园区建设施工阶段碳中和实施方案研究---绿色与节能.pdf-solarbe文库

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○ 绿色与节能 ○ 园区建设施工阶段碳中和实施方案研究吴智泉 1 ，刘明浩 2 ，王漻 1 ，段婧琳 1 ，吕锡嘉 1 （1. 国家电投中央技术研究院； 2. 华北电力大学）【摘要】建设施工阶段温室气体排放作为建筑全生命周期温室气体排放的重要组成部分，总量相对较小却具有高强度和集中排放的特点。园区建设作为建筑领域的重要分支，几乎没有针对其建设施工过程开展的碳中和研究。文章通过研究国内外相关文献、标准及指南，提出了园区建设施工阶段碳中和实施方案，对实现园区建设施工阶段碳中和做出前瞻性探索。【关键词】园区建设；施工阶段；碳中和；实施方案中图分类号TU71 DOI 10.13655/j.cnki.ibci.2022.05.039 ResearchontheImplementationPlanofAchievingCarbonNeutralityduring theConstructionPhaseofParks WUZhi-quan 1 ,LIUMing-hao 2 ,WANGLiao 1 ,DUANJing-lin 1 ,LUXi-jia 1 （1.SPICCentralResearchInstitute ； 2.NorthChinaElectricPowerUniversity ）【Abstract 】 Asanimportantpartofgreenhousegasemissionsinthewholelifecycleofbuildings,thetotalamountofgreenhousegas emissions in the construction stage is relatively small but has the characteristics of high intensity and concentration of emissions. The building of parks is an important subfield of the construction industry, yet few research has been done on how to reach carbon neutrality during the construction phase of an industrial park. Based on the study of relevant international and domestic studies, standards, and guidelines, this paper proposes an implementation plan for realizing a carbon-neutral construction process of industrialparks,andalsoconductsprospectiveexplorationsonachievingcarbonneutralityintheconstructionphaseofparks. 【Keywords 】 parkconstruction;constructionphase;carbonneutrality;implementationplan 1 背景与意义党的十九大报告指出中国将引导应对气候变化国际合作，成为全球生态文明建设的重要参与者、贡献者、引领者。2020 年9 月22 日，习近平总书记在第七十五届联合国大会一般性辩论上再次重申 “ 中国将提高国家自主贡献力度，采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力争于2030 年前达到峰值，努力争取2060 年前实现碳中和 ” （以下简称 “ 双碳 ” 目标）。建设施工阶段温室气体排放作为建筑全生命周期温室气体排放的重要组成部分，总量相对较小却具有高强度和集中排放的特点。建设施工期间消耗大量的原材料和能源，使用大量的施工机械设备和运输设备，在短期内排放出大量温室气体 [1] 。园区建设作为建筑领域的重要分支，针对其建设施工过程开展的碳中和系统性研究较少，国内也没有发布明确的、统一的、针对性的碳中和实施标准或指南， ISO14068 碳中和及相关声明实现温室气体中和的要求与原则及相关国际标准还在制定中。