(1)
北京大学学报(自然科学版) 第61卷 第6期 2025年11月
Acta Scientiarum Naturalium Universitatis Pekinensis, Vol. 61, No. 6 (Nov. 2025)
doi: 10.13209/j.0479-8023.2025.106
摘要 为积极推进低碳高校建设, 以北京大学燕园校区为例, 采用碳排放因子法核算 2023 年校园全范围碳排放。结果表明: 1)北京大学校本部 2023 年碳排放超过 25 万吨, 其中直接排放(Scope 1)占 17.20%, 外购能源间接排放(Scope 2)占 55.31%, 其他间接排放(Scope 3)占 27.49%; 2)与 2009 年对比, Scope 1 与 Scope 2 碳排放增加 16.76%, 对应人均碳排放下降 19.10%。基于碳排放场景的核算结果, 针对北京大学校本部目前最主要的 3 项碳排放源(直接和间接能耗、交通以及食物消费能耗)提出碳减排建议, 估算能耗碳减排的潜力超过30%, 交通碳减排的潜力超过 5%, 食物消费全生命周期碳减排的潜力超过 3%, 总碳减排潜力接近 40%, 对应碳减排量每年超过 12 万吨。
关键词 北京大学; 碳排放核算; 碳减排潜力; 碳减排行动; 低碳校园
全球气候变暖是当代人类共同面临的问题, 与以二氧化碳(CO2)为代表的温室气体(GHG)的排放密切相关[1]。2015 年《巴黎协定》提出“将 21 世纪全球平均气温较前工业化时期的上升幅度控制在2℃以内, 并努力限制在 1.5℃以内”的目标[2], 但是, 在当前全球碳排放增长态势下, 该限值极有可能被突破[3–4]。
自 2006 年起, 中国年碳排放量位居世界第一[5]。我国高度重视气候环境问题, 2020 年, 中国政府提出碳达峰、碳中和的 3060 目标, “碳达峰、碳中和”已成为国家中长期发展战略。2021 年, 《关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见》指出, 要持续深化公共机构等重点领域节 能[6]; 《“十四五”公共机构节约能源资源工作规划》对 2025 年公共机构的单位建筑面积碳排放做出明确的约束性要求[7]。
高等学校是经济社会变革的先行者与倡导者,也是我国公共机构重点用能单位, 应当在实现碳达峰、碳中和的系统性变革中发挥关键作用[8–9]。数十年来, 中国高等教育的快速发展伴随着高校及学生数量的大幅度增加[10]。截至 2022 年, 全国的高等学校有 3013 所, 高等教育在校学生总规模达到4655 万人, 校舍建筑面积达到 11.31 亿 m2[11]。我国高校年总能耗超过 2000 万吨煤, 占全国生活消费总能耗的 8.5%[12], 大学生人均能耗高达全国居民人均能耗的 4 倍[13], 能源和资源的消耗水平远超社会平均水平[14]。同时, 快速城市化时期的校园建设热潮已逐渐褪去, 大学运营的重点由新校区的规划与营建转向对已有校园的可持续性优化[15]。高校在政策和管理方面拥有得天独厚的优势, 通过调动各个部门实施碳减排战略, 有望成为可持续发展的中坚力量[16]。此外, 大学毕业生将成为未来各行各业的领导者, 开展可持续校园建设, 将强化大学生对全人类可持续发展的责任意识[17–18]。
高校碳排放核算不仅可以为绿色校园建设过程中开展各类碳达峰、碳中和科研攻关提供数据基础, 也能够为其他复杂系统的碳排放核算提供参 考[19]。在过去的几十年里, 国内外在核算校园碳排放方面取得诸多进展[20–21]。研究人员陆续测定了华北水利水电大学[22]、辽宁工业大学[23]、东南大学[24]、沈阳建筑大学[25]、山东建筑大学[26]、天津理工大学[27]、西北大学[28]、江南大学[29]、桂林电子科技大学[30]、华中科技大学[31–32]和山西财经大学[33]等的碳排放或碳足迹。Li 等[34]发现通过铺设光伏板和增加建筑植物, 清华大学能够在 2030 年实现碳中和。
大学校园集居住、教学、办公和生活娱乐等功能于一体, 是现代城市的缩影[35–36], 高校尺度的低碳设计与运营研究对城市尺度的各类排放单位有重要借鉴意义[37–38]。在发达国家, 高校已成为研究全球碳排放问题的理想场所。英国赫尔大学将“把校园变成能源技术创新的‘生活实验室(Living Lab)’”列为碳中和三大关键任务[39]; 哈佛大学的校园可持续创新基金(The Campus Sustainability Innovation Fund)支持在校学生与教职工利用校园或邻近社区作为试验基地, 尝试各类“可持续解决方案”[40]; 加州大学伯克利分校的研究人员在校内钻了一个深约400 英尺的孔洞, 用于探索地热供暖的发展潜力[41]; 美国的埃默里大学、绿山学院、明尼苏达州立大学莫里斯分校、明德学院等把自己视为绿色生活的试验基地, 以便企业、社区与城市从中学习节能降碳的经验[42]。
北京大学为中国的生态环境与可持续发展事业做出巨大贡献, 支持并见证了国家及国际环保教育科研和实践的诸多重大事件, 在低碳校园方面的研究起步较早, 成果丰富。马志永等[43]通过计算北京大学地热井的流量和发热量, 为校园地热资源的开发提供了技术经济指标的先行分析。吕斌等[44]提出可持续校园评价指标体系, 并计算北京大学 2008年的可持续校园综合评价值。姚争等[45]基于生态足迹理论, 测算 2009 年北京大学的校园碳排放以及各项生态足迹, 为其他高校的碳排放核算提供一个普适性的量化测度模式。黄柏玮等[46]以北京大学康博斯食堂为例, 量化师生在校饮食行为产生的碳排放。北京大学光华管理学院根据碳足迹测算报告, 将碳达峰、碳中和的目标时间分别设为 2025 和2035 年[47–48]。在过去的十余年里, 北京大学的师生规模扩大 44.31%[49–50], 校园运营管理的模式和在校师生的环保意识也发生巨大的变化。随着全国碳排放权交易市场(ETS)开市, 高校碳减排的激励纷至沓来。
本文针对新的碳减排形势, 从碳减排场景入手, 采用碳排放因子法, 核算北京大学 2023 年全范围碳排放规模, 提出具有较大碳减排潜力的改进措施, 服务于校园“零碳”目标的实现。
校园碳排放指校园建筑设施运行维护以及校内师生日常生活中产生的温室气体排放。其中, CO2占比最大, 且 CO2排放数据易于计算和对比, 因此本文中校园碳排放的核算对象为 CO2, 不包括甲烷等其他温室气体。
本研究中, 校园碳排放的核算边界、核算方法以及核算清单参考中国建筑节能协会团体标准 T/ CABEE053—2023《高等学校校园碳排放核算指南(征求意见稿)》[51]《IPCC 国家温室气体清单指南》《北京市碳排放单位二氧化碳排放核算和报告指南》[52]等。
碳排放核算对象为北京大学燕园校区校本部, 不包含蔚秀园、畅春园、畅春新园、承泽园、燕东园、中关园、中关新园、万柳学生公寓、北京大学医院和北大科技园等区域。燕园校区面积约为 120万 m2, 其中绿化用地面积约为 54 万 m2(不含运动场地绿化), 校舍建筑面积约为 203 万 m2。
