中国长沙市大型公共建筑碳排放交易潜在的市场分析

魏小清，李念平，蒋云生

(湖南大学 土木工程学院，湖南 长沙，410082)

摘要：分析中国长沙市大型公共建筑碳排放交易潜在市场及讨论促进和开展低碳技术的障碍，在参考国内外资料的同时，采用问卷调查和现场调查收集相关数据。通过2008年调研长沙市大型公共建筑2007年全年能耗获取相关的基本数据，同时查阅已有的碳核算准则资料及相关的经济性指标确定潜在市场的规模。调研结果显示：本市12.45×10⁶ m²的大型公共建筑建于2006之前以确保这些建筑已稳定运行，2007年的CO₂排放量为1.78×10⁶ t/a，如减排30%，CO₂为53万t/a，潜在的碳交易价值22千万元/年。大型公共建筑能源效率审计和节能改造工程费用约204元/m²，回收费用约20.52元/m²。如加上碳交易回收费用约17.78元/m²，资金回收期少于6 a。

关键词：大型公共建筑；二氧化碳排放；碳计算；碳潜在市场

中图分类号：TU242.9            文献标志码：A         文章编号：1672-7207(2012)S1-0278-05

Carbon emission trading potential market analyses of large-scale public buildings in Changsha city, China

WEI Xiao-qing, LI Nian-ping, JIANG Yun-sheng

(College of Civil Engineering, Hunan University, Changsha 410082, China)

Abstract: The purpose is to analyze the carbon emission trading market potential of large-scale public buildings in Changsha city, China, and discuss the barriers for promoting and implementing low-carbon technologies. Referring to the information at home and abroad, the questionnaire survey and field tests were used to collect data for researching the carbon markets potential of this city. The present analysis is based on the information of energy consumption historical data in 2007 and a survey that was carried out in 2008 in Changsha of Hunan province. The survey results indicate that all large public buildings selected in this city are built before 2007 to guarantee stable running of these buildings, covering an area of 12.45×10⁶ m², and the carbon dioxide emissions of these buildings were 1.78×10⁶ t in 2007. Total carbon emissions reductions in the city will be 530 thousand tons if it is a 30% cut, and its potential exchange value is 220 million RMB. The charge is 204 RMB/m² in the energy efficiency audits and energy-saving renovation project for large public buildings and its economic gain is 20.52 RMB/m². Funds recovery period is less than six year, including the carbon trade value of 17.78 RMB/m².

Key words: large public buildings; carbon dioxide emissions; carbon accounting system; carbon market potential

全球碳交易市场潜力巨大。据阿斯普朗德在《清洁能源投资》中预计，未来10年全球碳交易市场规模将远远超过石油市场成为世界第一大市场^[1]。目前，中国是世界第二大能源消耗国和世界最大的温室气体污染，约占全球1/5的温室气体排放。据联合国开发计划署统计，目前我国提供的二氧化碳减排量已占到全球市场的1/3左右，预计到2012年，我国将占联合国发放全部排放指标的41%^[2]。

我国国内自身的碳交易市场发展将是必然趋势，同时已在积极探索碳排放交易市场化机制。但由于经济发展水平差异较大，因而首先从区域碳交易体系入手是一种比较可行的方案^[3]。2010年7月19日，国家发改委气候司下发《关于开展低碳省区和低碳城市试点工作的通知》，确定了首批低碳试点的五省八市^[4]。建筑领域一直是全世界能源消耗和温室气体排放的主要领域，但却至今没有一个得到广泛认可并应用的行业排放计算标准。据联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)第四次评估报告，2004年，建筑领域温室气体的排放量将几乎占全球温室气体排放的1/4；同时纵观所有的行业，建筑行业降低二氧化碳的成本是最低的^[5]。

大型公共建筑是建筑领域的重要组成部分之一。其特点是业主较单一，单位面积耗能非常高，普遍存在30%以上的节能潜力，且具有巨大的广告效应，是教育公众增强对全球气候变化、降低二氧化碳排放认识的良好媒介^[5]。按照经济学的基本原理，利用市场机制推进大型公共建筑节能减排工作是当今世界各国、社会各界重点研究的方向之一。

