孙海营：建筑工程施工阶段能耗和碳排放计量分析

编者按：2023年9月12-14日，以“绿色 持续 共生 向新”为主题的“第五届未来能源大会”在江苏常州武进召开，本次大会由中国能源研究会与中国能源网联合主办。会上，瑞杰历信行(北京)数据科技有限公司副董事孙海营发表了《“建筑工程施工阶段能耗和碳排放计量分析》的主旨演讲。

以下内容根据论坛演讲实录进行整理。

孙海营：尊敬的各位领导、来宾：上午好。感谢主办方提供了这个交流的机会，也很荣幸能够代表瑞杰历信行来参加本次大会。

首先做一个背景的介绍，瑞杰历信行是受英国皇家测试师协会规管的一家测试师事务所，自1997年进入中国大陆以来，一直是为房地产企业做成本顾问工作。在2016年企业开始做数字化转型，并且完成了建筑投资数据模型的开发，在2022年6月，受住建部的委托，在同年年底与哈尔滨工业大学共同完成了建筑施工阶段的碳排放计量分析工作。接下来我给大家汇报一下这个课题的研究成果。

这是我们在整个课题的研究背景，在国家绿色低碳建筑的政策引导下，伴随着工程造价市场化的改革，我们认为有必要研究探索在工程施工阶段碳排放量的计算方法，为建筑工程施工阶段碳排放计量分析与低碳评价提供支撑。我们在2021年开始关注这个碳排放的研究工作，并且把这部分也并入了建筑成本数据模型里面。

这是我们课题研究的一个内容，主要是分三个方面，前两个是关于建筑工程建造碳排放量计算方法研究，和我们在典型的碳排放计量核算基准研究，第三部分是关于建筑工程碳排放指标体系的研究。我们在第三方面的研究，主要是依托了建筑成本数据库为基础，第三部分的课题研究内容，主要建立建筑工程碳排放指标体系，再一个就是建立碳排放的数据库和建筑碳排放指标的分析应用展开相关的研究工作。这是我们第三部分课题研究的标题和目录，我们整个课题分了三部分，第一个是研究背景和思路介绍，第二部分就是建筑碳排放指标体系的建立和应用，第三是建筑碳排放数据库的建立和应用，第四就是关于未来的一个展望。

关于这个研究内容和思路这一块，前面大概介绍了，我们主要还是以实际建筑工程的项目案例为基础，对建筑施工阶段的碳排放进行定量评价，建立一个多维度的建筑工程碳排放指标体系，并且是找到相关的碳排放关键因素，探索减碳排的措施，并且针对碳排放的数据进行进一步开发应用，比如说低碳工艺、材料、设备的评比优化等提供支持，从法规上驱除落后产能，在市场比较上，鼓动先进产能的进步。

整个碳排放体系的建立分了四个阶段，第一是关于碳排放因子的选择、测定，并且建立我们的碳排放因子数据库，第二是建筑施工阶段碳排放源的分析，第三是建筑施工阶段碳排放量的统计计算，第四是整个碳排放指标体系的建立。

关于碳排放因子库的选择，我们是结合了国家的一个计算标准，还有一个专业学校和研究机构对整个建筑材料、设备、碳排放指标的一个成果，进行一个汇总，基本上这一部分数据是当前获得的可认可的数据来源，未来这个数据口径发生变化的话，我们也可以完成数据采集的转换，保证我们数据计算结果符合CCER的标准。后面我们有一个关于碳排放因子库的简单介绍，这一块给大家举例介绍一下，比如说我们建设一吨钢材所需的碳排放值大概是2200公斤二氧化碳，钢筋切断机工作一个台班所需要的大概能源消耗情况。这是我们一些示意，主要材料的设备能源消耗情况。关于碳排放因子库的选择，是与哈工大这边的团队共同研究，这一部分主要参考了学校这边的研究数据进行统计分析，作为我们整个碳排放指标库的一个基础。这边我们通过建筑成本数据库标准建立，完成与碳排放数据库的对接。在建筑行业关于碳计量的标准并没有一个成文的规定，在短期内会有不断地调整，我们这一块也是做了一个相关的解决方案，在后续如果说标准有变化的话，我们也可以及时的实现一个数据的对接，这样可以控制在一个项目的立项阶段，把它的整个建筑碳数据进行一个准确的测算。