因此，开展园区建设施工阶段碳中和研究，构建该阶段碳中和实施方法论并落地实施，是结合实际工作认真贯彻党的十九大精神、落实党中央应对气候变化总体战略和绿色发展理念的体现，对国内全生命周期低碳、零碳园区的建设具有前瞻指导意义。由于全生命周期评价理论的广泛应用，近年来针对建筑物建设施工阶段的碳排放核算研究正逐渐增多，本文将借鉴相关研究成果以及一系列国际、国内温室气体排放核算、碳排放核算标准及指南，明确园区建设施工阶段碳排放核算方法，并参考一系列碳中和证明规范、实施指南及行业先进经验提出园区建设施工阶段碳中和实施方法 [2-4] 。 2 园区建设阶段碳中和的实施步骤园区建设阶段的碳中和实施可分为以下七步骤，包括园区施工阶段碳排放分析、提出针对性碳减排建议并融入施工方案、明确核算方法及实现方式、建设施工过程数据收集及减排措施实施、竣工验收后碳排放量核算、实现碳中和（净零排放）、碳中和认证与评价等，步骤如图1 所示 [5] 。实施过程可以依据施工时间节点分为建设施工前，建设施工中，建设施工后三个阶段，也可依据工 129○ 绿色与节能 ○ 作内容分为设计阶段、跟踪阶段以及核算中和阶段。 3 园区建设阶段的碳中和实施方法 3. 1 园区施工阶段碳排放分析碳排放分析是为了完整的识别园区施工阶段温室气体种类、排放源种类和数量，清晰的界定碳排放核算范围，避免出现碳排放核算的重复与遗漏，并使得温室气体减排建议具有针对性。园区建设施工阶段的碳排放有一定的特殊性，既不同于针对商品和服务开展的全生命周期碳足迹，也不完全类似于某组织某一年度总体碳排放 [6] 。初步考虑，可以想象为某组织（施工方）在统计期（建设施工期）内完成法人名下所属生产活动（园区建设施工）所产生的温室气体排放，其时间界限可以明确为从项目开工起至项目竣工验收为止。为了更系统的梳理，本文参考 GB/T32150 工业企业温室气体排放核算和报告通则、 GB/T 51366-2019 建筑碳排放计算标准、 ISO14064-12018 组织层面上对温室气体排放和清除的量化和报告的规范及指南以及世界资源研究所（WRI ）发布的温室气体议定书企业核算和报告标准的基本思路及描述的排放源识别该过程温室气体排放。相关文献表明，园区建设施工现场从地理上可划分为施工区、办公区、生活区 [7] ；施工过程总体上也可分为基础施工、主体结构施工、室内外装修和水暖电管线设备安装、施工临时设施安拆等过程（见表 1 ） [8] 。上述过程涉及包括汽油、柴油、电力在内的能源消耗以及各类建筑原材料使用，且建筑原材料的厂内运输也应被考虑。由此分析得知，园区建设施工过程温室气体排放的主要原因应为燃料燃烧、电力或可能存在的热力消耗以及建筑原材料的使用。表 1 园区建设施工过程分解表一级分类一级分类基础工程结构工程装修工程安装工程施工临设二级分类二级分类场地平整、土方开挖桩基施工、基坑支护、园区道路建设及绿化等钢筋工程、模板工程、混凝土工程等门窗和幕墙安装、屋面和室内精装修和保温防水等水电系统、通风空调系统、电梯安装等临设房屋安拆、办公区、生活区和现场照明、通风、空调等经梳理，园区建设施工阶段的温室气体种类主要为二氧化碳，排放源主要有三类，第一类是工程机械、办公车辆消耗化石燃料（汽油、柴油等）引起的直接碳排放，第二类是工程机械、办公生活区消耗电力、热力引起的间接碳排放，第三类是建筑材料（水泥、钢筋、混凝土等）使用带来的间接碳排放 ① ，对比世界资源研究所（WRI ）发布的温室气体议定书企业核算和报告标准的排放分类，直接排放即范围1 ，间接排放是范围2 和范围3 （见表2 ）；如果因技术进步及工程方案变革，产生其他类别温室气体排放，分 ①此说法源于 ISO 14064 - 1 2018 组织层面上对温室气体排放和清除的量化和报告的规范及指南。图 1 园区建设施工阶段碳中和实施步骤 130○ 绿色与节能 ○ 析过程中也应一并考虑。需要特别提出的是， GB/ T51366-2019 建筑碳排放计算标准中虽然规定了 “ 临设设施的施工和拆除可不计入 ” ，但考虑到临设设施的施工和拆除完全服务于建设施工阶段，因此从全生命周期的角度及 “ 不重复也不遗漏 ” 的原则出发，本文建议将此部分碳排放涵盖在内。 3. 