碳排放核算的时间范围为 2023 年 1 月 1 日至2023 年 12 月 31 日。该时段内, 北京大学燕园校区在校教职工约为 1.1 万人, 在校学生约为 3.9 万人。其中, 在校教职工总人数包括博士后在站人数, 不含医学部和附属医院教师, 不含离退休人员; 在校学生包括本科生、硕士研究生、博士研究生及外国留学生, 不含成人教育学生与网络本专科学生。
鉴于目前国内外很多高校都初步核算过校园碳排放, 为增加高校间碳排放核算结果的可比性, 本文采取国内外使用较多、可信度较高的碳排放因子法来核算北京大学校园碳排放。
北京大学校园全范围碳排放的计算方法为
(1)
其中, CAC为校园全范围碳排放(t CO2/年), Ci为核算项目 i对应的校园碳排放量(t CO2/年), RCj为核算项目 j对应的校园碳减排量(t CO2/年)。
由于北京大学地热资源的利用已反映在校园运行能耗的减少与能源种类的替代结果中, 因此不再重复核算其碳减排。另外, 由于碳汇核算涉及植物种类和树龄等数据的复杂统计和计算, 相关标准规范尚未建立, 因此校园碳汇固碳量对应的碳减排不计入核算。因此, 校园全范围碳排放实际上是 Ci的累加:
(2)
其中, ADi为排放源活动水平, 是导致碳排放的生产或消费活动的活动量; EFi为碳排放因子, 是单位生产或单位消费活动量的 CO2排放量。
根据国际标准化组织发布的《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》(ISO 14064-1)及《温室气体核算体系》(Greenhouse Gas Protocol)中提出的碳排放核算标准[53], 北京大学碳排放包括 3 个范围: 范围 1(Scope 1)包括校园辖区内发生的直接温室气体排放, 例如燃料消耗产生的温室气体排放; 范围 2(Scope 2)包括校园从辖区外采购能源产生的间接排放, 例如与外购电力相关的间接排放活动; 范围 3(Scope 3)是除 Scope 1 和Scope 2 外, 与校园运行相关的其他隐含碳排放, 例如固体废弃物处理、师生通勤等活动产生的温室气体排放。
按照碳排放核查要求分类, Scope 1 和 Scope 2是占比大且通过一般数据统计渠道获取的某完整自然年内能源消费与水资源消耗引起的碳排放, 关系到校园碳配额(BEA)的采购, Scope 3 不涉及校园碳配额的交易。碳排放核算清单如表1 所示。
由于目前缺少收集排放源活动水平的标准化工具, 所以本文除引用已测数据①数据来自北京大学城市与环境学院研究生课程《产业生态学》2020—2023年的期末课程汇报, 包括北京大学中关园食堂餐厨垃圾的碳排放、教学楼公共卫生间纸制品消耗、一次性餐具的使用情况、在校人员食堂用餐、外出餐厅用餐和外卖用餐的碳排放及食物浪费的情况、耗纸量与课程纸张返还情况、本科生每学年复习资料的用纸量与循环用纸意愿以及师生的书籍购买与闲置书籍处理情况。外, 还采用以下 4 种方法获取相关数据。
1)现场采集。北京大学总务部采集校本部燃气、燃油、总耗电量、总用水量和校园班车油耗等数据, 北京大学保卫部提供校园内机动车进出情况等信息, 北京大学信息公开网(https://xxgk.pku.edu. cn)披露各类校园统计数据与校园建筑设施建设修缮招投标公告, 北京大学校园微信公众号(https://mp.weixin.qq.com/s/41pR_R8GqHSEd-QJBL_R1g, https://mp.weixin.qq.com/s/oblJvYmCSwwAz7nygUs SNg)统计部分在校学生生源地信息。
2)访谈。分别通过对北京大学快递服务中心、北京大学餐饮中心、校内各家打印店工作人员、校园垃圾站工作人员、校内废品回收店工作人员、保洁员以及拾荒者的访谈, 得到北京大学 2023年校园网购快递数量、厨余垃圾产量及其处理方式、校内年打印纸用量、生活垃圾产量及其处理方式以及校园废纸回收利用情况等信息。
表1 北京大学2023年碳排放核算清单
Table 1 Carbon emission accounting inventory of Peking University in 2023
基于校园场景的碳源核算清单物量或活动量单位核算范围是否参与碳市场交易 一级清单二级清单三级清单 四级清单 校园建筑设施运行维护直接能耗燃气消耗m3/年Scope 1√ 汽油消耗t/年Scope 1√ 柴油消耗t/年Scope 1√ 燃煤消耗t标煤/年Scope 1√ 间接能耗总耗电量(外购电力)kWh/年Scope 2√ 校园建筑设施与园林绿化维护万元/年Scope 3× 校园生活水外购水源t/年Scope 2√ 废排水处理t/年Scope 3× 食物食堂燃气消耗m3/年Scope 1√ 用餐行为(kg·餐)/年Scope 3× 一次性餐具使用个/年Scope 3× 纸张办公学习用纸t/年Scope 3× 网购快递包装t/年Scope 3× 纸张回收利用万张/年Scope 3× 卫生纸kg/年Scope 3× 生活垃圾处理(集中焚烧)t/年Scope 3× 垃圾与废弃物处理厨余垃圾处理分布式好氧堆肥kg/年Scope 3× 集中式好氧堆肥kg/年Scope 3× 校园内外交通科研实验废弃物处理t/年Scope 3× 校园内机动车进出次/年Scope 3× 校园班车与公务车油耗t/年Scope 3× 通勤差旅航空km/年Scope 3× 高铁km/年Scope 3× 自驾km/年Scope 3×
3)回归分析与统计预测。通过对刘雪蕾等[54]的数据开展一元回归分析与时间序列预测, 得到北京大学实验室危险废弃物年产量。以年份为自变量x, 实验室危险废弃物产量为因变量 y(单位: t), 在IBM SPSS Statistics 27 中使用指数模型拟合, 得到两者的关系为
(3)
该模型通过 F检验。时间序列自相关分析结果表明, 模型的残差序列为随机序列。
4)理论值估算。校园内外交通、校园生活废排水处理与园林绿化维护产生的碳排放一般难以准确地统计, 故采取按理论值估算的方式。教师通勤过程中产生的交通碳排放根据《2023 年度中国主要城市通勤监测报告》[55]估算; 学生往返家乡与校园过程中产生的交通碳排放根据学生生源地距北京大学的近似里程估算; 校外教研产生的碳排放根据教职工公务出行的特征估算; 校园内机动车进出产生的碳排放(t)、校园生活废排水量(t)校园内机动车进出校园产生的碳排放和生活废排水量的估算方法见文献[51]; 园林绿化维护成本计算公式中的系数由北京大学基建工程部招标公告(https://jjgcb.pku. edu.cn/zbtb/zbgg/index.htm)中的往年招标数据估算。具体计算方法为
(4)
(5)
(6)
本研究的核算结果表明, 北京大学校本部 2023年校园全范围碳排放超过 25 万吨, 其中 Scope 1 占17.20%, Scope 2 占 55.31%, Scope 3 占 27.49%(表2)。Scope 1 和 Scope 2 的碳排放超过 20 万吨, 占北京大学校本部总碳排放量的 72.51%。校园全范围人均碳排放约 6t, 其中校园人均交通碳排放约 700kg, 校园人均食物消费碳排放近 300kg, 校园人均垃圾处理碳排放约 220kg, 校园人均用纸碳排放约 130kg。校园建筑单位面积碳排放约 100kg/m2, 学校单位收入预算碳排放约 130kg/万元。
表2 北京大学 2023 年碳排放核算结果
