建筑物能源碳排放因子选择方法研究

Key words: buildings' carbon footprint; carbon emission factor; energy
[中图分类号] F407.9
[文献标识码] B
[文章编号] 1002-851X（2010）10-0106-04
1引言
在中国的工业化和城镇化进程中，担负着国家基础建 设任务的建筑业，在将大量投资转变为建筑物的生产活动 中，既消耗了大量资源和能源，也产生了大量的废弃物，给 环境带来巨大影响。当前，中国工程建设所消耗的能源约 占全社会总能耗的 30%[1]；伴随建设活动所排出的废弃物 约占城市废弃物的 40%左右[2]；建筑建造、使用和拆除过程 中对能源和资源的消耗及固体废弃物的处理带来巨大的 温室气体排放量。减少建筑建造、使用和拆除处置过程的 碳排放量是低碳社会对工程管理提出的时代要求。对建筑 物碳排放进行定性分析、定量计算，根据碳源选择减排途 径，提出相关政策是工程管理者的重要任务。其中确定各 类能源和资源的碳排放因子是计算建筑物碳排放量的基 础，更是研究建筑低碳化发展的起点，研究如何测定并合理 选择碳排放因子对进行建筑低碳工作有重要意义。
煤包括原煤、精洗煤、焦炭、无烟煤、褐煤。IPCC 对不 同种类煤进行测定，其他组织机构均把煤作为一种综合的 能源对其综合碳排放因子进行测定。各机构测定结果整 理详见表 1。 4.2 石油碳排放因子
石 油 碳 排 放 主 要 是 在 石 油 的 探 勘 、开 采 、加 工 过 程 产生的。由于石油的开采难度、开采加工技术差别，不同 研究机构对其测定方法迥异，致使不同测定机构测定结 果存在差异。中国工程院测定数据与其他机构相差较 大，DOE/EIA 与其他机构测定的数据相差也较大。各机构 测定结果整理详见表 2。
表 2 石油碳排放因子整理分析表 单位：kg(c)/kg
序号 1
来源 中国工程院
排放因子 0.54
均值
国2 家 机3 构
4
国家环境局温室气体 控制项目
国家科委气候变化项目
国家发展和改革委员会 能源研究所
0.583 0.583 0.591
0.5743
5 城
市6
国家科委北京项目
湘潭市统计年鉴 (2004 年)
单位质量能源伴随的温室气体的生成量，是表征某种能 源温室气体排放特征的重要参数[4]，也是计算碳足迹的基 础数据。它将有关活动的数据和温室气体排放相关联。
温室气体活动数据是对温室气体排放活动的定量测 量。释放的温室气体量，用二氧化碳当量与相关的活动单 位表示。能源碳排放因子指消耗单位质量的能源所产生 的温室气体量转化为二氧化碳的量。能源的碳排放因子 包括了单位质量能源从开采、加工、使用各个环节中排放 的温室气体量转化为二氧化碳量的总和。 3.2 能源碳排放因子测定流程
[摘 要] 确定能源碳排放因子是核算建筑物碳排放量的关键。 在介绍能源碳排放因子概念和测定过程的基
础上，对国内外研究机构给出的碳排放因子进行分类、整理及数据分析。 最后，提出了建筑物碳排
放核算过程中能源碳排放因子的选择方法，同时分析比较各种方法的优缺点。
[关键词] 建筑物碳足迹；碳排放因子；能源
Abstract: Determining the energy carbon emissions factors is the key to accounting of building carbon emissions.
