社區(qū)碳排放計算方法探討及案例分析

建設(shè)綠色低碳社區(qū)是我國實(shí)現(xiàn)雙碳目標(biāo)的重要路徑之一。國務(wù)院于 2021 年 10 月發(fā)布的《2030 年前碳達(dá)峰行動方案》指出要“建設(shè)綠色社區(qū)”。上海市生態(tài)環(huán)境局于 2021 年 8 月印發(fā)《上海市低碳示范創(chuàng)建工作方案》，要求“十四五”期間在全市范圍內(nèi)創(chuàng)建完成一批高質(zhì)量的低碳發(fā)展實(shí)踐區(qū)和低碳社區(qū)，重慶、濟(jì)南等多地也陸續(xù)提出試點(diǎn)“碳中和社區(qū)”。

在此背景下，如何對社區(qū)碳排放進(jìn)行計算、評估，以及通過什么路徑來降低碳排放，是目前關(guān)注的重點(diǎn)。由于社區(qū)碳排放涉及建筑、交通、固體廢棄物、水、植物碳匯等多個方面，且目前國內(nèi)社區(qū)碳排放計算方法尚未統(tǒng)一，其計算方法仍需更深層次的探索和研究。

1 相關(guān)文獻(xiàn)調(diào)研

目前國內(nèi)外常用的碳排放核算方法包括《溫室氣體核算體系》（以下簡稱 GHG Protocol）、《IPCC 2006 年國家溫室氣體清單指南 2019 修訂版》、ISO 14064 系列標(biāo)準(zhǔn)、城市溫室氣體排放評估規(guī)范（PAS 2070）等，國家發(fā)改委和各個省市也發(fā)布了相關(guān)行業(yè)的溫室氣體排放核算方法。針對社區(qū)碳排放的計算，國內(nèi)外部分學(xué)者已開展了相關(guān)研究。R. J. Barthelmie 等[1]根據(jù)社區(qū)碳足跡模型對某住宅社區(qū)的碳排放進(jìn)行了計算，主要包括交通、能耗、廢棄物等活動；Jones C M 等[2]開展的社區(qū)碳排放計算研究范圍主要包括交通、能耗、廢棄物、水、建筑隱含碳、食物和服務(wù)等。在國內(nèi)，深圳市《低碳社區(qū)評價指南》從低碳建設(shè)、低碳運(yùn)營、低碳生活和低碳管理與服務(wù)方面對低碳社區(qū)進(jìn)行評價，評價指標(biāo)中的人均碳排放量主要指居民每人每年因生活而消費(fèi)的能源所產(chǎn)生的 CO2排放量，計算的能源種類包括電力和天然氣；《上海市低碳示范創(chuàng)建工作方案》中對低碳社區(qū)的碳排放核算領(lǐng)域則主要包括建筑、交通、廢棄物處理、碳匯、碳普惠、中國核證自愿減排量（以下簡稱 CCER）等，并對核算邊界、核算方法、數(shù)據(jù)來源、能源使用碳排放系數(shù)和碳匯固碳系數(shù)進(jìn)行了明確；黃婭[3]對社區(qū)碳排放的直接碳排放和間接碳排放進(jìn)行了分析，初步建立了社區(qū)碳排放評估方法，計算范圍包括建筑、交通、垃圾、廢水、碳匯等方面；黃建等[4]對社區(qū)碳排放量和減排量的核算范圍則主要包括建筑、交通、生活垃圾、給水與污水處理、可再生能源等。

綜上所述，目前社區(qū)碳排放方法的研究范圍主要聚焦于建筑、交通、廢棄物、碳匯等領(lǐng)域，計算范圍則根據(jù)研究方向的側(cè)重會有所不同，核算方法多采用活動數(shù)據(jù)乘以碳排放因子的計算公式。本文將結(jié)合項(xiàng)目實(shí)踐，以及相關(guān)碳排放計算方法，對社區(qū)碳排放源、匯進(jìn)行梳理，并在各模塊碳排放計算方法中對新建社區(qū)、既有社區(qū)進(jìn)行區(qū)分，以此進(jìn)一步探索社區(qū)的碳排放計算方法。

