高等院校碳排放核算與碳中和路徑探析＊

■ 王宗永 陳睿山 王堯 馬海龍 韓鑫 于亞博 林文錦 王瀚 張克璽 展玲玲

1.蘭州財經大學公共管理學院 蘭州 730000

2.上海交通大學設計學院 上海 200240

3.自然資源部國土整治中心 北京 100032

4.北部灣大學資源與環境學院 欽州 535011

5.中鐵二十二局集團市政工程有限公司 廣州 510000

6.中信證券股份有限公司甘肅分公司 蘭州 730000

0 引言

氣候變暖是當前全球面臨的重大問題，其與以二氧化碳（CO2）為代表的溫室氣體排放密切相關[1]。2015年，《巴黎協定》提出控制全球平均氣溫相比工業化前水平的升幅低于2℃，并努力將氣溫升幅限制在工業化前水平以上1.5℃之內[2]。要實現這一目標，全球溫室氣體排放要在2030年前減少一半，在2050年左右達到碳中和。碳中和是指人類生產生活產生的CO2都被等量的吸收或去除所平衡[3]。為此，碳中和逐漸成為各國政府的共識和氣候變化應對的行動目標。2020年9 月，習近平總書記在聯合國大會上承諾，中國CO2排放在2030年前達峰、2060年實現碳中和，這為我國應對氣候變化確定了總路線和目標。

在全球氣候變暖背景下，中國作為碳排放總量最大的國家，降低碳排放已成為中國經濟社會發展急需解決的重要問題[4]。隨著工業化進程的加快，人口持續向城市集中，人類在城市生產生活中所產生的溫室氣體約占全球排放量的80%[5]。高等院校作為重要的社會單元，具有人員密集、數量眾多、碳排放集中的特點，總體上高校能耗總量大、校園管理能效水平低[6]。美國高校聯盟簽署了高校校長氣候承諾，并建立了氣候領導力網絡[7]。一些國外高校每年核算其碳排放量，并制定了明確的碳中和時間表[8]。生態足跡網也開發了歐洲高校碳足跡核算的在線平臺，可以方便高校評估其碳排放量。我國住房與城鄉建設部統計資料顯示，2005年高校人均用水量達全國1.95 倍，人均年能耗達全國4.32 倍[9]。有研究估計2017年中國教育領域的碳排放高達2.46億噸，占全國總量的2.5%[10]。教育部2021年發布的《高等學校碳中和科技創新行動計劃》明確提出，高校要為國家“雙碳”目標的實現提供科技支撐。

關于低碳、可持續校園建設，國外研究起步較早，美國、英國、澳大利亞等國家的部分學校都制定了各具特色的低碳校園建設方案，一些碳中和路線圖、碳中和規劃相繼制定[11][12][13][14][15][16][17][18][19][20]。與此同時，國內學者在校園碳中和規劃、碳排放核算等方面也開展了卓有成效的研究[4][10][21][22][23][24]。因此，在應對全球氣候變暖、推動“雙碳”目標實現的背景下，研究建立高校低碳發展與碳中和路徑框架，率先實現校園碳中和，不僅能夠為低碳綠色校園建設管理提供借鑒[10][25]，而且亦可對各地區、各行業降低碳排放、實現碳中和提供科學的參考依據[4][26]。

本研究是國家社科基金重大項目《全面建立資源高效利用制度研究》、甘肅省高等學校創新基金項目《基于IPCC 排放清單的高校碳排放核算與碳中和路徑研究—以蘭州財經大學為例》、蘭州財經大學科研項目《碳中和背景下我國清潔能源發展所需礦產資源供需特征分析》的部分成果，本研究對課題的實施和完成起到了重要的理論支撐作用。

1 高校碳排放核算

1.1 高校3個范圍的碳排放

在“3060”雙碳戰略目標下，高校承擔著碳中和技術創新和路徑引領的重要使命，各高校需要根據自身的碳排放特征，設計科學合理的碳中和實施路徑。在研究高校碳排放特征方面，確定高校的碳排放范圍及類別至關重要。根據IPCC 建議，公司、組織等單位的碳排放可以分為3個范圍。范圍1指使用油氣等能源產生的直接排放；范圍2指外購電、熱能產生的間接排放；范圍3指組織活動所導致的范圍1和2之外的排放。在校園碳排放核算中，師生生活、大型活動、差旅等造成的排放屬于范圍3[10]。