Table 2 Carbon emission accounting results of Peking University in 2023
核算范围核算类别核算条目占比/% Scope 1校园建筑设施运行维护直接能耗燃气消耗对应的碳排放16.18 柴油消耗对应的碳排放0.08 汽油消耗对应的碳排放0.03 燃煤消耗对应的碳排放0.00 合计16.29 校园生活设施运行直接能耗(食堂燃气)0.91 总计17.20 Scope 2外购电力对应的碳排放55.27 外购水源对应的碳排放0.04 总计55.31 Scope 3校园内外交通碳排放师生通勤产生的碳排放7.58 教职工差旅产生的碳排放4.14 校园班车产生的碳排放0.08 校园内机动车进出产生的碳排放0.08 学校公务车产生的碳排放0.03 合计11.90 食物消费碳排放用餐行为产生的碳排放4.13 使用一次性餐具产生的碳排放0.49 合计4.62 校园建筑设施维护碳排放建筑设施修缮工程产生的碳排放4.97 园林绿化工程产生的碳排放0.05 合计5.02 废弃物处理过程产生的碳排放生活垃圾处理过程中产生的碳排放2.87 废排水处理过程中产生的碳排放0.69 厨余垃圾处理过程中产生的碳排放0.11 处理科研实验废弃物产生的碳排放0.03 合计3.70 纸张碳排放纸张回收利用过程中产生的碳排放0.77 网购快递包装对应的碳排放0.84 办公学习用纸对应的碳排放0.43 书籍造成的碳排放0.12 卫生纸造成的碳排放0.08 合计2.26 总计27.49 校园总碳排放量100.00
从北京大学校本部 2023 年碳排放 Sankey 图(图1)可以看出, Scope 1 以供暖产生的碳排放为主, Scope 2 以外购电力对应的碳排放为主。外购电力和供暖燃气消耗产生的碳排放占 Scope 1 和 Scope 2 碳排放的 98.54%, 师生通勤与教职工差旅、校园用餐行为以及校园建筑设施修缮产生的碳排放占 Scope 3 碳排放的 75.91%。
根据碳排放的空间分布特点, 校园全范围碳排放可以分为校园内碳排放与校园外碳排放。例如, 燃料消耗以及师生生活工作等产生的碳排放为校园内碳排放, 外购电力、垃圾与废弃物处理产生的碳排放为校园外碳排放。核算结果表明, 76.10%的碳排放发生在校园外; 只有 23.90%的碳排放发生在校园内。
与 2009 年北京大学碳排放核算结果的对比[56]如表3 所示。可以看出, 在相同的碳排放核算方法与统计范围下, Scope 1 和 Scope 2 的碳排放增加约16.76%, 对应的人均碳排放下降 19.10%。原因可能有, “煤改气”工程显著地降低直接能耗; 外购电力碳排放的提升带动单位建筑面积碳排放的增加; 校本部的自备井是校园饮用水与自来水的水源, 同时中水回用极大地减少外购水的需要, 从而降低对应的碳排放。
在 2009 年碳排放核算的基础上, 2023 年的核算在 Scope 3 新增学生通勤、校园内社会车辆进出、校园建筑设施维护、纸张回收利用、网购快递包装和卫生纸等项目对应的碳排放, 核算范围更全面。由于两次核算 Scope 3 的方法与统计范围不同, 无法直接对比, 本文仅对比数据采集口径一致的项目, 结果如表4 所示。其中, 笔记本电脑和平板电脑等电子产品的普及推动学习与办公的无纸化进程, 书籍与办公学习用纸对应的碳排放下降超过 60%, 而外卖平台的兴盛导致使用一次性餐具产生的碳排放增加到原来的近 10 倍。
根据中国建筑能耗和排放模型的分析结果, 我国单位建筑面积运行的平均碳排放为 32kg CO2/ m2 [57], 北京大学校本部校园建筑单位面积碳排放是该值的 3 倍以上; 我国人均建筑运行碳排放指标为1.6t CO2[58], 北京大学校本部人均建筑运行碳排放是该值的 3.5 倍以上。北京大学校本部拥有巨大的碳减排空间。
基于校园场景的核算结果如表5 所示, 可以看出, 校园建筑设施运行维护产生的碳排放量占北京大学校本部碳排放量的 76.58%, 校园生活碳排放量占北京大学校本部碳排放量的 23.42%。校园建筑设施运行维护所需的间接和直接能耗、校园内外交通以及食物消费产生的碳排放量占校园全范围碳排放量的 94.01%, 是未来北京大学校本部校园碳减排的关键部分。
表3 北京大学 2009 与 2023 年 Scope 1 和 Scope 2 的碳排放对比
Table 3 Comparison of Scope 1 and Scope 2 carbon emissions of Peking University in 2009 and 2023
核算范围核算类别增幅/% Scope 1直接能耗−20.79 Scope 2间接能耗36.94 外购电力对应的碳排放38.85 外购水源对应的碳排放−93.14 Scope 1 + Scope 2校园碳排放总和16.76 校园人均碳排放−19.10 校园建筑单位面积碳排放10.55
表4 北京大学 2009 与 2023 年 Scope 3 部分项目碳排放对比
Table 4 Comparison of Scope 3 (Partial) Carbon Emissions of Peking University in 2009 and 2023
核算范围核算类别增幅/% Scope 3校园班车产生的碳排放−88.65 书籍与办公学习用纸对应的碳排放−60.85 使用一次性餐具产生的碳排放887.46
表5 基于校园场景的 2023 年北京大学碳排放核算结果
Table 5 Carbon emission accounting results of Peking University in 2023 based on campus scenarios
核算场景核算类别占比/% 校园建筑设施运行维护间接能耗60.29 直接能耗16.29 总计76.58 校园生活校园内外交通11.90 食物 5.52 垃圾与废弃物处理 3.01 纸张 2.26 水 0.73 总计23.42
图中 Scope 1 和 Scope 2 数值均计入地热能
图1 北京大学2023年碳排放 Sankey 图
Fig.1 Carbon emissions Sankey diagram of Peking University in 2023
对高校温室气体排放的评估有助于识别导致排放的领域, 是开展减排行动的第一步[58]。本文在分析北京大学碳减排潜力的基础上, 针对最具碳减排潜力的领域, 提出如下 4 个方面的建议。
在直接能耗和间接能耗碳减排方面, 应当采取供给侧开源与需求侧节流相结合的措施。
在直接能耗碳减排方面, 北京大学经天然气替代煤炭的技术改造, 目前供暖消耗的天然气成为直接碳排放的最大来源。目前, 从技术发展来看, 以秸秆为代表的生物质废料加工成为进一步减少碳排放的可行选择。近年来, 燃烧生物质的锅炉技术显著提升, 接近净零 CO2排放的生物质燃料供暖模式拥有广泛的应用前景[59–60]。由于生物质在生长过程中吸收 CO2并通过燃烧释放, 故其燃烧过程的碳排放为 0, 主要碳排放来自收集和加工阶段, 仅为每吨 150kg CO2eq[61]。北京市属于典型的温带季风性气候地区, 秋冬季校园及周边近郊有大量园林废弃物可作为生物质供给来源。北京大学年供暖量需要约为 43187t 生物质块, 对应的碳排放约为 6478t, 采用生物质气化掺烧的方式改造现有天然气供暖设施, 产生的碳排放只有几百吨, 综合碳减排潜力超过 4 万吨, 接近校园全范围碳排放总量的 14%。