2 社區(qū)碳排放源、碳匯分析

參考 GB/T 31490.1-2015《社區(qū)信息化 第一部分：總則》 對社區(qū)的定義，以及我國社區(qū)的特點(diǎn)，本文社區(qū)碳排放計算的地理邊界為社區(qū)居民委員會轄區(qū)的范圍。參考 GHG Protocol 等方法，對社區(qū)內(nèi)的主要碳排放源和匯進(jìn)行梳理，主要包括以下幾類。

（1）建筑、公共設(shè)施等固定排放源。此部分碳排放主要涉及到社區(qū)內(nèi)建筑、公共設(shè)施如道路照明等的用能活動產(chǎn)生的排放，包括發(fā)電機(jī)、供暖、炊事等帶來的化石燃料燃燒，社區(qū)外購的電力、熱力、蒸汽等，冷機(jī)、空調(diào)等設(shè)備制冷劑使用過程碳排放，以及可再生能源產(chǎn)生的碳減排量。滅火器一般考慮使用時和泄露時的碳排放，由于滅火器使用的概率較低，碳排放量很小，故本方法中暫不考慮滅火器產(chǎn)生的碳排放。若社區(qū)內(nèi)存在能源站且為本社區(qū)服務(wù)，則計算時需避免碳排放的重復(fù)計算。

（2）交通等移動排放源。此部分碳排放主要涉及社區(qū)居民使用私家車、摩托車等能源消耗所帶來的碳排放，以及采用公交車、軌道交通等公共交通出行帶來的碳排放。

（3）廢棄物處理。此部分廢棄物主要包括生活垃圾和廢水，生活垃圾包括填埋處理、燃燒處理等處理方式產(chǎn)生的碳排放；廢水主要包括廢水處理過程所帶來的碳排放。

（4）植物碳匯。社區(qū)內(nèi)的植物碳匯主要集中在社區(qū)綠地，通過綠地形成碳匯，吸收和存儲 CO2，以降低社區(qū)內(nèi)的碳排放。

由于跨邊界購買的產(chǎn)品和服務(wù)，目前較難獲得數(shù)據(jù)來源，本文中暫不考慮將此納入社區(qū)主要碳排放源。

3 社區(qū)碳排放計算方法的建立及案例分析

基于上述對社區(qū)內(nèi)碳排放源和碳匯的梳理，社區(qū)碳排放計算范圍主要包括建筑與公共設(shè)施、交通、廢棄物處理、植物碳匯四個方面，計算公式如式（1）所示。

式中：TE—社區(qū)總碳排放量（折算為 CO2，下同 ），kg；

B—建筑、公共設(shè)施等碳排放量的總和，kg；

T—交通碳排放量的總和，kg；

W—廢棄物碳排放量的總和，kg；

Pi—植物碳匯碳匯總和，kg。

若社區(qū)采用了碳普惠、CCER 等碳抵消措施，需在社區(qū)總碳排放量基礎(chǔ)上予以抵消。

3.1 建筑、公共設(shè)施等碳排放

此部分碳排放主要包括 3 部分。

（1）化石燃料燃燒。社區(qū)內(nèi)鍋爐、廚房、供暖、發(fā)電機(jī)等化石燃料燃燒所產(chǎn)生的碳排放，記為B1，計算公式如式（2）所示。

式中：Ai—化石燃料燃燒量，kg 或 m3；

EFi—化石燃料的碳排放因子，kg/kg 或 kg/m3；

i—化石燃料類型（如汽油、柴油、天然氣、液化石油氣等）。

（2）外購電力、熱力、蒸汽等。主要包括社區(qū)建筑、道路等設(shè)施使用的外購電力、熱力、蒸汽等能源，將能源消耗量乘以對應(yīng)的碳排放因子，即可計算出外購能源所產(chǎn)生的碳排放量，記為B2，計算如式（3）所示。