电力分为燃煤电力、核电、水电、风电。电力碳排放因 子是综合各种发电方式的发电量及其相应的碳排放量得
表 3 天然气碳排放因子整理分析表 单位：kg(c)/kg
序号
1
国2 家 机3 构
4
来源 中国工程院 国家环境局温室气体控制项目 国家科委气候变化项目
国家发展和改革委员会 能源研究所
排放因子 0.41 0.444 0.409
分析得到排放的温室气体量、剩余的能源量。此外，能源的 排放量很大程度上取决于能源的化学构成，要对能源的化 学成分进行分析。
（3）加工处理测定数据 在得到实验数据后，要进行加工和准确性检验，目的 是要得到实际实验消耗的能源和实际排放的全部温室气 体量。同时确定碳排放因子的单位，计算得到碳排放因子。
4 能源碳排放因子整理分析
0.4435
均值 0.4266
城5 市6
国家科委北京项目 湘 潭 市 统 计 年 鉴 （2004年 ）
0.452 0.409
0.452 0.409
2 建筑物全生命周期碳足迹
建筑物是一个系统，同时其有“从摇篮到坟墓”的生
命周期过程。建筑物生命周期包括了原材料开采，建筑材 料，设备生产，构件加工、制造、运输，建筑工程施工安装， 使用期运行维护，循环利用及拆除处置等阶段。
建筑物碳足迹源于建筑物碳排放过程，核算建设工 程项目全过程的碳排放应该基于建筑物的整个生命周期。 建筑生命周期的碳排放就是把建筑物的生命周期看成一 个系统，该系统由于消耗能源、资源向外界环境排放的总 二氧化碳当量。一个建筑物直接或间接产生温室气体的 总量构成建筑碳足迹。
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CONSTRUCTION ECONOMY
节能经济
2010 年第 10 期（总第 336 期）
这些能源产生的温室气体。因此，计算建筑物生命周期中 各种能源消耗量与确定所消耗的各种能源的碳排放因子 是核算建筑物碳排放量的两个关键点。
3 能源碳排放因子的概念和测定
3.1 能源碳排放因子概念 能源碳排放因子（Carbon Emission Factor）是指消耗
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CONSTRUCTION ECONOMY
2010 年第 10 期（总第 336 期） 节 能 经 济
表 1 煤炭碳排放因子整理分析表 单位：kg(c)/kg
序号
来源
排放因子
均值
1
中国工程院
0.68
国家环境局温室气体
国2
控制项目
家
机3 构
国家科委气候变化 项目
国家发展和改革
4
委员会能源研究所
0.748 0.726 0.7476
建筑生命周期系统边界内部包含形成建筑实体和功 能的一系列中间产品和单元过程流组成的集合，这些过程 流可分为直接耗能过程和间接耗能过程[3]。建筑直接耗能 过程包括施工安装过程、运营维修过程、拆除处置过程，这 些过程消耗的主要能源是电能、柴油、汽油等。建筑间接耗 能过程包括原材料开采、材料设备生产、构件加工制造运 输。在原材料开采、材料设备生产过程消耗了大量的石油； 在构件加工、制造、运输中消耗了煤、天然气等能源。建筑 物生命周期过程中消耗了大量能源，同时排放了大量的二 氧化碳。因此，建筑碳足迹来源于建筑生命周期过程消耗
每用到碳排放因子时均通过实验测定获得是一项浩 大的工程，也是相当耗时耗力且不必要的。收集相关研究 机构测定的数据，将为以后的研究工作带来很大方便，并 可减少重复研究导致的资源浪费。
通过查阅国内国际检测机构、行业贸易协会技术论 文（如报告、指南、标准、部门调查或类似技术资料）、负责 监管工业过程排放的国家机构、IPCC 排放因子数据库、环 境类著作、期刊或报告中的科技论文等相关资料收集能 源碳排放因子，可以发现，IPCC、Department of Energy/En－ ergy Information Administration（DOE/EIA）、日本能源经济 研究所等国际机构对不同能源碳排放因子作出了测定；中 国工程院、国家环境局温室气体控制项目、国家科委气候变 化项目、国家发展和改革委员会能源研究所等国内国家机 构对能源碳排放因子进行了测定；国家科委北京项目、湘潭 市统计年鉴（2004 年）地方城市机构对能源碳排放因子进 行了测定。较多机构对煤、石油、天然气、电力这些主要能源 进行了测定，却鲜有研究机构对柴油、燃料油、汽油、乙炔等 碳排放因子进行了测定。数据来源、实验条件、测定方法等 的不同，致使不同机构对同种能源碳排放因子测定结果存 在差异。以下对所收集的资料分类整理分析。 4.1 煤碳排放因子