在间接能耗碳减排方面, 外购绿电与安装光伏板均是可行的主要举措。目前, 全国碳市场采用全国电网平均排放因子计算外购绿电的碳排放量, 未实现与化石能源发电的有效区分, 因而难以作为主动减排措施[62]。未来, 在碳排放权交易市场的基础上, 建立可再生能源的电力碳核算体系, 绿电的环境价值才会逐步体现。根据《北京市可再生能源替代行动方案(2023—2025 年)》, 2025 年北京市外调绿色电力规模占全社会用电量的比重将接近 21%[63],可再生能源电力比重力争达到 25%[64]。按照上述比例, 北京大学校本部的间接能耗碳减排潜力约为 4万吨, 占校园全范围碳排放的近 14%。北京市属于Ⅱ类太阳能资源地区, 年均总太阳辐射量为 1393.9～ 1463.3kWh/m2。据统计, 北京大学校本部可用屋顶面积约为 50157m2, 可安装约 22391 块 150W 光伏发电板, 取光伏发电板综合效率系数 0.8①张子骄, 杨少栋, 陈荧莹. 北京市分布式光伏的应用与推广研究. 北京大学“北京市创新计划”基金结题报告, 2016。, 按照北京市 2022 年固定式光伏发电最佳斜面总辐照量平均值 1866.4kWh/m2[65], 估算校园年光伏发电量约为 5014.29MWh, 每年可减少碳排放约 4813.72t, 超过北京大学校本部校园全范围碳排放的 1.5%。
在需求侧, 对供暖设备的持续改进将提高能源使用效率[66]; 加快既有建筑节能改造, 利用智能控制系统控制能源的供应时间与用量[28], 也可以有效地减少建筑运行过程中的碳排放。基于能效的课程时间表算法与优化课程排课将在供冷与供暖季节节省 5%左右的教室能耗[67]。
综上所述, 直接能耗和间接能耗的碳减排潜力接近 30%, 对应每年超过 8.5 万吨的碳排放。
校外教研与教师通勤在校内外交通碳减排中拥有较大的潜力。
在校外教研方面, 将会议从线下过渡至线上, 将大规模减少碳足迹与能源使用[68–69]。借助信息通信技术, 不仅可以提高会议的效率, 还能减少37%～50%的差旅碳排放[70]。若将北京大学 75%的校外教研转至线上, 可以实现每年近 1 万吨的碳减排, 超过校园全范围碳排放的 3%。
在通勤方面, 交通出行结构优化和动力能源优化是实现交通碳减排的关键措施[71]。一方面, 应完善校内基础公共服务设施, 方便师生活动和消费, 缩短校内外通勤流线。另一方面, 通过倡导绿色出行, 使用公共交通代替私人交通或共用私人交通工具、合理规划减少非必要出行量等手段, 可以有效地削减交通碳排放。《中国城市绿色出行及其碳排放分析报告》指出, 在超大城市中, 北京市具有最高的人均碳排放减碳潜力[72]。按照雄安新区提出的未来交通模式, 假设教师通勤中绿色出行的比例达到 90%[73], 在人均日通勤次数和平均出行距离不变的情形下, 北京大学教师通勤的碳排放减碳潜力约为 3000t, 约占校园全范围碳排放的 1%。
交通碳减排离不开人人参与。未来, 学校可进一步设立低碳积分激励机制, 推广个人碳足迹计算器, 对个体生态账户的赤字或盈余给予实质性处罚或奖励。例如, 意大利的巴勒莫大学(Università degli Studi di Palermo)开发一款手机应用, 每当在校学生采取可持续的出行方式时, 就会获得环境积分作为激励, 环保的通勤行为将改善巴勒莫市及周边地区的空气质量[74]。此外, 交通碳排放的下降离不开国内新能源汽车的推广、高铁与航空技术的进步。随着中央与地方政府倡导发展新质生产力。加快使用新能源汽车代替燃油车辆以及提升公共交通的通达性与绿色性等措施的推广, 交通碳排放有望进一步下降[75]。
综上所述, 校外教研、教师通勤等校内外交通的碳排放潜力超过 5%, 对应每年超过 1.4 万吨的碳排放。
在食物消费上游, 学校应要求供应链提供有机低碳的新鲜食材, 剔除过高生态足迹的食材。就餐时, 可以借鉴欧盟的生态标签(Eco-Lable)制度[76−77], 告知校园消费者各种餐品的环境影响, 使消费者根据环境压力来调整消费行为[46], 改变校内师生的饮食习惯[78–79]。其次, 应推行“光盘行动”, 倡导适度消费、厉行节约。此外, 使用数字化工具与人工智能监控食堂内的食物供应和管理, 实现可持续的食品服务管理, 并因此减少食物准备和消费的总量及其环境影响[80]。北京大学校本部目前的食物浪费比例约为 7.92%, 对应约 1500t 的碳排放。此外, 停用一次性餐具, 每年还可以减少 1433t 的碳排放。落实光盘行动和停用一次性餐具将减少约 1%的校园全范围碳排放。
在食物消费链末端, 学校可考虑将废物管理模式从外运集中处理转变为就地资源化处理。目前学校将熟厨余垃圾运输至海淀区大工村进行集中式好氧堆肥, 运输过程中会产生大量温室气体, 同时城市集中餐厨处理设施易引发邻避效应。提高厨余垃圾分出率, 客观上需要大型单位勇于实践就地分散处理的新技术和新模式。近年来, 北京大学与企业合作, 在校园实验利用黑水虻生物技术和好氧堆肥相结合的处理方式, 有效地避免厨余垃圾收集、运输等阶段产生的碳排放。在考虑肥料抵消的情况下, 通过分散式好氧堆肥处理厨余垃圾, 每吨厨余垃圾碳减排量为 36.3kg, 相比当前的处理方案, 可实现 341t 的碳减排。
从全生命周期的视角看, 食物碳减排潜力超过3%, 对应每年近万砘碳排放, 且具有巨大的环境和社会综合效益。
北京大学碳减排离不开个人、学校与社会的共同努力。
首先, 校园碳减排的成效越来越依赖每个个体在日常生活中的环保意识与具体行动。北京大学2024 年度碳排放配额采购共计约 1.8 万吨[81], 对应2023 年全校范围的碳排放履约工作。在外部的碳配额压力下, 学校相关主管部门有充足的动力降低Scope 1 和 Scope 2 的碳排放。在有限的核算范围内, 北京大学的校园碳排放呈现为 Scope 2 > Scope 3 > Scope 1 的特点, 占校园全范围碳排放 27.49%的Scope 3 缺乏碳市场的实质政策激励。此外, 随着中国经济的发展, 大学生的消费能力不断提高, 高校逐渐成为巨型消费体。校园日常生活碳排放的增加是 Scope 3 碳排放增长的主要动力。因此, 低碳校园的实现需要每位师生的参与。一方面, 学校应履行教育职责, 推动师生将低碳理念内化并付诸行动; 另一方面, 校园碳治理需要不断吸纳师生个体、学校社团与学生组织的智慧。
其次, 学校应设立专门的部门来负责校园的可持续建设, 制定可量化的可持续发展计划, 主动披露年度碳排放报告, 增加公共交流。不列颠哥伦比亚大学、斯坦福大学、剑桥大学、耶鲁大学、加州大学伯克利分校和哈佛大学等诸多国外高校都有一套完备的组织架构, 并在官方网站设有“可持续”板块。国外高校根据自身的历史碳排放设定基准线, 制定可量化、可披露的低碳校园建设计划, 同时汇总校内可持续建设的实践, 值得国内高校借鉴。当前, 国内外并不存在一种公认的校园碳排放核算方法, 不同地区、不同机构核算的校园碳排放必然存在巨大的差异, 因此通过高校间碳排放量的对比来评价某个校园是否低碳的方法并不合理, “低碳校园”应当是在明确自身历史碳排放前提下的“相对低碳”, 是对校园运行方式的持续改进[82]。