式中：Ei—外購能源的量，kWh 或 kJ；

Ci—外購能源的碳排放因子，kg/kWh 或 kg/kJ；

i—外購能源類型（如電力、熱力等）。

社區(qū)內(nèi)道路設(shè)施主要包括路燈照明、景觀燈照明等能源消耗產(chǎn)生的碳排放。對于新建社區(qū)而言，道路設(shè)施可通過各類燈具的功率、數(shù)量和照明時間推算用電量。建筑能耗可以通過軟件模擬、標(biāo)準(zhǔn)對比等方式來確定，在規(guī)劃前期也可例如參考 GB 55015-2021 《建筑節(jié)能與可再生能源利用通用規(guī)范》 或 GB/T 51161-2016《民用建筑能耗標(biāo)準(zhǔn)》 中的單位面積能耗指標(biāo)，估算對應(yīng)的燃料燃燒量和外購能源量。再根據(jù)國家或所在地區(qū)的標(biāo)準(zhǔn)或主管部門發(fā)布的數(shù)據(jù)，選擇燃料及外購能源對應(yīng)的碳排放因子，計算出所有固定能源消耗產(chǎn)生的碳排放。

對于既有社區(qū)而言，由于已經(jīng)存在所消耗的能源賬單，可通過實(shí)際數(shù)據(jù)代入公式進(jìn)行計算即可。

（3）可再生能源利用。社區(qū)內(nèi)常見的可再生能源系統(tǒng)有太陽能熱水系統(tǒng)、太陽能光伏系統(tǒng)、地源熱泵系統(tǒng)及風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)等。對新建社區(qū)而言，項(xiàng)目可按照 GB/T 51366-2019《建筑碳排放計算標(biāo)準(zhǔn)》 計算項(xiàng)目預(yù)計消耗的可再生能源產(chǎn)生的能源，并在對應(yīng)的能源系統(tǒng)的能源消耗量中進(jìn)行抵消，則式（2）、式（3）變?yōu)槭剑?）、式（5）。

式中：ERi—項(xiàng)目預(yù)計消耗的可再生能源所產(chǎn)生的能源，kWh 或 kJ。

以太陽能熱水系統(tǒng)為例，對于新建建筑，若按用水定額計算熱水需求，那么太陽能熱水系統(tǒng)所提供的能量將抵消一部分用于熱水的燃料消耗量或外購熱力。

對于既有社區(qū)而言，若項(xiàng)目采用太陽能光伏系統(tǒng)且存在余電上網(wǎng)或全部上網(wǎng)的情況，則上網(wǎng)發(fā)電量可以根據(jù)式（5）抵消等量的外購電力；若光伏發(fā)電量全部自用于社區(qū)內(nèi)建筑、公共道路設(shè)施，則實(shí)際的能源賬單為使用光伏電量后的外購電力量，按式（3）計算量。若項(xiàng)目使用了太陽能熱水系統(tǒng)，且用于社區(qū)內(nèi)，按照實(shí)際的能源賬單獲取生活熱水的能源消耗量，按式（3）計算。

（4）制冷劑。含有制冷劑的設(shè)備如冷機(jī)、空調(diào)等在使用時和泄露時會產(chǎn)生一定的碳排放，記為B3計算公式如式（6）所示。

式中：mi—設(shè)備的制冷劑充注量，kg/臺；ye—設(shè)備的使用壽命，a；

GWPi—制冷劑i的全球變暖潛值，kg/kg。不同制冷劑的 GWP 取值可參考 2017 ASHRAE Handbook Fundamentals 。

綜上，建筑及公共設(shè)施的碳排放量總和B如式（7）所示。

式中：B1—化石燃料燃燒碳排放，kg；

B2—外購能源的碳排放，kg；

B3—制冷劑碳排放，kg。

3.2 交通碳排放

交通碳排放計算的核心是如何獲取出行數(shù)據(jù)?？紤]到社區(qū)內(nèi)個體出行數(shù)據(jù)獲得難度較大，因此在計算時，可主要考慮私家車、公交車和軌道交通等的交通工具的碳排放。將不同交通工具的平均出行里程，乘以對應(yīng)的單位行駛里程碳排放因子，加權(quán)得到社區(qū)交通碳排放。需要注意的是，對于同一類交通工具，若采取不同的能源形式，也需要進(jìn)行細(xì)分，如普通燃油汽車與新能源汽車。計算如式（8）所示。