碳排放交易的基础是制定温室气体的排放清   单^[6]。为了与世界缓解气候变化的要求相结合，本文作者选择长沙市区域大型公共建筑为研究对象，尝试主要从本地区该类建筑能耗基础数据调研、碳核算准则(建筑能耗指标换算为温室气体CO₂排放指标)和节能减排经济性等方面对该区域大型公共建筑碳交易潜在市场进行分析。

1  中国长沙大型公共建筑碳排放潜在市场分析

本研究这部分内容是描述研究设计、材料、测定方法规程和统计方法。测试和统计方法参考各常规方法，而不是单指某具体被推荐的方法。

潜在市场通常是指客观存在的，由于诸多固素的影响而未显露或未成熟的市场。CDM机制是被市场 证明了的，并取得成功的世界公认的交易机制，其在大型公共建筑节能减排领域的应用是利用市场机制促进建筑低碳工作的重要尝试。建立权威性的大型公共建筑碳足迹数据库是非常必要的，且其协议应该是以二氧化碳(CO₂)当量进行定量计算这些建筑每年温室气体排放量。CDM项目要求温室气体的减排必须是“可测量、可报告和可验证”，此原则也是建立规范  的碳交易市场经济的大型公共建筑的重要保证。对于新建的大型公共建筑，基准线可以通过建筑计算获 得，或通过监测周围建筑物能耗水平获得。对于既有的大型公共建筑科研通过监测现有能耗状况获得基准线。大型公共建筑的PCDM项目需一种以计量整体 减排量的方法学。

大型公共建筑项目本身的主要特点是周期长，入住率的影响，多种节能技术的综合，多部门的协调配合等。大型公共建筑碳交易潜在市场最大的成本和缺陷就是碳排放额核定和管控。因此，本文从建筑能耗数据和碳排放准则两方面尝试定量分析我国长沙市大型公共建筑碳交易潜在市场。

1.1  大型公共建筑基础信息

该分析是基于2008年开展的调查中获取的该市大型公共建筑2007年历史记录信息。为了保证大型公共建筑运行能耗稳定，本次选取调研的大型公共建筑都建于2007年之前(见图1)。据调查数据显示，四类大型公共建筑(商业办公建筑、医疗机构建筑、商场超市建筑、酒店建筑)面积约占本市大型公共建筑1 237万m²(见图2)的51%。因此，本研究分析的能耗数据都是4类主要的大型公共建筑运行阶段的能耗数据。

图1  长沙大型公共建筑建造年代

Fig.1  Construction era of large public buildings in Changsha

1.2  大型公共建筑能耗分析

最早的建筑物碳排放量评估体系DGNB选择的是全寿命周期，而联合国环境署发布的报告中则认为使用过程中的碳排放量占90%，是最重要并且易测算的^[7]。2007年全年能耗数据从每幢建筑物物业管理部门每个月1号用能记录中获取。

在本次能耗调查数据处理中，一次能源转化为电力的方法采用新的不同类型能源间转算等效电法，把建筑终端能耗量都折算成用电量，从而得到单位建筑面积年能耗。

等效电的折算标准为：

W_cc=ηQ                (1)

式中：W_cc表示某形式能源折合的等效电，单位为kW·h；Q为该种形式能源的总能量，单位为kW·h；η为该类型能源转换电的最大效率，其值直接反映出各种不同能源的品位，可以由热力学第二定律推出^[8]。

图2  长沙市各类型大型公共建筑建筑面积

Fig.2  Construction area of large public buildings in Changsha city

根据上述方法计算出常用的几种能源等效电折算系数见表1。 通过研究，被选择调查大型公共建筑的第一手电耗见表2。

表1  等效电折算方法参考折算系数

Table 1  Conversion factors of main energy consumption

表2  中国长沙大型公共建筑电耗分析

Table 2  Electricity consumption analysis in large public building selected in Changsha city, China

电耗范围为33~472 kW·h/(m²·a)。该市此类建筑2007年总电耗约1.67×10⁶ kW·h，节能潜力巨大。同时调查显示，大型公共建筑节能工作主要应集中于提高空调系统的能效水平。此类建筑电力系统主要包括照明、设备、电梯、空调系统、供暖系统和其他系统。