2 园区施工阶段碳减排建议碳中和并不能简单的通过购买减排量来实现，这是各国专家的普遍共识，错误的理解将使碳中和路径出现偏差。园区建设施工阶段的碳中和实施亦如此，应提出切实可行的碳减排措施，尽可能地减少过程中温室气体的产生，融入施工方案并验证减排措施的有效性。基于相关文献，以下减排方向是值得借鉴 [9-11] 。 ① 如果将建筑原材料使用引起的碳排放纳入到建设施工阶段考虑，则建筑原材料使用引起的碳排放将占比较大。有案例显示，此部分排放占比将超过94 [12] ，故在施工过程中采用低碳建筑材料是关键所在。对于实力雄厚的施工方，建议推行供应链低碳管理，要求供应商开展建筑原材料碳足迹评价，并设置供应商入围门槛，从而系统性降低此部分碳排放。目前国内外比较知名、应用范围较广的有关建筑材料及产品碳足迹的认证系统有美国Cradleto Cradle 认证，从环境安全、健康材料、材料回收再利用、有机材料降解回收、生产过程中的节能、节水措施和可再生能源对建筑产品进行认证。美国EPD 认证，以生命周期评价为基础，根据ISO14025 标准对产品或服务的环境影响进行量化的评价和声明。中国绿色建材评价标识，对在全生命周期内可减少对天然资源消耗和减轻对生态环境影响的建材产品进行评价。中国低碳产品认证由认证机构证明产品温室气体排放量符合相应低碳产品评价标准或者技术规范要求的合格评定。 ② 构建园区建设施工阶段的低碳技术数据库，包含低碳建筑原材料的种类、低碳建筑原材料的碳足迹、低碳施工技术等。在园区设计过程中，利用 BIM 技术对整个建筑施工过程进行碳排放仿真计算，结合低碳技术数据库，构建建设阶段碳排放优化模型。根据园区建设需求，综合确定优化模型的碳排放和成本等。 ③ 针对施工过程中消耗的能源，建议构建碳排放优化计算模型，优化迭代施工方案，在保障工期及质量的前提下，尽可能采用低碳措施，例如科学布置施工现场，采用节能、高效、环保的施工设备和机具，结合工程所在地的地域特征合理利用可再生能源，通过电力市场化交易消纳绿电，实现建设施工过程绿色电力供应等。在施工过程中，应加强节水、节电、节材管理，制定建筑垃圾减量化及处理专项方案，提高施工管理水平，树立绿色低碳品牌形象。 3. 3 施工阶段碳排放核算方法碳排放量的核算通常使用排放因子法或实测法，但实测法的适用范围有限，且推行成本颇高，因此本文选择了排放因子法来实现核算。据碳排放分析的结果，为了简化计算，园区建设施工阶段的碳排放核算可分别计算不同类别碳排放量而后累加，详见公式1 。 E C O 2 ∑ i 1 n A i K i A e F e ∑ i 1 n M i Q i （ 1 ）式（1 ）中 E C O 2 为建设施工阶段二氧化碳排放总量， kgCO 2 ； A i 为建设施工阶段工程机械、办公车辆的消耗的第i 种化石能源实物量， kg ； K i 为第i 种化石能源的碳排放因子， kgCO 2 /kg ； A e 为建设施工阶段总耗电量（工程、生活、办公）， kW·h ； F e 为电力排放因子， kgCO 2 /kW·h ； M i 为建设施工阶段各工程消耗的第i 种建材实物量， m 3 或t ； Q i 为第i 种建材对应的全生命周期碳排放因子 2 ， kgCO 2 /m 3 或kgCO 2 /t 。尽管ISO140642018 组织层面上对温室气体排表 2 园区建设施工阶段的温室气体排放源信息序号序号 1 2 3 排放源名称排放源名称燃料燃烧排放购入的电力、热力产生的排放建筑原材料使用带来的排放类别类别直接排放间接排放温室气体温室气体排放种类排放种类 CO 2 CO 2 e CO 2 e 能源能源/ / 物料物料品种品种汽油、柴油等电力建筑原材料排放点位排放点位工程机械、办公车辆、食堂等工程机械、空调等 / 131○ 绿色与节能 ○ 放和清除的量化和报告的规范及指南标准中描述了范围3 排放，在上文碳排放分析中也识别出建筑原材料使用带来的排放。但基于国内相关核算标准及指南，例如 GB/T 32150 工业企业温室气体排放核算和报告通则及国家发改委陆续发布的24 个行业企业温室气体排放核算指南 ① 。遵照 “ 谁排放谁负责 ” 的基本原则，避免两家或两家以上的组织对同一排放负责，施工方使用的原材料在生产及运输过程中产生的温室气体排放应由原料供应商负责。初步的建议是，园区建设施工阶段碳排放核算过程中将此部分排放单独计算，用以指导针对性减排工作，但不作为碳中和责任。