式中：Di—社區(qū)內(nèi)所有人乘坐某種交通工具出行的總里程，km；

EFi—某種交通工具的單位行駛里程的碳排放因子，kg/km；

i—交通工具類型。

對于既有社區(qū)，國內(nèi)外相關(guān)研究中針對交通工具的行駛距離數(shù)據(jù)獲取，多采用出行調(diào)查、手機(jī)信令、交通卡等方式獲得。若無法收集到此數(shù)據(jù)，也可采用當(dāng)?shù)氐慕煌ńy(tǒng)計數(shù)據(jù)對交通碳排放進(jìn)行估算。

對于新建社區(qū)，可參考《上海市低碳示范創(chuàng)建工作方案》的方法，以私家車出行碳排放為主。私家車交通出行的總里程數(shù)可以通過社區(qū)停車位數(shù)量，及當(dāng)?shù)亟y(tǒng)計的私家車平均出行里程數(shù)來進(jìn)行估算。

3.3 廢棄物碳排放

社區(qū)廢棄物的碳排放W計算包括兩部分，分別是生活垃圾碳排放Wg和廢水碳排放Ww。

式中：W—廢棄物碳排放量，kg；

Wg—生活垃圾碳排放量，kg；

Ww—廢水碳排放，kg。

（1）生活垃圾。社區(qū)生活垃圾的處理方式主要包括垃圾填埋和垃圾焚燒。生活垃圾填埋主要產(chǎn)生 CH4，垃圾焚燒過程中主要產(chǎn)生 CO2排放和少量 N2O 排放，各處理工藝的碳排放詳細(xì)計算方法可參考《省級溫室氣體清單編制指南（試行）》（以下簡稱“省級清單指南”）?？紤]到生活垃圾碳排放計算獲取的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)較為薄弱，本研究將生活垃圾處理碳排放量計算進(jìn)行適當(dāng)簡化，不區(qū)分詳細(xì)處理方式，計算如式（10）所示。

式中：EFwg—所在地生活垃圾處理碳排放因子，kg/kg，例如上海市本系數(shù)可參考《上海市低碳示范創(chuàng)建工作方案》，取 0.549 kg/kg。

對于新建社區(qū)，可通過社區(qū)人數(shù)及當(dāng)?shù)氐纳罾y(tǒng)計數(shù)據(jù)來預(yù)估生活垃圾產(chǎn)生量。

對于既有社區(qū)，可采用居民調(diào)研、物業(yè)垃圾處理記錄等方式，獲取生活垃圾產(chǎn)生量數(shù)據(jù)。

（2）廢水。社區(qū)廢水主要考慮生活污水處理的碳排放，其碳排放量Ww計算方法可參考省級清單指南。對于新建社區(qū)，生活污水的處理量可根據(jù)社區(qū)人數(shù)和用水定額進(jìn)行預(yù)估。對于既有社區(qū)，可通過調(diào)研居民用水繳費(fèi)情況和物業(yè)公共區(qū)域用水量賬單來估算廢水產(chǎn)生量。

3.4 植物碳匯

社區(qū)內(nèi)植物碳匯可根據(jù)綠地建設(shè)階段及可獲取的數(shù)據(jù)顆粒度采用不同的統(tǒng)計方式進(jìn)行計算。方式 1 最為簡單，適用于新建社區(qū)規(guī)劃階段；方式 2 依據(jù)植物種類進(jìn)行細(xì)化計算，適用于新建社區(qū)設(shè)計階段；方式 3 最為精確，適用于苗木表已知的新建社區(qū)深化設(shè)計階段和既有社區(qū)運(yùn)行期。

