村庄低碳建设与碳排放评价

第29卷第1期 201,2年3月 土木工程与管理学报 Journal of Civil Engineering and Management V01．29 No．1 Mar．2012 村庄低碳建设与碳排放评价 华 虹 ， 王晓鸣 ， 彭文俊 (华中科技大学a．环境科学与工程学院；b．土木工程与力学学院，湖北武汉430074) 摘要：结合我国开展村庄低碳建设的需求，对村庄低碳建设的目标途径和碳排放评价方法进行研究。通过对 农村CO 排放量关联分析，建立基于控制碳源、扩充碳汇、减少碳排放量的村庄低碳建设总体目标，提出以低碳 规划、低碳建造、低碳能源和低碳交通为重点的村庄低碳建设实现途径。通过分析村庄低碳建设的碳排放源， 建立村庄低碳建设的碳排放基本计算公式，分别提出在村庄建造节能和农户生活节能、村庄生产建设节能和土 地绿色利用两种方式下的碳排放量计算方法，进而划分村庄低碳建设的效果评价基准和水平等级。通过堰河 生态村建设项目实际评价应用，结果表明，该评价方法可较好反映村庄低碳建设状况，具有可操作性。 关键词：村庄；低碳建设；碳排放；评价 中图分类号：TU984；X820．3 文献标识码：A 文章编号：2095-0985(2012)01-0020-05 Low-carbon Construction and Carbon Emission Evaluation for Rural Village HUA Hong ，WANG Xiao—ming ，PENG Wen~un (a．School of Environmental Science and Engineering；b．School of Civil Engineering and Mechanics， Huazhong University of Science and Technology，Wuhan 430074，China) Abstract：Combining with the need to carry out low-carbon construction in rural village of China，the paper studies the approach of low—carbon construction and carbon emission evaluation for rural village．Through correlation analysis of carbon dioxide emissions，the paper puts forward the overall goal of low—carbon construction in rural village with the core of carbon source control，carbon sink expansion and carbon emissions reduction，proposes the ways to achieve the goal of low-carbon construction in rural village focus on the low—carbon planning，low-carbon construction，low-carbon energy and low—carbon transportation．Through analyzing carbon emissions sources of low—carbon construction in rural village，establishes the basic formula of carbon emissions and calculation methods of carbon emissions from two manners，the manner of energy—saving construction and farmer living and the manner of energy-saving village production and green land use way，sets up the effect evaluation criteria and classification level for low-carbon village construction．