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)是我國實現(xiàn)雙碳目標的重要路徑之一。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)展實踐區(qū)和低碳社區(qū)，重慶、濟南等多地也陸續(xù)提出試點“碳中和社區(qū)”。

在此背景下，如何對社區(qū)碳排放進行計算、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。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 系列標準、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)、低碳運營、低碳生活和低碳管理與服務(wù)方面對低碳社區(qū)進行評價，評價指標中的人均碳排放量主要指居民每人每年因生活而消費的能源所產(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)合項目實踐，以及相關(guān)碳排放計算方法，對社區(qū)碳排放源、匯進行梳理，并在各模塊碳排放計算方法中對新建社區(qū)、既有社區(qū)進行區(qū)分，以此進一步探索社區(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，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、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、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、標準對比等方式來確定，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《民用建筑能耗標準》 中的單位面積能耗指標，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)的標準或主管部門發(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，可通過實際數(shù)據(jù)代入公式進行計算即可。

（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)及風力發(fā)電系統(tǒng)等。對新建社區(qū)而言，項目可按照 GB/T 51366-2019《建筑碳排放計算標準》 計算項目預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)的能源消耗量中進行抵消，則式（2）、式（3）變?yōu)槭剑?）、式（5）。

式中：ERi—項目預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。若項目使用了太陽能熱水系統(tǒng)，且用于社區(qū)內(nèi)，按照實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、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)。考慮到社區(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，也需要進行細分，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?shù)氐慕煌ńy(tǒng)計數(shù)據(jù)對交通碳排放進行估算。

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?shù)亟y(tǒng)計的私家車平均出行里程數(shù)來進行估算。

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”）。考慮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行適當簡化，不區(qū)分詳細處理方式，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?shù)氐纳罾y(tǒng)計數(shù)據(jù)來預估生活垃圾產(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)和用水定額進行預估。對于既有社區(qū)，可通過調(diào)研居民用水繳費情況和物業(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)植物種類進行細化計算，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)運行期。

（1）方式 1：根據(jù)經(jīng)驗統(tǒng)計值及綠地面積進行估算。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準，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)植物品種進行計算。基于同化量法的植物固碳量分析表明，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]。當有社區(qū)綠地的詳細苗木表信息時，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)項目對其碳排放量進行計算。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和相關(guān)文獻，結(jié)合項目實踐經(jīng)驗，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)碳排放計算方法進行探討，同時選取上海某新建社區(qū)項目對其碳排放量進行計算，以期為后續(xù)社區(qū)減碳方案制定提供依據(jù)與參考。