（1）方式 1：根據(jù)經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計值及綠地面積進(jìn)行估算。城市層面的綠地碳匯量估算研究為城市、社區(qū)在規(guī)劃建設(shè)階段的碳匯量計算提供了數(shù)據(jù)支撐[6-7]，即植物的總碳匯量P1如式（11）所示。

式中：A—綠地面積，m2；

CF—綠地的固碳因子，kg/m2。

（2）方式 2：根據(jù)植物類型進(jìn)行計算。基于生物計量法的單株植物的碳匯總量與植物類型相關(guān)，以各類型平均大小為標(biāo)準(zhǔn)，喬木類 49.44 kg/株， 灌木類 1.42 kg/株， 草本花卉 0.05 kg/株， 綠籬類 1.79 kg/株， 竹類 0.29 kg/株, 按大小排序分別是喬木＞綠籬＞灌木＞竹子＞花卉[8]。根據(jù)統(tǒng)計社區(qū)綠地每種植物類型的種植面積，將每種植物類型的固碳量計算結(jié)果進(jìn)行求和，得到植物的總碳匯，記為P2，計算如式（12）所示。

式中：Ai—第i類植物的種植面積，m2；

CFi—為第i類植物的固碳因子，kg/m2。

（3）方式 3：根據(jù)植物品種進(jìn)行計算?；谕糠ǖ闹参锕烫剂糠治霰砻?，各類植物單位葉面積年光合總量并未表現(xiàn)出類別間的明顯差異，而是表現(xiàn)出具體物種間的差異[9]。當(dāng)有社區(qū)綠地的詳細(xì)苗木表信息時，可以根據(jù)每種植物的種植面積、冠幅及單位葉面積固碳量進(jìn)行求和，得到植物的總碳匯，記為P3，計算如式（13）所示。

式中：CFi—第i種喬木或灌木單株植物固碳因子，kg/株；

ni—第i種喬木或灌木株樹；

CFj—第j種地被草本或藤本植物單位冠幅面積固碳因子，kg/m2；

Aj—第j種地被草本或藤本植物的種植面積，m2。

3.5 案例分析

本文選取上海某新建社區(qū)項(xiàng)目對其碳排放量進(jìn)行計算。該社區(qū)位于上海市，規(guī)劃用地面積約 15 萬 m2，規(guī)劃總建筑面積約為地上 38 萬 m2，地下 16 萬 m2，主要功能包括住宅、商業(yè)、酒店、辦公等，其中商業(yè)、辦公總建筑面積為 11 萬 m2，住宅建筑面積約為 25 萬 m2，社區(qū)總?cè)藬?shù)約 1.25 萬人。采取 3.1～3.4 節(jié)的社區(qū)碳排放計算方法，計算得出該社區(qū)建筑、公共設(shè)施碳排放（已考慮可再生能源系統(tǒng)減碳 1 080 t/a）為 10 257 t/a，交通碳排放為 2 383 t/a，廢棄物處理碳排放為 2 369 t/a，植物碳匯為 86 t/a，總碳排放量為 14 923 t/a，人均碳排放為 1.19 t /a。

4 結(jié) 語

本文綜合分析了國內(nèi)外碳排放計算方法學(xué)和相關(guān)文獻(xiàn)，結(jié)合項(xiàng)目實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，從建筑與公共設(shè)施、交通、廢棄物處理、植物碳匯四個方面，區(qū)分新建社區(qū)和既有社區(qū)，對社區(qū)碳排放計算方法進(jìn)行探討，同時選取上海某新建社區(qū)項(xiàng)目對其碳排放量進(jìn)行計算，以期為后續(xù)社區(qū)減碳方案制定提供依據(jù)與參考。