據此，高校碳排放活動主要涉及3 個范圍[27]。（1）范圍1：高校運行活動涉及的直接排放活動；（2）范圍2：與外購電力、熱力有關的間接排放活動；（3）范圍3：與高校運行活動相關的其他間接排放活動。直接排放活動主要包括高校燃料（固態、液態、氣態）消耗、交通車隊、制冷、景觀堆肥等產生的溫室氣體排放，間接排放活動包括外購電力和熱力導致的溫室氣體排放，其他間接排放活動涉及范圍較廣，主要包括固體廢棄物處理、公務差旅、師生通勤、廢水處理等活動產生的溫室氣體排放（圖1、表1）。

表1 高校溫室氣體排放源范圍、類別及種類

圖1 高等院校運行中碳排放的來源

其中，高等院校碳排放范圍1 直接排放活動所涉及的包括建筑供暖、熱水供應的燃料消耗主要屬于園區內排放，范圍3 其他間接排放活動所涉及的與高校師生生活、學術交流活動等密切相關的固體廢棄物處理、廢水處理等主要屬于園區內排放。而范圍1直接排放活動所涉及的交通車隊排放、范圍2 間接排放所涉及的為高等院校教學科研及生活等活動而外購的電力和熱能排放、范圍3 其他間接排放所涉及的與高校師生生活、學術交流活動等密切相關的師生通勤、公務差旅則主要屬于園區外排放。

在諸多排放活動中，范圍1 的燃料（固態、液態、氣態）消耗和交通車隊產生的溫室氣體排放較多，范圍2的外購電力產生的溫室氣體排放較多，范圍3的職工通勤、廢棄物處理、公務差旅產生的溫室氣體排放較多。本研究分別以南非開普敦大學和北京大學光華管理學院為例，對其校園碳排放展開分析。

2014年，南非開普敦大學碳足跡統計見表2所示[27]。

表2 南非開普敦大學2014年碳足跡統計

由表2 可知，2014年，南非開普敦大學碳足跡中，總體來說范圍2 外購電力、熱力導致的間接碳排放占比最高，約為76.91%；范圍3 其他間接碳排放次之，約占21.03%；范圍1直接碳排放占比較少，約為2.05%（圖2）。

圖2 2014年開普敦大學各范圍排放占總排放量的比重（%）

從各范圍碳排放情況看，范圍1直接排放中，免費校園巴士碳排放占56.14%，開普敦大學車隊碳排放占31.04%，液化石油氣消耗碳排放占12.82%（圖3）。范圍2 間接排放主校區以外購電力導致的碳排放為主。范圍3 其他間接排放中，職工通勤、購買食物、公務航空差旅產生的碳排放占比較高，分別約占43.95%、35.69%和14.32%（圖4）。

圖3 2014年開普敦大學范圍1排放中各種類排放占比（%）

圖4 2014年開普敦大學范圍3排放中各種類排放占比（%）

同時，國內高校以北京大學光華管理學院為例，其2021年碳足跡統計[28]如表3所示。

表3 北京大學光華管理學院2021年碳足跡統計[28]

由表3可知，2021年，北京大學光華管理學院碳足跡中，總體來說范圍2電力、市政熱力導致的間接碳排放占比最高，約為87.7%；范圍3 其他間接碳排放次之，約占10.15%；范圍1直接碳排放占比較少，約為2.15%。

從各范圍碳排放情況看，范圍1直接排放中，自有車輛汽油消耗產生的碳排放占0.74%，天然氣消耗產生的碳排放占99.26%。范圍2 間接排放以電力導致的碳排放為主，約占87.43%。范圍3 其他間接排放中，飛機（公務出行）、紙張和市內交通（公務出行）產生的碳排放占比較高，分別約占45.33%、31.91%和16.68%。