With the low—carbon construction case study of Yanhe eco—village at Hubei province，the paper proves the significant effect of carbon reduction from low-carbon construction and the operability of carbon emissions evaluation method． Key words：rural village；low—carbon construction；carbon emission；evaluation 2009年中国政府公布了控制温室气体排放 的行动目标，到2020年单位生产总值CO，的排 放要比2005年下降40％～50％；2010年国家“十 二五”发展规划明确提出了加快低碳技术研发应 用，控制工业、建筑、交通和农业等领域温室气体 排放，探索建立低碳产品标准、标识和认证制度， 建立完善温室气体排放统计核算制度，推进低碳 试点示范等低碳技术发展优先目标；201 1年住房 和城乡建设部、财政部、国家发改委联合发布了 《绿色低碳重点小城镇建设评价指标(试行)》。 城乡低碳建设将成为低碳发展国家行动的重要内 容。 收稿日期：2012-03-05修回日期：2012-03．14 作者简介：华虹(1957一)，女，湖北武汉人，副教授，研究方向为人居环境改善、城乡建设环境管理(Emd：hhua@mail．hust．edu．on) 基金项目：国家“十一五”科技支撑计划重大项目课题(2006BAJ04A14) 第1期 华虹等：村庄低碳建设与碳排放评价 ·21· 中国是世界农业大国，2009年全国有59．9 万个行政村，乡村人口总数71288万人。伴随着 农村经济社会的持续发展，农村地区的能源消费 总量逐年增加。2007年我国农村居民生活能源 消费总量比2000年增加了32．1％，年均增长约 4．0％，与此同时，由生活和生产能源消费增加引 起的农村碳排放总量也逐年增加。农村居民生活 用能消费方式亟待优化，2007年我国农村居民生 活能源消费结构中，秸秆、薪柴、煤炭等重污染高 排放能源所占的比重分别为48．33％、28．105％ 和14．08％，而电力、沼气、液化石油气等清洁低 排放能源比重分别只占5．47％、2．21％和 1．71％ ，太阳能利用程度远低于城市水平。大 力开展村庄低碳建设，已成为新农村建设可持续 发展的重要方向。 1村庄低碳建设的目标和途径 1．1 目标 村庄是指农村居民生活和生产的聚居点 J， 是农村建设和发展的基本单元，也是在农村实现 控制和减少碳排放的主要源头。村庄低碳建设， 是指在村庄的建设和生活全部活动中，通过采取 各种低碳化综合措施，将所产生的碳消耗和碳排 放量降低到最低程度的一种村庄建设类型。 随着农村经济社会的发展，城镇化生活消费 方式和工业化生产方式正在农村快速扩散，农村 建设能耗和碳排放总量都呈上升趋势。以城镇与 农村的人均能量消耗的比例变化为例，1980年我 国城镇人均生活用能量为332 kg标准煤，是农村 人均6O kg标准煤的5．53倍；到2000年和2009 年，农村人均生活用能量分别提高到76 kg标准 煤和184 kg标准煤，城镇与农村的人均生活用能 量比值分别缩小为2．76倍和1．83倍 J。这表明 农民生活质量提高和城乡差距缩小，同时反映出 农村碳排放总量削减压力和减排难度都在增大， 开展村庄低碳建设势在必行。 我国农村近五年的能源消费与CO：排放量 关联分析见表1。表中，农业GDP数据来源于 2005年～2010年《中国统计年鉴》；农村建设能 耗包括农村建房、农副产品加工、农村生活能耗及 农林牧渔和水利业等能耗，根据《中国能源统计 年鉴2010))基础数据综合计算，碳排放系数取 2．4567 tCO ／tee；农村单位GDP碳排放量为当年 农村碳排放总量与农业GDP的比值。 表1我国农村能源消费与CO 排放量关联分析 村庄低碳建设的总体目标是促进村庄建设， 发展向以“控制碳源，扩充碳汇，减少碳排放量” 为核心的低碳化模式转变，综合应用各种低碳建 设技术和管理手段，保护利用村庄的优良生态环 境资源，实现村庄碳排放减量化甚至对外零排放， 促进村庄建设可持续发展。我国的村庄低碳建设 不能简单照搬发达国家的做法，要积极探讨具有 中国特色的村庄低碳建设途径，建立适合农村特 点的村庄低碳建设碳排放评价方法，通过开展示 范引导村庄低碳建设有序发展。 1．2途径 实现村庄低碳建设的主要途径包括低碳规 划、低碳建造、低碳能源和低碳交通四个方面。 (1)村庄建设规划低碳化。村庄建设规划低 碳化的任务是促进人与自然及环境的和谐，在控 制村庄生态环境容量的基础上，促进村庄整体建 设发展方式向低碳化转变。实现途径是根据各地 农村特点科学编制和实施村庄低碳建设发展规 划，重点包括：村庄生态环境资源和林地保护利用 规划，村庄建设节地规划，村庄垃圾减量化和资源 化规划，村庄水资源保护和污水处理回用规划。 (2)农房建造技术低碳化。农房建造技术低 碳化的任务是促进农房设计和建造过程中的建筑 设计方案、材料设备选用、房屋施工和使用管理等 向低碳化转变。实现途径是因地制宜为农民提供 先进适用的节能减排建房集成技术，重点包括：农 房建筑选址和结构构造选型优化技术，当地建筑 材料和可回收可再生建筑材料利用技术，建筑自 然采光通风技术，建筑围护结构保温隔热技术，节 能型建筑照明和采暖制冷设备，沼气、太阳能、地 热能、风能等可再生清洁能源设备，延长农居建筑 耐久性和使用寿命的施工及维护技术。 (3)村庄能源使用低碳化。村庄能源使用低 碳化的任务是促进村庄居民的生产建设和生活用 能方式向低碳化转变。实现途径是减少生产建设 过程中的碳排放和提高资源利用率，推进村庄和 农户家庭的能源系统低碳化，促进村庄环境设施 建造和运营的低碳化。重点包括：提高土地资源、 ·22· 土木工程与管理学报 2012年 水资源和能源利用率，减少农业生产建设中的高 污染难回收材料使用，建立以沼气、太阳能、地热 能、风能和水能为重点的村庄清洁能源和可再生 能源利用系统，推广低能耗的村庄用水设施和公 共照明设施，应用低排放的生活垃圾和污水处理 集成技术，提高农民低碳建设和生活意识。 (4)交通出行方式低碳化。交通出行方式低 碳化的任务是促进村庄居民的交通出行方式向低 碳化转变。实现途径是大力发展农村公共交通系 统和绿色交通方式，避免城市交通高耗能、高污 染、高碳排放、低效率的弊病。重点包括：建立便 捷和高覆盖率的农村公共交通系统，限制和减少 高耗能和高排放的燃油机动车使用，开发和推广 以太阳能和电力等清洁能源为动力的新型农村低 碳交通工具，鼓励村民采用自行车或步行等绿色 交通方式 2村庄低碳建设的碳排放评价 2．1碳排放源分析 (1)村庄建造与农户生活用能过程中产生的 碳排放。其中：村庄建造的碳排放来源于村庄各 类建设项目，如农房建造、基础设施建设等；农户 生活用能的碳排放来源于农户在日常生活和交通 出行中使用和消耗的柴薪、秸秆、沼气等本地能源 和煤炭、电力、成品油等商品能源产生的碳排放。 (2)村庄生产建设与土地利用过程中产生的 碳排放。其中：生产建设的碳排放主要来自农机 具使用；土地利用过程的碳排放涉及在村庄范围 内不同土地使用方式的碳排放。 2．2碳排放计算 (1)基本计算公式。村庄低碳建设活动产生 的碳排放总量计算公式为： c=∑giE (1) i=l 式中，c为村庄CO 排放总量；E 为采用第i种低 碳用能方式的能耗量； 为相应的第i种碳排放 系数；n为低碳用能方式下的能源消耗种类。 (2)村庄建造节能和农户生活节能方式的碳 排放量C 。包括：村庄建造节能的碳排放C 指 通过采用农房建筑墙体节能、建筑设备节能、基础 设施建设运营节能、使用低碳污水处理和生活垃 圾处理设施、优化粪便管理等低碳化措施后产生 的碳排放量；农户生活节能的碳排放c 指通过 农户采用生活用能节能(使用沼气、太阳能等清 洁能源)、交通出行节能(优先采用公共交通工具 和自行车及步行方式)、户内节水节电(采用节水 洁具和节能灯具)等低碳化措施后产生的碳排放 量 。计算方法见表2。 (3)村庄生产建设节能和土地绿色利用方式 的碳排放量G。。包括：生产建设节能的碳排放 C 指通过降低生产机械的使用能耗和提高回收 利用率等低碳化措施后的碳排放量；土地绿色利 用的碳排放C 指通过采用林地保护建设、绿色 有机地开发等低碳化措施后的碳排放量 ]。计 算方法见表3。 表2 村庄建造节能与农户生活节能的碳排放计算 表3 生产建设节能和土地绿色利用的碳排放计算 分类碳排放量 合计C (7) 单位：tCO： 第1期 华虹等：村庄低碳建设与碳排放评价 ·23· 2．3效果评价 (1)确定低碳建设效果评价基准。结合我国 农村的村庄低碳建设活动特征和相关数据可获取 性，选择表1中的当年全国农业单位GDP碳排放 量作为村庄低碳建设的效果评价基准值，用Y表 示。有： Y一 挝生 量 ， 一 农、【 GDP (2)划分低碳建设效果水平等级。设：某村 庄进行低碳建设后当年的单位GDP碳排放量为 y1，将y1与当年的全国农村单位GDP碳排放量 基准值l，进行比较，即可得到该村庄实施低碳建 设后的效果水平等级。可依次划分为显著型、一 般型和较差型三个等级。 I等：当YIY，为低碳建设效果显著型村 庄， 值越小，表明该村庄低碳建设水平越高；11 等：当或y。接近于I，，为低碳建设效果一般型村 庄，Y1=Y时，表明该村庄低碳建设水平居中；m 等：当Y1Y，为低碳建设效果较差型村庄，yl值 越大，表明村庄低碳建设水平越低。 3 实证研究 堰河村位于湖北省谷城县五山镇，全村270 户，居民人口918人。