最后, 高校校园并非独立于社会, 校园的可持续发展依赖于宏观的经济、制度和文化条件。北京大学碳减排不仅需要学校主管部门与全体师生的共同努力, 更离不开政府治理的低碳化观念与国家产业的绿色化发展。能耗、交通、食物和垃圾处理等校园碳减排场景都以庞大的社会减碳系统为支撑, 例如华北电网的去碳化、对北京市城市空间结构(尤其是职住分离现象)的优化[83]、首都生活垃圾处理方式与废弃物循环机制的进一步完善以及能源公司和环保企业与北京大学的持续合作等, 都将推动校园碳达峰、碳中和的早日实现。
高校作为低碳研发和低碳教育的重点单位, 应当在实现碳达峰、碳中和的系统性变革中发挥关键作用, 成为研究全球碳排放问题的“实验室”。本文以北京大学燕园校区校本部为例, 采用碳排放因子法核算 2023 年校园全范围碳排放。结果表明, 北京大学校本部 2023 年校园全范围碳排放超过 25 万吨, 其中 Scope 1 占 17.20%, Scope 2 占 55.31%, Scope 3占 27.49%。其中, Scope 1 和 Scope 2 碳排放合计超过20 万吨, 占北京大学校本部总碳排放量的 72.51%。与 2009 年北京大学碳排放核算结果相对比, Scope 1和 Scope 2 的碳排放增加 16.76%, 校园基础人均碳排放下降 19.10%。
从校园碳排放场景看, 校园建筑设施运行维护所需的间接能耗和直接能耗、校园内外交通和食物消费产生的碳排放占校园全范围碳排放的 94.01%, 构成未来北京大学校本部校园碳减排的关键。其中, 能耗碳减排的潜力超过 30%, 交通碳减排的潜力超过 5%, 食物碳减排的潜力超过 3%, 总碳减排潜力接近 40%, 对应每年超过 12 万吨的碳排放。
目前, 国内高校在低碳减排方面的努力和探索还远远不够。虽然一些高校已经开始关注绿色校园建设, 但整体上进展缓慢, 具体举措和效果还很有限。将大学作为低碳减排的实验室任重道远, 亟需进一步加大力度, 从意识、规划、技术和投入等多方面综合发力, 真正实现校园的绿色转型。
参考文献
[1] IPCC. Climate change 2021: the physical science basis. Contribution of Working Group I to the sixth assess-ment report of the intergovernmental panel on climate change [R]. Cambridge: Cambridge Universi-ty Press, 2021
[2] UNFCCC. Adoption of the Paris accords. Paris, Fran-ce: UNFCCC [EB/OL]. (2015)[2024–03–31]. http://un fccc.int/resource/docs/2015/cop21/eng/l09r01.pdf
[3] Slade, R. Spiral: global warming of 1.5℃. Geneva, Switzerland: World Meteorological Organization [EB/ OL]. (2018–10–01)[2024–03–28]. https://spiral.imper ial.ac.uk/handle/10044/1/72414
[4] Raftery A, Zimmer A, Frierson D, et al. Less than 2°C warming by 2100 unlikely. Nature Clim Change, 2017, 7: 637–641
[5] 肖扬蕙, 吕辉, 吕大娥. 基于 STIRPAT 模型的校园建筑运行碳排放特征与减碳潜力分析. 环境工程, 2023, 41(10): 117–123
[6] 新华社. 中共中央国务院关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见[EB/OL]. (2021–10–24)[2024–03–28]. http://www.news.cn/poli tics/zywj/2021-10/24/c_1127990632.htm
[7] 国家机关事务管理局, 国家发展和改革委员会. “十四五”公共机构节约能源资源工作规划[EB/OL]. (2021–06–01) [2024–03–30]. https://www.gov.cn/zheng ce/zhengceku/2021-06/04/5615536/files/de43d55ea23 a4efbbf5c482d79007d5e.pdf
[8] 王焰新, 徐绍红, 齐睿. 论高校碳中和规划的架构. 中国地质大学学报(社会科学版), 2021, 21(6): 1–9
[9] Yuan X L, Zuo J, Huisingh D. Green Universities in China —what matters?. Journal of Cleaner Produc-tion. 2013, 61: 36–45
[10] Li X, Ni G, Dewancker B. Improving the attractiveness and accessibility of campus green space for developing a sustainable university environment. Environmental Science and Pollution Research, 2019, 26(32): 33399–33415
[11] 教育部. 2022年全国教育事业发展统计公报[EB/ OL]. (2023–07–05) [2023–12–20]. http://www.moe. gov.cn/jyb_sjzl/sjzl_fztjgb/202307/t20230705_1067278.html
[12] 郁晓婷. 高校能耗监测系统设计和数据传输的优化方案与应用. 绿色建筑, 2020, 12(3): 53–56
[13] 谭洪卫, 徐钰琳, 胡承益, 等. 全球气候变化应对与我国高校校园建筑节能监管. 建筑热能通风空调, 2010, 29(1): 36–40
[14] 王宗永, 陈睿山, 王尧, 等. 高等院校碳排放核算与碳中和路径探析. 科技促进发展, 2023, 19(12): 754–763
[15] Zijian C, Zhi T, Jia G. A preliminary study on the theo-ry of campus planning in metropolitan universities in the rapid urbanization // 2017 International Conference on Smart City and Systems Engineering (ICSCSE). Changsha: IEEE Computer Society, 2017: 148–151
[16] Gómez N, Cadarso M Á, Monsalve F. Carbon footprint of a university in a multiregional model: the case of the University of Castilla-La Mancha. Journal of Cleaner Production, 2016, 138: 119–130