如圖5所示，根據南非開普敦大學與北京大學光華管理學院各范圍排放占總排放比重特點，可以看出兩所院校范圍2 即與熱力、電力相關的間接排放占總排放的比重最大，范圍3 即與固體廢棄物處理、公務差旅、師生通勤等活動相關的其他間接排放比重次之，范圍1 即與院校燃料消耗、交通車隊等活動相關的直接排放比重最小。但是，對比南非開普敦大學與北京大學光華管理學院各范圍排放占總排放比重，兩所院校范圍1 占比基本相同，北京大學光華管理學院范圍2 比重高于南非開普敦大學，而南非開普敦大學范圍3 比重高于北京大學光華管理學院。造成這種差異的原因，可能包括3個方面：（1）由于所在區域不同，兩所院校師生員工的生活方式各有特點，導致碳足跡特點存在差異；（2）相比北京大學光華管理學院，南非開普敦大學范圍3 涉及的碳排放活動更廣，如購買食物、廢棄物處理等活動產生的排放也進行了統計。（3）在核算兩所院校碳足跡的過程中，對于部分參數的選取可能存在差異。

圖5 南非開普敦大學和北京大學光華管理學院各范圍排放占總排放比重對比圖

1.2 碳排放核算方法概述

目前，碳排放核算定量研究取得了卓有成效的進展，對各高校降低碳排放起到了積極有效的推動和引領作用，所用碳排放核算方法主要包括IPCC 因子法[4][21][22]、生態足跡法[23]、物質流法[24]。然而，盡管所用核算方法各有不同，排放因子的選擇因人因地而異，但運用IPCC 因子法核算得到的碳排放結果相對一致，國外高校亦普遍采用這一方法[10]。

在許多情況下，當難以進行直接監測或直接監測的成本太高時，很難通過監測濃度和流速來實現對溫室氣體排放的直接測量。此時，高校可以根據《IPCC2006年國家溫室氣體清單指南2019 修訂版》（以下簡稱清單指南），采用各類排放源活動水平數據與對應的排放因子相乘后加和的方法計算出準確的溫室氣體（包括CO2、CH4、N2O、HFCs、PFCs、SF6以及NF37種）排放數據[29]。

溫室氣體排放總量=∑(活動水平× 排放因子) （1）式（1）中，活動水平指一段時間內由人類活動引起的碳源消耗量[30]，高校溫室氣體排放源的活動水平數據應基于真實的實物量數據。而排放因子則量化每單位活動的溫室氣體排放量或清除量的系數。

2 碳中和校園建設路徑

2.1 國內外校園碳中和行動概況

關于低碳、可持續校園建設，國外研究起步較早，比如美國、英國、澳大利亞等國家的部分學校都依據自身特點，從建筑節能改造、可再生能源利用、綠色交通等方面研究制定了各具特色的綠色低碳校園建設目標和方案[11][12][13][14][15][16]。1990年，來自世界各地的多所大學在法國簽署了塔樂禮宣言，承諾將在推動校園生態建設等方面采取積極行動。2007年美國諸多高校制定并實施《氣候行動方案》，之后美國、澳大利亞等國的部分高校制定了《碳中和規劃》，提出了高校碳中和時間表和路線圖。2010年，英格蘭高等教育基金委員會等機構要求相關高校制定碳減排目標，在此背景下英國主要高校都公布了《碳管理規劃》[17]。2015年，美國白宮發起“美國校園氣候行動”，全美共有318 所學校加入行動，并發布了《美國校園氣候行動宣言》，之后一批國際高校均提出了碳中和路線圖[10]。同時，面向高校碳中和行動的評價策略及體系研究也在積極推進[18][19][20]。

國內學者圍繞綠色低碳校園建設亦開展了卓有成效的研究，提出了實現高校碳中和的規劃架構[10]，構建了我國綠色校園建設的評價指標體系[31]。在定量研究方面，通過建立校園碳排放核算方法，定量研究了部分高校碳排放特征[4][21][22][23][24]，在碳排放核算基礎上，根據各個高校的碳排放特征，構建了綠色校園建設管理模式，提出了綠色校園建設方案。

2021年，中國地質大學（武漢）啟動編制了《中國地質大學（武漢）碳中和規劃》，規劃內容主要包括碳中和目標、碳排放清單、碳中和時間表、碳減排項目、碳中和人才培養、碳中和科技創新、碳抵消方案、碳中和管理等[10]。同年我國其他高校也積極行動，世界大學氣候變化聯盟、碳中和研究院、碳中和論壇等系列機構或宣言紛紛成立、簽署。