是华中科技大学主持完成 的国家“十一五”重大科技计划“村镇小康住宅关 键技术研究与示范”项目的“山区小康生态村”建 设示范基地。2006年以来，堰河村通过实施小康 生态村建设示范工程，已从一个鄂西小山村建设 成为国家级3A旅游风景区。该村全面应用了生 态村建设规划、绿色农居建造、环境设施改善等低 碳建造技术，取得了显著效果。2011年3月，堰 河生态村建设示范项目作为“城镇化与农村民 生”的重大科技成果，被科技部推荐参加了在北 京举办的“十一五”国家重大科技成就展。 3．1 确定评价数据和碳排放系数 本文所用评价数据来源于笔者课题组2009 年在堰河村实地检测和统计的数据。评价所需的 各分项碳排放系数根据联合国政府间气候变化专 门委员会(IPCC)建议和参考已有基础数据文献 选定。 3．2计算村庄低碳建设碳排放量 (1)村庄建造节能和农户生活节能方式的碳 排放量C 。2009年全村新建农房5300 m ，其中 包括1170 ITI 节能建筑；全村共有太阳能路灯37 盏，1／4的农户使用节能灯具；生活垃圾分类收集 为100％，无害化处理率达到99％；该村沼气使用 率为80％，农户日常生活能源主要有沼气、液化 石油气，仍有少量农户燃用煤炭、柴薪和秸秆；全 村270户中有130户使用太阳能热水器；60％的 农户拥有摩托车，村民出行方式以公共交通为主。 根据公式(2)、(3)和(4)，计算出2009年该村的 C =750．89 tCO 。见表4，表中碳排放系数参考 文献 获得。 (2)生产建设节能和土地绿色利用方式的碳 排放量C 。该村村域面积12 km ，61％为林地， 基本农田960亩，1000亩茶园中30％为有机茶 园；该村未使用塑料大棚和地膜。根据公式(5)、 (6)和(7)，计算出2009年该村的C =864．57 tCO，。见表5，表中碳排放系数参考文献 获 得。 (3)村庄低碳建设碳排放总量C。根据公式 (1)，计算出2009年堰河村低碳建设的碳排放总 量为：C=CA+CB=1615．46 tCO2。 表4 2009年堰河村建造节能和农户生活节能的碳排放计算 ·24· 土木工程与管理学报 2012年 3．3评价村庄低碳建设等级 2009年堰河村的GDP为2039万元，碳排放 总量为1615．46 tCO 。根据公式(8)，堰河村 2009年的单位GDP碳排放量Y1=0．79 tCO2／万 元；由表1知2009年的Y=0．90 tCO ／万元，对照 本文建立的村庄低碳建设等级评价标准判断，y1 =0．79Y=0．90，可判断2009年堰河村的低碳 建设等级为I等，属于低碳建设效果显著型村庄。 4 结 语 (1)我国的村庄建设已进入以生态环境改善 和质量功能提升为重点的发展新时期，村庄的碳 排放水平也远低于城镇住区，通过开展村庄低碳 规划与建设，保护好农村生态家园是当代赋予城 乡建设者的重大使命。 (2)本文提出的村庄低碳建设四个途径具有 较强普遍性，但我国农村不同区域的乡村自然地 理环境和经济社会发展水平差异较大，开展村庄 低碳建设的重点内容、技术方法和评价指标也各 有侧重，应当因地制宜进行选取和完善。 (3)实证研究表明，开展村庄低碳建设行动 能收到显著的碳减排效果，本文建立的村庄低碳 建设碳排放评价方法具有实用性和可操作性。 参考文献 [1]寇建平，赵立欣，郝先荣，等．我国2007年农村可再 生能源发展现状与趋势[J]．可再生能源，2008，26 (6)：1-6． [2]GB 50188—2007，镇规划标准[S]． [3] 国家统计局能源统计司．中国能源统计年鉴2010 [z]．北京：中国统计出版社，2010． [4] Shen Y，Xia J．Integrated bus transit scheduling for the beijing bus group based on a unified mode of operation [J]．International Transactions in Operational Re- search，2009，16(2)：227-242． [5]Xue D，Ma B，Zhang X．The harmonious relationship between land use and environment in Xi’an[J]．Geo- graphical Sciences，2006，16(2)：184-189． [6] Intergovernmental Panel on Climate Change．2006 IPCC Guidelines for National Greenhouse Gas 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