[17] Cooper S, Parkes C, Blewitt J. Can accreditation help a leopard change its spots? Social accountability and stakeholder engagement in business schools. Accoun-ting, Auditing & Accountability Journal, 2014, 27(2): 234–258
[18] 吕斌, 阚俊杰. 西方可持续校园评价指标体系研究及其对我国的启示. 国际城市规划, 2012, 27(1): 44–52
[19] 曹睿, 封莉, 张立秋. 高校碳排放核算与分析: 以北京 A 高校为例. 2024, 45(4): 1907–1916
[20] 崔鹏, 周思妤. 中国高校碳排放核算与碳中和路径研究——基于2008—2021年数据库的文献分析. 中国高校科技, 2022(10): 33–39
[21] Aghamolaei R, Fallahpour M. Strategies towards redu-cing carbon emission in university campuses: A com-prehensive review of both global and local scales. Journal of Building Engineering, 2023, 76: 107183
[22] 赵荣钦, 杨文杰, 马林, 等. 华北水利水电大学碳足迹核算及减排潜力分析. 华北水利水电学院学报, 2013, 34(4): 112–116
[23] 赵薇, 郑斌, 武斌, 等. 基于 IPCC 排放清单的校园温室气体排放研究. 环境科学与管理, 2015, 40(12): 15–19
[24] 刘琦. 基于碳足迹核算的大学校园低碳评价与优化策略研究[D]. 南京: 东南大学, 2023
[25] 耿世鹏. 低碳校园规划初探——以沈阳建筑大学为例. 环境保护与循环经济, 2015, 35(8): 43–47
[26] 邹苒, 张晨悦, 房涛, 等. 基于碳平衡核算的寒冷地区高校校园低碳建设策略研究. 中国人口·资源与环境, 2017, 27(4): 143–150
[27] Liu H, Wang X, Yang J, et al. The ecological footprint evaluation of low carbon campuses based on life cycle assessment: a case study of Tianjin, China. Journal of Cleaner Production, 2017, 144: 266–278
[28] 吴欣, 刘熠娜, 任宜欣, 等. 高校碳足迹指标体系核算及减排策略研究: 以西北大学为例. 环境科学与技术, 2019, 42(增刊1): 187–193
[29] 赵兴树, 杨梦蝶, 孙思源, 等. 高校校园碳排放核算及碳中和预测——以江南大学为例. 建设科技, 2023(19): 23–29
[30] 何东颖, 李翀潇, 覃福雨, 等. 基于排放系数法的校园碳排放核算. 西安工程大学学报, 2022, 36(4): 78–83
[31] 江海华, 徐燊, 李志信. 高校校园碳排放评估方法及应用研究——以华中科技大学主校区为例. 建设科技, 2019(14): 37–40
[32] Zheng Niting, Li Sheng, Wang Yunpeng, et al. Re-search on low-carbon campus based on ecological foot-print evaluation and machine learning: a case study in China. Journal of Cleaner Production, 2021, 323: 129181
[33] 焦成英, 张卫国, 李曙. 基于排放因子法的校园碳排放核算研究//中国环境科学学会. 2020中国环境科学学会科学技术年会论文集(第四卷). 太原: 山西财经大学, 2020: 4475–4480
[34] Li Yan, Jia Qingshan. On the feasibility to achieve carbon neutrality in university campus: a case study [EB/OL]. (2022–09–12)[2024–04–05]. https://doi.org/ 10.1016/j.ifacol.2022.07.643
[35] 赵兴树, 杨梦蝶, 孙思源, 等. 高校校园碳排放核算及碳中和预测——以江南大学为例. 建设科技, 2023(19): 23–29
[36] Gu Yifan, Wang Hongtao, Xu Jin, et al. Quantification of interlinked environmental footprints on a sustaina-ble university campus: a nexus analysis perspective. Applied Energy, 2019, 246: 65–76
[37] Li Xiwang, Tan Hongwei, Rackes A. Carbon footprint analysis of student behavior for a sustainable univer-sity campus in China. Journal of Cleaner Production, 2015, 106: 97–108
[38] Guerrieri M, La Gennusa M, Peri G, et al. University campuses as small-scale models of cities: quantitative assessment of a low carbon transition path. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 2019, 113: 109263
[39] 王焰新, 徐绍红, 齐睿. 论高校碳中和规划的架构. 中国地质大学学报(社会科学版), 2021, 21(6): 1–9
[40] HARVARD Office for Sustainability. Harvard Living Lab [EB/OL]. (2023)[2024–04–05]. https://sustainable. harvard.edu/our-plan/how-we-lead/harvard-living-lab/
[41] University of California Berkeley. Sustainability an-nual report 2022 [EB/OL]. (2022) [2024–04–05]. https: //sustainabilityreport.ucop.edu/2022/locations/uc-berkeley/