2.2 高校低碳發展與碳中和路徑框架

在碳中和規劃引領下，要實現高校低碳可持續發展，需綜合考慮校園碳排放的各類影響因素，采用系統性校園碳減排策略[4]。針對高校碳排放3 個范圍的總體特征，本研究針對性提出具體的碳中和路徑框架。

2.2.1 范圍1對應的碳中和路徑

范圍1直接排放的活動種類主要包括燃料（固態、液態、氣態）消耗、交通車隊、制冷、景觀堆肥等，其中燃料消耗和交通車隊產生的碳排放較多。高校燃料消耗主要涉及建筑供暖、熱水供應等活動，交通車隊排放則涉及校園交通規劃，據此可以考慮從如下3 方面設計碳中和路徑。

（1）利用可再生能源

從生態系統角度考慮，高效的建筑應該充分利用外部環境提供的可再生自然資源和能源，例如太陽能、地熱能等[32]。

（2）規劃建設綠色交通體系

1994年，加拿大社會學家Chris Bradshaw 率先提出綠色交通體系的概念，將交通工具依據“綠色性”依次排序為步行、自行車、公交、共乘車及單人使用的機動車。綠色交通的本質是在滿足人們基本出行需求前提下，建設綠色可持續交通體系[33]，其不僅包括交通工具或出行方式選擇，還涵蓋道路規劃設計、交通組織管理等內容[34][35]。

在校園路網規劃中，在路網設計和道路分類時優先考慮人行道和非機動車使用道路，推廣校園公交系統，減少機動車輛的使用，增加步行空間系統，創造行人友好型校園路網系統。同時，利用大數據技術，向師生實時推送交通運行數據并推薦綠色交通出行計劃，引導師生綠色出行。

（3）優化綠地景觀設計

城市綠地系統碳捕獲功能日益重要，作為地表植被的重要組成部分，綠地系統在校園碳捕獲方面的作用日益凸顯。校園綠地景觀固碳增匯功能對綠色校園建設具有重要意義。在遵循原有生態低沖擊開發模式前提下，擴大綠地景觀面積，實現植物碳匯量在有限面積內的最大化。高校的建筑還應該充分利用外部環境提供的綠地資源，綠地景觀設計需減輕或避免對原有生態系統的破壞，減輕對既有綠化用地的破壞，對建筑占用區采取合理的立體綠化形式，擴大綠植的碳匯作用[4]。

2.2.2 范圍2對應的碳中和路徑

范圍2 間接排放的活動種類主要為外購電力，高校外購電力主要用于教學科研用電、生活用電等活動，據此可以考慮從如下2方面設計碳中和路徑。

（1）開展建筑節能改造

根據教育部同住房和城鄉建設部于2008年聯合發布的中國首部《高等學校節約型校園建設管理與技術導則》（試行），高校建筑節能改造主要包括圍護結構（墻體、門窗、屋頂等）節能改造、采暖通風空調及生活熱水供應系統節能改造、供配電與照明系統節能改造、可再生能源利用（太陽能、風能、地熱能等）等[36]。

（2）利用可再生能源資源

在建設綠色校園、實現高校碳中和過程中，太陽能應用廣泛。可以考慮在高校建設中推進光伏建筑一體化推廣和應用，使建筑樓宇和太陽能發電裝置組合在一起，既承擔傳統建筑的功能，又進行光伏發電[37]，為校園運營提供清潔電能[38]。此外，高校校園規劃建設中，應充分考慮天然雨水的利用，雨水既可以作為中水使用，也可以冷卻建筑構成元素。

同時，采用碳捕獲、利用和儲存技術，將CO2作為一種資源進行回收和再利用，產生經濟效益，使其更具實用性，以更好建設環境友好型資源節約型綠色校園。

2.2.3 范圍3對應的碳中和路徑

范圍3其他間接排放的活動種類主要包括固體廢棄物處理、公務差旅、師生通勤、廢水處理等，其中職工通勤、廢棄物處理、公務差旅排放較多，這與高校師生生活、學術交流活動等密切相關，據此可以考慮從如下5方面設計碳中和路徑。

