、制冷劑泄漏和學術研究相關排放等；4）匯清除，主要指校園植被等對溫室氣體的吸收清除。

1.2 清單計算方法

從源、匯兩方面綜合考慮溫室氣體排放量，進而得出凈排放量：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，以校園為活動邊界，以在校師生為服務對象的高校運作過程中可能涉及到的溫室氣體源排放和匯清除活動，暫不包括在校師生的個人活動和校方在校園以外的活動。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算方法 參考IPCC 指南[10]，采用公式（2）計算溫室氣體的匯清除。

結(jié)合校園特征，可按照IPCC 缺省方法，假設校園中的草本生物量（如草坪草和庭園植物）、死有機物質(zhì)生物量和土壤有機質(zhì)的凈庫變化為零，從而只需評估與木本植物相關的生物量庫變化。采用樹冠覆蓋面積法進行估算，即，將每單位植物樹冠覆蓋面積的碳庫變化作為清除因子。基于樹冠覆蓋總面積的年生物量增量，見式（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的樹冠覆蓋總面積，hm2；CRWi,j為多年生木本類型j中，類別i的樹冠覆蓋面積的生長率，噸碳/hm2樹冠覆蓋。

1.3 排放因子的選擇

與溫室氣體排放活動密切相關的氣體包括CO2、CH4、N2O 和HFC 等，建議使用CO2當量作為統(tǒng)一單位，非CO2氣體通過IPCC 提供的溫室氣體全球增溫潛勢（GWP）進行折算，見表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)的全球增溫潛勢值，這些非CO2類排放量可通過GWP 折算成以CO2當量為單位的值。

化石燃料在燃燒過程中都會有CO2排出，其種類不同，燃燒時排放的CO2量亦不相等。參考《中國能源統(tǒng)計年鑒2018》[12]附錄提供的低位發(fā)熱轉(zhuǎn)換系數(shù)，見表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)定的關系，參照IPCC[10]中推薦的化石燃料的CO2排放因子，見表3，通過各種溫室氣體的排放因子可以估算化石燃料燃燒過程中的氣體排放量。

表3 化石燃料燃燒排放因子t·TJ-1

《2019 年中國區(qū)域電網(wǎng)基準線排放因子的公告》[13]中，詳細給出了各地電網(wǎng)排放因子，建議選取與高校所在地區(qū)相應的本地排放因子。北京高校校園溫室氣體排放計算時，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平均值為0.941 9 t CO2/MWh。

空調(diào)排放HFC 過程中，還需選取運行環(huán)節(jié)排放因子[14]，見表4，對HFC 進行計算。

表4 空調(diào)運行環(huán)節(jié)排放因子

1.4 活動水平數(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水平數(shù)據(jù)及其可能來源，見表5。

表5 校園溫室氣體排放源/清除匯的調(diào)查表格

1.5 編制工具的開發(fā)與設計

本研究基于上述方法還開發(fā)設計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，使用者僅需識別并記錄某高校人口、面積、源匯類別、主管部門、活動項目和能源類型等基本信息，并錄入各活動項目、各能源類型的消費數(shù)量，即可立即獲得各類活動項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算結(jié)果。

2 案例分析

華北電力大學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，考慮華北電力大學校園的實際情況和活動水平數(shù)據(jù)的可獲得性，識別了華北電力大學校園溫室氣體的源和匯，見圖1，收集了相關活動水平數(shù)據(jù)，得到了華北電力大學2019 年溫室氣體排放清單，見表6。

表6 2019 年溫室氣體排放情況匯總

圖1 華北電力大學溫室氣體源匯識別圖

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。將計算結(jié)果與2019 年全國的排放情況[15]進行對比發(fā)現(xiàn)，本研究計算出的華北電力大學人均溫室氣體排放量低于全國平均水平（6.72 tCO2eq/人）；單位面積的溫室氣體排放量高于全國平均水平和全國100 強城市的平均水平。這種差異可能源于不同尺度排放清單對排放邊界的不同定義，高校清單沒有列入師生在校園活動以外造成的溫室氣體排放活動（如生活和上下班等），但將部分離退休和校外人員能源消費造成的溫室氣體排放列入其中。

在各類排放源中，因外購能量間接導致的溫室氣體間接源排放占比最大（為72.71%），總量達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致的直接源排放是華北電力大學第二大類排放源，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。從排放源來看，供暖、供熱水及餐飲占比最大，分別占88.81%和10.28%；機動車次之。從能源類型來看，天然氣占比最大，為99.10%，汽油次之。占比較大的活動類型和能源類型同時也具有較大減排潛力，應該予以重點考慮。

與直接和間接排放源相比，華北電力大學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)療垃圾和實驗室危險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。

華北電力大學校園溫室氣體排放情況與幾個國內(nèi)外大學的對比情況，見表7。

表7 華北電力大學溫室氣體排放情況與其他大學對比%

結(jié)果顯示，華北電力大學與遼寧工業(yè)大學、麻省理工大學、康奈爾大學、伯克利大學和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 所大學最大溫室氣體排放來自于直接源與間接源，而燃料或電力的比例各不相同，華北電力大學外購電力所排放的溫室氣體占到72.71%，而麻省理工大學、康奈爾大學和伯克利大學則為直接源排放占主導，這個差別主要取決于各地用能特點及各校不同的能源使用方式。華北電力大學側(cè)重于與電結(jié)合使用，康奈爾大學與伯克利大學側(cè)重于直接使用燃料。國外4 所大學的其他源排放均大于國內(nèi)2 所大學，原因可能在于計算范圍的差異:國內(nèi)大學僅考慮校園內(nèi)部交通排放，或只考慮了制冷劑排放；而國外大學還將與教學科研相關的校園外交通包含在核算范圍內(nèi)，其中UNAM 的其他源排放計算包括移動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、市政和危險廢物以及校外學術研究的消耗，較為全面。

國外大學更加重視學校溫室氣體排放清單的編制工作，并制定相關減排計劃，伯克利大學從1990 年開始堅持編制溫室氣體排放清單至今，麻省理工大學以及康奈爾大學也是如此。我國高校缺乏歷年堅持編制溫室氣體排放清單的規(guī)劃，難以進行縱向比較分析、進而開展相應減排工作。

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算方法，不僅從源匯兩方面進行了分析與計算，還補充了空調(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主要從上述兩方面展開。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。

隨著校園活動日漸豐富，科研內(nèi)容也會相應增加，相關的溫室氣體排放也應像國外大學計算排放清單時，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源的排放情況，需要完善計算方法使得計算結(jié)果更加全面可靠。

3.2 建議

在本文研究的基礎上，為了更深入了解中國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)，為未來相關工作提出以下建議：1）細化溫室氣體計算范圍，督促相關部門做好數(shù)據(jù)記錄，使排放清單更加全面細致，利于針對性改進；2）低碳生活，合理使用資源不浪費，強化師生節(jié)約意識；3）提倡師生低碳出行，盡量乘坐綠色交通工具；4）完善對垃圾、廢棄物的處理，落實垃圾分類新政策，爭取回收再利用；5）增大綠化面積，逐步提高清除匯所占比例；6）逐年評估，有效監(jiān)測減排效果。