如表3所示，能耗范围为8~61 kgce/(m²·a)。 基于能耗和不同类型能源之间转换的调查得到这些建筑单位建筑面积能耗量。从20栋典型办公建筑、11栋医疗建筑、16栋商场建筑和20栋酒店建筑能耗的调研结果可以看出，相互建筑之间的年能耗有显著差异。这些建筑2007年总能耗约33.7万吨标煤。从表2和3可明显看出，电能是此类建筑的主要能源，其占总能耗为30%~99%，均值约69.5%。

表3  中国长沙大型公共建筑能耗分析

Table 3  Energy consumption analysis of large public building in Changsha city, China

夏季制冷时间和冬季供热时间的能耗量远高于过渡季节的。同时夏季能耗和高负荷的持续增长加重能源系统压力。为了满足该市经济和环境的可持续发展，有必要建立大型公共建筑碳排放交易市场。

1.3  碳排放计算准则

为了分析污染物排放量，排放系数法是一种有效途径。排放系数法又称为经验系数法、基准线法，应用领域广泛，在本研究的定义为消耗1 kg标准煤排放CO₂的质量，单位为kg/kgce^[12]。一次能源的二氧化碳排放系数见表4。

表4  主要一次能源的CO₂排放指标

Table 4  Carbon dioxide emission indexes of primary energies

综上分析可知，此4类大型公共建筑2007年的CO₂排放量约90万t/a，假设此四类建筑的能耗状况基本能代表该地区所有大型公共建筑的能耗，则本市该类建筑2007年CO₂排放总量178万t/a。

2  结果和讨论

碳排放交易市场属于市场部分失灵的领域，需要政府干预和宏观调整。建筑承包商关注经济因素而忽略一些相关信息使大型公共建筑低碳技术的实施和推广受阻。同时，学者大学研究人员和政府人员认为经济因素是一个非常严重的障碍,但其他因素也很重要,如缺乏环境意识和相关的技术知识。

2.1  碳排放潜在市场分析

大型公共建筑能效审计和节能改造费用约204 元/m²，经济回收费用约20.52 元/m^2[14]. 2006年中国碳交易价为0.41 美元/kg CO₂，虽然高于2005年的交易价，但还不到世界平均水平的30%和美国碳交易价的1/4^[15]。换句话说，中国必须释放大于世界平均价值70%的CO₂或者大于美国碳排放75%的CO₂去生产  1美元碳价值的产品。该市大型公共建筑碳排放总量约178万t，如减少30%，约53 CO₂万t，其潜在的碳交易价值约22千万元(约17.78元/m²)。通过大型公  共建筑能效审计、节能改造和碳交易市场的经济分析显示，资金回收期少于6 a。

2.2  在大型公共建筑中缺乏权威性统计数据系统和智能化管理系统

大型公共建筑能耗数据监测是建立碳排放交易市场的基础，也是能效审计和统计获取数据的主要途径。 为了保证数据的可靠性，政府可积极开展现场审计和碳排放监控工作。碳排放配额的特殊方法也可由政府主管实施。同时碳排放核算体系对量化、科学、精确的分析二氧化碳排放也很重要。大型公共建筑能耗连续监测系统的精确度与高额费用之间的矛盾有待进一步解决。

调查显示大部分大型公共建筑围护结构没有考虑节能，不能满足目前国家和地方节能标准。与此同时，调查中的大多数建筑采用的照明灯是粗管荧光灯，既不节能，发光效率也不高。大型公共建筑的信息被当做商业机密资料，拒绝提供给调查人员，从而影响最后的电耗与能耗数据的准确性。

该地区的建筑节能和环境意识还比较薄弱。大型公共建筑的节能减排潜力巨大。建筑节能措施最重要的方面反映在设计、建造和运行阶段，大型公共建筑的研究可以引导现存建筑节能变革、提高能源管理政策和促进基础节能标准的发展。