因此，园区建设施工阶段需进行中和的碳排放量按照公式2 计算，即不包含建筑原材料使用产生的隐含排放，但包含建筑材料在园区内的运输所产生的直接碳排放。 E C O 2 ∑ i 1 n A i K i A e F e （ 2 ）式（2 ）中 E C O 2 为建设施工阶段需中和的二氧化碳排放量， kgCO 2 ； A i 为建设施工阶段工程机械、办公车辆的消耗的第i 种化石能源实物量， kg ； K i 为第i 种化石能源的碳排放因子， kgCO 2 /kg ； A e 为建设施工阶段总耗电量（工程、生活、办公）， kW·h ； F e 为电力排放因子， kgCO 2 /kW·h 。建筑材料在园区运输阶段碳排放的计算应以建筑施工场地为范围，包括工程限定的边界范围以内的区域，以及规定界限以外确实用于建筑或拆毁的其他中间准备区域。纳入计算的建筑材料应包含建筑主体结构材料、建筑围护结构材料、建筑构件和部品等。纳入计算的主要建筑材料重量不应低于建筑中所耗建材总重量的95 。在满足此前提下，对于总重量比小于0.1 的建筑材料可不纳入计算。运输阶段的碳排放可按下式计算 C y s ∑ i 1 n M i D i T i （ 3 ）式（3 ）中 C y s 为材料在园区内运输过程的二氧化碳排放量， kgCO 2 e ； M i 为第i 种主要建材的消耗量（t ）； D i 为第i 种建材平均运输距离（km ）； T i 第i 种建材的运输方式下，单位重量运输距离的碳排放因子， kgCO 2 e/ （t*km ）； i 为主要建筑材料序号由材料运输阶段的碳排放量计算方式可知，建设单位在施工前应组织对场地进行勘探、布局及整体交通路线的设计，尽量减少材料在场地内部的运输距离。同时，应结合BIM 等信息化手段，在设计阶段对建筑材料用量进行系统的量化分析，合理减少施工阶段建材用量；在施工阶段对工程进度计划进行模拟分析，避免由于施工进度循环往复或由于施工单位与材料供应商进度协调所产生的材料反复运输问题。上述碳排放总量计算公式可分层级、分单元使用，例如在不同的施工阶段、不同的工程单元核算，再将不同施工阶段、不同施工单元核算的碳排放量累加，有助于获取不同施工阶段、不同施工单元碳排放量数据，实现更精细化的分析，只是需要注意避免碳排放量重复性统计。根据公式（2 ），建造阶段碳排放总量的计算为各项能源总用量（化石能源、电力）与其对应碳排放因子的乘积的加和，因此，在分层级、分单元利用中可将能源总用量按施工工序进行分部、分项统计，同时加入临建措施的能源消耗。按施工工序能耗估算法对施工阶段的能源消耗进行计算 E j z E f x E c s （ 4 ）式（4 ）中 E j z 为建筑建造阶段总能源用量， kWh 或kg ； E f x 分部分项工程总能源用量， kWh 或kg ； E c s 措施项目总能源用量， kWh 或kg 。对于分部分项工程中总能源用量的计算，可按一般施工过程的基础工程、结构工程、安装工程、装修工程进行分类，结合详细的施工进度信息和时间计划表，对施工部分和项目进行细分，以免对能源用量的统计产生重复或遗漏。分部分项工程的能源用量可按以下公式计算 E f x ∑ i 1 n Q f x ,i f f x ,i （ 5 ） f f x ,i ∑ j 1 m T i ,j R j E j j ,i （ 6 ）式（5 、 6 ）中 Q f x ,i 分部分项工程中第i 个项目的工程量； f f x ,i 分部分项工程中第i 个项目的能耗系数， kWh/ 工程量计量单位； T i ,j 为第i 个项目单位工程量第j 种施工机械台班消耗量（台班）； R j 第i 个项目第j 种施工机械单位台班的能源用量， kWh/ 台班，当有经验数据时，可按经验数据确定； E j j ,i 第i 个项目中，小型施工机具不列入机械台班消耗量，但其消耗的 ①目前仍作为全国碳市场基础数据核查的规范。 132○ 绿色与节能 ○ 能源列入材料的部分能源用量， kW·h ； i 分部分项工程中项目序号； j 施工机械序号。由此计算方法可知，对施工工程中第i 个工程项目（部分）的施工机械种类j 及台班应进行系统性的记录和统计。同时，对于施工工程第i 个工程项目（部分）中所使用的小型施工机具消耗的能源应通过施工阶段的能源管理系统进行分项计量。