[42] Mascarelli A L. How green is your campus?. Nature, 2009, 461: 154–155
[43] 马志永, 张翼民. 北京大学地热能应用的实例分析. 可再生能源, 2004(6): 62–64
[44] 吕斌, 阚俊杰. 西方可持续校园评价指标体系研究及其对我国的启示. 国际城市规划, 2012, 27(1): 44–52
[45] 姚争, 冯长春, 阚俊杰. 基于生态足迹理论的低碳校园研究——以北京大学生态足迹为例. 资源科学, 2011, 33(6): 1163–1170.
[46] 黄柏玮, 吕斌. 大学校园食堂低碳绩效研究——以北京大学康博斯食堂为例. 北京大学学报(自然科学版), 2016, 52(2): 320–326
[47] 北京大学光华管理学院. 北京大学光华管理学院碳足迹测算报告(2021)[EB/OL]. (2022–02–26)[2024–03–13]. https://www.gsm.pku.edu.cn/beidaguanghuaguan lixueyuantanzujicesuanbaogaov34.pdf
[48] 北京大学光华管理学院. 北京大学光华管理学院碳足迹与碳中和行动报告(2022)[EB/OL]. (2023–04–04) [2024–03–13]. https://www.gsm.pku.edu.cn/info/1022 /27180.htm
[49] 北京大学. 北京大学统计年鉴(2009). 北京: 北京大学出版社, 2009
[50] 北京大学信息公开网. 北京大学 2022 年基本数据[EB/OL]. (2023–04–18)[2023–12–18]. http://xxgk.pku. edu.cn/docs/20230418155815913169.pdf
[51] 中国建筑节能协会. 高等学校校园碳排放核算指南(Guidelines for accounting of carbon emissions of uni-versity campus)[EB/OL]. (2023–02–24)[2023–11–12]. https://www.cabee.org/upload/file/20230224/1677206339388350.pdf
[52] 北京市生态环境局. 北京市重点碳排放单位二氧化碳核算和报告指南2020 [EB/OL]. (2020) [2023–11–12]. https://www.digitalelite.cn/h-pd-403.html
[53] GHG Protocol Team. Greenhouse gas protocol: corpo-rate value chain (Scope 3) accounting and reporting standard [R]. Washington: WRI, 2011: 140
[54] 刘雪蕾, 吕明泉, 潘锋. 北京大学实验室危险化学废弃物暂存研究. 大学化学, 2020, 35(2): 75–81
[55] 住房城乡建设部城市交通基础设施监测与治理实验室, 中国城市规划设计研究院, 百度. 2023 年度中国主要城市通勤检测报告[R]. 北京: 中国城市规划设计研究院, 2023
[56] 姚争, 冯长春, 阚俊杰. 基于生态足迹理论的低碳校园研究——以北京大学生态足迹为例. 资源科学, 2011, 33(6): 1163–1170
[57] 清华大学建筑节能研究中心. 中国建筑节能年度发展研究报告 2023(城市能源系统专题). 北京: 中国建筑工业出版社, 2023
[58] Kulkarni S D. A bottom up approach to evaluate the carbon footprints of a higher educational institute in India for sustainable existence. Journal of Cleaner Production, 2019, 231: 633–641
[59] 杨宾, 齐耀, 侯宇田, 等. 北方农村建筑中太阳能+生物质供暖系统性能研究. 建筑节能(中英文), 2023, 51(10): 109–117
[60] Ghorashi S A, Khandelwal B. Toward the ultra-clean and highly efficient biomass-fired heaters. a review. Renewable Energy, 2023, 205: 631–647
[61] Wang Z, Huang W, Wang H, et al. Research on the improvement of carbon neutrality by utilizing agricul-tural waste: based on a life cycle assessment of bio-mass briquette fuel heating system. Journal of Cleaner Production, 2024, 434: 140365
[62] 李威武, 梁琛, 董晓阳, 等. 绿电绿证交易对电力碳排放因子影响分析. 价值工程, 2023, 42(32): 13–15
[63] 北京市发展和改革委员会. 北京市可再生能源替代行动方案(2023—2025 年)[EB/OL]. (2023–06–28) [2024–06–21]. https://fgw.beijing.gov.cn/fgwzwgk/zc gk/bwqtwj/202306/P020230628554604084460.pdf
[64] 北京日报. 本市新增能源消费量将优先由可再生能源提供——二〇二五年四分之一用电量来自绿电[EB/OL]. (2023–07–09)[2024–06–21]. https://www. beijing.gov.cn/ywdt/gzdt/202307/t20230709_3158357. html
[65] 中国气象局风能太阳能中心. 中国风能太阳能资源年景公报(2022 年). 中国能源报, 2023–04–10(13)
[66] 李保康, 张悦. 基于碳排放分析的寒冷地区高校低碳校园建设策略研究. 建设科技, 2024(1): 26–28
[67] Song K, Kim S, Park M, et al. Energy efficiency-based course timetabling for university buildings. Energy, 2017, 139: 394–405
[68] Tao Yanqiu, Stecke D, Klemeš J J, et al. Trend towards Virtual and hybrid conferences maybe an effective climate change mitigation strategy. Nature Commu-nications, 2021, 12(1): 7324