能源平均碳排放因子一般通过能源的消耗量及碳排 放量统计数据计算获得，准确的碳排放因子则根据实验 测定。碳排放因子实验测定流程如下：
（1）收集基础数据 实验目的是测定得到单位质量能源产生的温室气体 质量即碳排放因子，以准确反映某种能源的碳排放特征。 根据实验原理和目的收集基础数据是首要关键步骤。通 常一种能源有很多不同的类型，由于实验目的不同，就需 要对收集采样进行范围、质量标准等确定。测定一类能源 的综合碳排放因子还是测定特定一种能源的碳排放因子， 其采样就大相径庭。例如煤分为无烟煤、焦炭、褐煤等。当 测定无烟煤排放因子时取样范围限于无烟煤。当测定煤 炭的排放因子时应根据煤炭能源的能源供应结构及能源 消耗结构对不同种类煤炭取样。 （2）建立模型并实验 1）测量实验模型 测量实验模型模拟了能源实际消耗过程和温室气体 的排放过程，因此实验模型建立不仅考虑要便捷、准确获 得实验数据，还要考虑能源自身的特点。当能源的排放量 取决于可变的燃烧过程和操作条件及技术时，还应确保测 量模型的准确，并使实验条件保持正常[5]。 2）分析模型 在实验中直接获得的往往不是数据，而是燃烧回收 的颗粒、灰量。因此要建立物理、化学模型，通过一定的方 法如 OC 热光法分析、石英纤维膜分析等进行分析。通过
CONSTRUCTION ECONOMY
2010 年第 10 期（总第 336 期） 节 能 经 济
建筑物能源碳排放因子选择方法研究*
■ 张春霞1 ， 章蓓蓓1 ， 黄有亮1 ， 姜裕华2 ， 袁 媛2
（1.东南大学项目管理研究所， 江苏 南京 210096；2.苏州市市政建设管理局， 江苏 苏州 215005）
*基金项目：住房和城乡建设部 2010年科学技术项目计划（2010-R2-28）；2010年苏州市建设系统科研项 目（市政基础设施低碳化研究：以苏州 市为例） [作者简介] 张春霞（1986-），女，山西阳泉人，东南大学项目管理研究所研究生，研究方向：工程项目管理。
章 蓓 蓓 （1984-），女 ，安 徽 黄 山 人 ，东 南 大 学 项 目 管 理 研 究 所 博 士 ，研 究 方 向 ：工 程 项 目 管 理 。 黄 有 亮 （1964-），男 ，江 苏 江 都 人 ，东 南 大 学 项 目 管 理 研 究 所 副 教 授 ，研 究 方 向 ：工 程 项 目 管 理 。
0.7254
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5 城
市6
国家科委北京项目
湘潭市统计年鉴 （2004 年）
0.656 0.725
0.656 0.725
原煤
0.7559
国7 际 机 构
8
IPCC 国家温室气体 排放清单指南
DOE/EIA
精洗煤 0.7559
焦炭
0.855
其他焦化 产品
0.6449
0.702
0.745
日本能源
9
经济研究所
0.756
energy carbon emission factors for accounting building carbon are proposed and the advantages and disadvantages of
these selection methods are compared.
0.5825 0.583
0.5825 0.583
国1 际
机2 构
3
IPCC 国家温室气体 排放清单指南
DOE/EIA 日本能源经济研究所
原油 0.5857
0.478 0.586
0.5499
4.3 天然气碳排放因子 天然气的碳排放因子主要取决于天然气的碳含量，
天然气碳含量取决于气体组成，主要为甲烷，但可包含少 量的乙烷、丙烷、丁烷和较重质的碳氢化合。现场喷焰燃 烧的天然气通常含有较大数量的非甲烷碳氢化合物，碳 含量会相应不同。不同研究机构对天然气的碳排放因子 测得值有所不同，各机构测定结果整理详见表 3。 4.4 电力碳排放因子
The concept and the determination process for energy carbon emission factors are introduced. Then the carbon emis－
sion factors from domestic and foreign research institutions are sorted and analyzed. Finally, selection methods of