对于措施项目的能耗计算，应包括脚手架、模板及支架、垂直运输、建筑物超高等可计算工程量的措施项目；施工降排水成井和使用阶段的能源消耗（根据项目降排水方案计算）；以及施工临时设施消耗的能源（根据施工单位编制的临时设施布置方案、临时设施能源消耗计量系统和工期计算确定）。对于可计算工程量的措施项目，其能耗可按下列公式计算 E c s ∑ i 1 n Q c s , i f c s ,i （ 7 ） f c s , i ∑ i 1 m T i , j R j （ 8 ）式（7 、 8 ）中 Q c s ,i 措施项目中第i 个项目的工程量； f c s ,i 措施项目中第i 个项目的能耗系数（kWh/ 工程量计量单位）； T i , j 为第i 个项目单位工程量第j 种施工机械台班消耗量（台班）； R j 第i 个项目第j 种施工机械单位台班的能源用量（kWh/ 台班），当有经验数据时，可按经验数据确定； i 措施项目中项目序号； j 施工机械序号。对于施工临时设施消耗的能源，可按临设房屋安拆、办公区、生活区和现场照明、通风、空调等进行细分。对于临设房屋安拆中所使用机械设备的能源消耗可按（7 ）、（8 ）式计算，对于办公区、生活区及现场照明、暖通设备所消耗的电能应由施工单位提供体系化的计量方式，对于施工过程中所消耗的电量进行逐时、分项计量，并将阶段性结果按（2 ）式中的 A e F e 进行分项计算，因此得到各阶段、各用能项目的碳排放量。 3. 4 建设施工过程数据收集及减排措施实施为了完成园区建设施工阶段的碳排放量计算，需要设计一系列表格，用以从施工方收集必要的活动水平数据，表格的设计要考虑活动水平数值、单位、数据来源、数据监测方法、监测频次和必要的核对（见表3 ），仅供参考。如数据繁杂，还可以编制相关数据监测与收集计划。表 3 某燃料活动水平数据收集表（示例）数据项数据项数据值数据值单位单位数据来源数据来源监测方法监测方法监测频次监测频次记录频次记录频次核对核对某燃料消耗量 / t 或 m 3 某报表、某台账、某管理系统等地磅等每批次每班记录，每天、每月、每年汇总简述数据核对过程，确保数据准确性结合建设施工阶段的各类台账或相关管理系统，使用表3 设计的表格完成活动水平数据的收集，应根据数据的复杂程度，确定不同的数据汇总频率。对于建筑材料在园区内部运输所产生碳排放的计算，需收集建筑材料用量、运输车辆班次及路线信息，对于此部分信息可设计独立的信息收集表格按天数进行填写、分阶段进行收集汇总。对于分部分项工程及可计算工程量的措施项目，需收集的主要数据是各项工程中机械设备使用种类、数量及台班，此部分数据可由施工单位按项目、工期或自行定义的单位工程量计量单位进行统计，并进行分阶段汇总收集。同时需记录小型施工机具消耗的能源数据，以免对能源消耗数据产生遗漏。施工单位应对临建设施安拆中所使用机械设备种类、数量及台班进行记录，同时对办公区、生活区和现场所使用的水电等能源消耗量进行统计记录。为了保障数据的准确性，在数据收集过程中，要注意数据的交叉核验，并将相关纸质或电子版证明文件留存。减排措施从提出到落地实施，需要管理制度的支撑和施工人员的配合，在建设施工过程中，应定期检查、督促、推进相关减排措施实施，确保施工方案中声明的减排措施尽可能落地，减排措施实施后还应跟踪并验证其有效性。 3. 5 竣工验收后碳排放量核算园区建设施工阶段的碳排放量需在工程验收交付后完成，核算时需要注意项目在施工过程中是否发生重大变动，如有变化，则需重新界定核算范围并明确核算方法。如无变化，则可以依据已经确认的核算方法，基于已经收集的相关活动水平数据以及选定的排放因子完成排放量核算及分析。不同类别排放源排放量的分析，可以评估对应的减排措施是否落地并取得效果。 133○ 绿色与节能 ○ 3. 6 建筑施工阶段碳中和措施实施碳减排措施后，建设施工阶段大概率还会剩余温室气体排放，为了实现碳中和，需要引入抵消方案。施工方或业主可通过购买中国温室气体自愿减排项目产生的 “ 核证自愿减排量 ” （CCER ）、经省级及以上生态环境主管部门批准、备案或者认可的碳普惠项目产生的减排量、种植碳汇森林、利用负碳技术等方式实现碳中和（净零排放），全国或区域碳排放权交易体系的碳配额是否也可以值得讨论和研究。但需要注意的是，碳抵消额度必须发生于建设施工过程减排之外，且具有额外性和永久性，其注册时间、减排量泄露性和重复计算问题也要关注。碳抵消额度需经过第三方独立机构认证，其真实性应得到保障。园区建设施工阶段碳中和工作是一项探索性工作，可自我承诺、声明和审