[69] Dolci W W, Boldt M S, Dodson K E, et al. Leading the charge to virtual meetings. Science, 331: 674
[70] Coroama V C, Hilty L M, Birtel M. Effects of Internet-based multiple-site conferences on greenhouse gas emissions. Telematics and Informatics, 2012, 29(4): 362–374
[71] 蓝飞, 刘秋雨, 柏松. 城市交通业碳排放特征与减排情景分析. 可持续发展, 2023, 13(4): 1207–1213
[72] 北京数城未来科技有限公司, 北京智汇绿行科技中心. 中国城市绿色出行及其碳排放分析报告[R]. 北京, 2023: 20–45
[73] 雄安新区建设海绵式交通体系[EB/OL]. (2022–08–08) [2024–10–10]. https://fgw.beijing.gov.cn/fzggzl/jjj xtfz2022/mtbd/202212/t20221208_2873718.htm
[74] Guerrieri M, La Gennusa M, Peri G, et al. University campuses as small-scale models of cities: quantitative assessment of a low carbon transition path. Renewable & Sustainable Energy Reviews, 2019, 113: 109263.1–109263.12
[75] 张鑫. 我国新能源汽车的发展现状及前景探析. 中国高新技术企业, 2015(10): 6–7
[76] 李秀英. 我国碳标签法律制度的建立构想[D]. 曲阜: 山东师范大学, 2012
[77] 李婷. 欧盟生态标签制度评析及启示. 海南大学学报人文社会科学版, 2008, 26(5): 507–511
[78] 冯适, 张奕, 陈新平, 等. 食物系统的温室气体排放及其减排策略研究进展. 食品科学: 2022, 43(11): 273–283
[79] Chaudhary A, Gustafson D, Mathys A. Multi-indicator sustainability assessment of global food systems. Na-ture Communications, 2018, 9(1): 1–13
[80] Principato L, Marchetti S, Barbanera M, et al. Introdu-cing digital tools for sustainable food supply manage-ment: tackling food loss and waste in industrial can-teens. Journal of Industrial Ecology, 2023, 27: 1060–1075
[81] 北京大学总务部. 北京大学2024年度碳排放配额采购服务招标公告[EB/OL]. (2024)[2024–11–27]. http: //zwb.pku.edu.cn/zbtb/zbgg/382457.htm
[82] 郭茹, 田英汉. 低碳导向的校园能源碳核算方法及应用. 同济大学学报(自然科学版), 2015, 43(9): 1361–1366
[83] 王琪延, 曹倩, 高旺. 北京居民职住分离对生活满意度的影响. 调研世界, 2019(4): 19–24
Potential and Actions for Campus Carbon Reduction:A Case Study of Peking University
Abstract In order to actively promote the construction of low-carbon universities, taking the Yanyuan Campus of Peking University as a case study, we utilized the carbon emission factor method to calculate the total campus carbon emissions for 2023. The results are as follows. Firstly, total carbon emissions of Peking University main campus for 2023 exceeded 250000 tons, with Scope 1 (direct emissions) accounting for 17.20%, Scope 2 (indirect emissions from purchased energy) for 55.31%, and Scope 3 (other indirect emissions) for 27.49%. Secondly, compared with the carbon emissions in 2009, Scope 1 and Scope 2 carbon emissions increased by 16.76%, while per capita carbon emissions decreased by 19.10%. Based on the calculated carbon emission scenarios, we propose carbon reduction recommendations targeting the three major sources of carbon emissions at Peking University main campus — energy consumption, transportation, and food consumption. It is estimated that the potential to reduce carbon emissions in energy consumption is more than 30%, more than 5% in transportation, and more than 3% in food consumption. The total carbon reduction potential in these three areas is close to 40%, equivalent to over 120000 tons of carbon emissions annually.
Key words Peking University; carbon emission accounting; carbon reduction potential; carbon reduction actions; low-carbon campus
收稿日期: 2024–10–16;
修回日期: 2025–02–08
国家自然科学基金国际合作项目(72061137071)资助