（1）鼓勵新能源汽車使用

世界主要車企紛紛推出各類新能源汽車，各國政府制定出臺新能源汽車使用的相關優惠政策，為新能源汽車的使用和普及創造了良好條件。因此，在降低師生生活碳排放方面，可以倡導高校職工使用新能源汽車代替燃油車輛，學校在職工使用新能源汽車方面出臺特殊補貼政策，同時鼓勵城市大力發展新能源公共交通，從而降低師生日常交通需求帶來的校園碳排放[39]。

（2）優化校園建設布局

目前，大多數高校建設有多個校區，部分校區分布在市郊、城郊部位，教職工職住分離現象較為普遍，諸多高校職住分離導致長距離通勤，職工通勤距離較遠，遠距離出行必然帶來較高的碳排放。在此背景下，要加快建設市郊、城郊公共交通（地鐵、城市快軌、新能源公交），提升公共交通對于市郊高校的通達性及綠色性，提升市郊、城郊公共服務功能，建設高等級醫療機構、商業綜合體等，滿足市郊、城郊高校學生基本公共服務需求，減少師生長距離通勤，進而降低碳排放[40]。

（3）倡導線上會議和混合會議

研究發現，從線下會議過渡到線上會議可以減少94%的碳足跡和90%的能源使用，混合會議也會大幅降低會議產生的碳排放[41]。

（4）研發CCUS技術

CCUS 技術是指捕獲生產過程排放的CO2，投入到新的生產過程中，實現循環利用。目前，CCUS技術成為影響能源生產和經濟發展的重要戰略性技術。高校要加快CCUS 技術研發，并通過與企業聯合實現CO2的資源轉化，產生經濟效益，助力碳達峰碳中和目標的實現[42]。

（5）樹立低碳發展理念

在高校實現碳中和的過程中，不僅涉及生產生活方式的轉變，同時也要注重思想意識的轉變，構建低碳校園建設的良好軟環境，促使人們自覺踐行新發展理念，實現人與自然和諧共生。開展低碳飲食起居、低碳交通出行、低碳消費等系列低碳生活教育，通過低碳知識普及，牢固樹立低碳發展理念，共同推動高校綠色低碳可持續發展[43][44][45][46]。

3 結論

3.1 高校碳排放核算標準建設是碳中和的重要前提

運用清單指南進行高校碳排放核算過程中，兩個關鍵問題需要妥善處理：一是碳排放源的分類，部分學者以《IPCC國家溫室氣體指南》確定分類，部分學者則借鑒ISO14064中的分類方法進行校園碳排放源分類，導致碳排放源在高校碳排放核算中尚未形成統一的標準；二是碳排放因子的確定，碳排放因子的確定因時因地各有特點。同時，對學校建筑能耗基準問題的研究表明，不同教育水平、不同規模學校的教育建筑能源消耗存在很大差距[47]。因此，確定各類活動的碳排放因子，是進行碳排放核算的關鍵。確定碳排放源的分類、遴選適用于各地實際的碳排放因子，構建科學合理的高校碳排放核算標準是高校核算碳排放需要重點研究的關鍵問題。在此基礎上，開發標準化的工具和平臺，進行高校碳排放的科學核算。

3.2 實現高校碳中和與降低高校運行成本具有協同作用

阿聯酋一項學校能源管理項目的研究表明，作為一種可持續策略，能源管理制度的制定可以系統地提高學校能源效率，降低碳排放，增強經濟、環境和社會的可持續性[48]。因此，高校要看到碳中和規劃的制定和碳中和行動的實施對高校降低成本、增強可持續發展水平的作用。

3.3 實施多范圍碳中和路徑是實現高校碳中和的必由之路

在碳中和規劃引領下，實現高校低碳可持續發展的目標需要綜合考慮校園碳排放影響因素。當前高校在碳中和承諾中，有些只針對范圍1的碳排放，而有些高校是針對3個范圍的碳排放，因此，需要統一高校碳中和承諾中的表述，綜合考慮多個范圍的碳中和。

3.4 建立碳中和高校聯盟，定期提交碳排放與碳中和報告是高校實現碳中和的重要途徑

美國、歐盟高校已經建立了碳中和聯盟，并定期提交碳排放監測報告、碳中和的措施及更新目標等，這對促進高校積極實施碳中和行動具有積極作用。我國多所高校目前建立了碳中和研究院，但是仍需建立碳中和高校聯盟，定期交流高校碳排放與碳中和現狀，以共同行動促進我國綠色低碳校園的建設。