2.3  大型公共建筑碳市场相关支持体系

法律是大型公共建筑碳排放交易市场建立和发展的基础。国家应建立相应的法律措施以保证此类建筑能源审计、能效水平和能效标识体系的实施。该方法的核心是建立一个碳排放信用交易市场。同时政府建立经济激励机制。

税收将会创造一个市场的价格，引导温室气体减排及其新技术。另一方面，碳贸易计划需要精心开拓新市场、同时需要金融机构、法规去监督执行。碳税明显影响碳排放价格。建议加强财政预算管理，建立碳排放权交易制度，在条件成熟时征收碳关税^[16]。

2.4  大型公共建筑调查结果分析

建筑节能应加强提高节能意识和相关常识。加大力度建设节能法律法规，政策和提升节能科普知识的普及范围，这将使相关部门和公众都认识到大型公共建筑节能的重要性、紧迫性和巨大的经济、社会效益,使低碳活动能自动开展起来。与此同时，从事设计和建造建筑的能源管理单位应培养员工学习节能法律、法规、标准和节能技术的相关知识，如继续教育和   培训。

调查中发现，空调系统的一些不合理现象十分普遍，应加快速度对这些现有大型公共建筑能效水平进行全面的审计已便获取第一手的详细资料。区域现有的大型公共建筑可行性的节能标准和低碳技术应被研究落实,同时应鼓励提高能源转换和低碳技术。

一般来说，能源消费将随着大型公共建筑数量不断增大而继续增长。在大型公共建筑节能技术应用上,由建筑的相关单位经常过度关注建造期投入资金而疏忽相关节能操作，也存在有不正当竞争行为选择建筑设备。因此，为了避免这些缺陷，有必要构建相关管理体系，提高建筑节能的监督管理，明确的经营和管理技术，提高节能激励的配套法规，并采取有效措施，逐步克服和解决现有建筑物缺乏资金支持的问题。

从当前的调查结果显示，该地区大型公共建筑的能源管理还处于一个较低水平。通过积极进行技术培训和技术考核，严格的管理制度极大地提高节能建设水平是一个更经济、有效的选择。

3  结论

(1) 该市大型公共建筑如能实现碳减排30%，约为53万t，2007年的碳交易潜在价值为22千万元。但节能30%的目标很难满足国内已有的建筑节能减排标准起点和综合设置标准。同时，相当数量的大型公共建筑处于高能耗运行、高碳排放和低服务质量的状态。

(2) 本次调查中，该地区大型公共建筑总建筑面约12.45×10⁶ m²，2007年总电耗约1.67×10⁶ kW·h，同期总能耗约33.7 kt标煤。此类建筑的总电能约占该类建筑总能源的69.5%，因此主要能源还是电力。该市碳交易潜在市场巨大，2007年其潜在价值约220百万元。

(3) 长沙市已经启动国家机关办公建筑和大型公共建筑能源审计，分项计量装置安装和能效公示等工作。该地区大型公共建筑的碳排放交易潜在市场已引起了人们的广泛关注，但其发展缓慢，同时市场程度也很低。

(4) 由于缺乏必要的数据，本研究没有进一步深入研究其他主要有关的问题，如知识信息的缺失和经济激励的缺乏。因为碳排放权交易的实质就是要在总量控制条件下，通过资源的有效配置，实现以最低的成本来减少碳的排放。只有在法律上明确碳排放权的权利属性，界定其稀缺性、排他性、可交易性，才能使碳交易市场制度有其法律基础和保障^[17]。

建筑节能、环保、低碳技术与人们的生活密切相关。将来大型公共建筑设计应专注于动态设计、集中于低碳排放的设计技术、经济和环境保护，同时应加快引进新技术和发展的碳排放权交易市场。管理者应提高意识的节能减排，提高员工的素质，提高能源利用率以满足21世纪低碳建筑的需求。

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(编辑 李艳红)

收稿日期：2012-01-15；修回日期：2012-02-15

基金项目：国家“十二五”科技支撑计划项目(2011BAJ03B05-6)

通信作者：李念平(1962-)，男，湖南长沙人，博士生导师，从事建筑节能等研究；电话：0731-88822610; E-mail: linianping@126.com