在建筑施工阶段碳排放源的分析这一块，也做了一些研究，比如从排放源的组成分了三类，第一个是直接排放这部分，比如说化石燃料，第二部分就是间接排放的，比如说电力的使用，第三就是其他的，比如说建筑用工材料，按照工程要素来分，就是按照日常的我们工程组成结构，这些分析结合国家的现行规范，为了适应市场化的需求，我们采用了以工程要素划分这种形式作为研究对象，将分部分项工程作为基础核算单元，形成类似清单项综合单价，来计算各分项工程的综合碳排放值，使得整个建筑施工阶段的碳排放更加直观透明，为后续的数据应用、关联分析做一些准备。

关于整个建筑施工阶段碳排放量的分析，我们分为了五个阶段，第一是建材生产和运输，第二是建筑施工，第三是建筑运行，第四是建筑拆除，第五是关于废料的回收和处理。具体在生产和运输阶段，它的碳排放包括主要材料，像钢筋、混凝土、玻璃这一类建材从生产到施工现场所产生的碳排放，关于建造阶段就是完成各个工程碳排放的内容。在运行阶段包括建筑使用年限内各个系统产生的碳排放，以及需要修缮产生的碳排放工作。第四方面就是关于建造拆除阶段，包括人工的拆除还有使用机械拆除，所消耗各种能源动力产生的碳排放结果，最后就是关于废料回收产生的碳排放，包括废料的填埋焚烧这一系列的工作。

这一块是我们整个关于建筑全生命周期它的各个阶段，产生碳排放的一个占比情况的分析，可以看到在运营阶段和项目的生产建设阶段，它的建材这一块占的比例是比较大的。通过我们对建材生产、运输施工阶段完成的项目数据，我们是通过数据模型里面的30个同类型的实际项目案例，做了这种系统的修正，统计一个计算结果，运营阶段是按照项目的标准设计工况和假设的修缮条件进行测算，拆除阶段是按照假设的拆除和回收方案进行测算，得出一系列的计算结果。

目前我们国家这个建设总量是比较大，造成了短期内的集中性碳排放比较集中，我们这个课题就是针对整个的建筑工程施工阶段，包括了生产和建造两个阶段开展研究和思考。碳排放因子基础数据库的建立，是建筑工程碳排放量化工作的关键环节，是实现整个减排目标的一个重要基础。

后面我们是介绍一些关于具体的专业工程它的材料碳排放的计算组成，这个是以钢筋工程为例，我们是结合了实际应用案例中一个钢筋工程它的所有人工、材料、机械消耗量，我们结合整个碳排放因子数据库里面的数据，来去组成整个钢筋工程在生产运输阶段和制造阶段，它的碳排放量分别是多少。通过我们之前介绍的计算方式，也是结合建筑投资成本数据模型对整个工程章节的划分，我们去分别测定各个专业工程在实施阶段它的综合碳排放值。这是钢筋工程在整个住宅项目里面它的碳排放清单截选，也是分了从整个生产运输和建造两个阶段，不同环节来统计它的结果。通过整个实际建筑工程项目通过建模分析，是以两万平米的住宅项目做了一个实际的统计，这是一个总包阶段各专业工程汇总出来的，在各个专业工程它的材料、生产运输阶段和建造阶段的碳排放值和占比，这一块也可以根据我们统计出来它的占比重点情况，去做下一步的研究。通过我们这个材料生产运输和整个施工分析，在整个施工阶段材料和运输的整个碳排放，占到了97%，集中体现在钢筋、混凝土这些需要热加工的材料，其次就是砌块保温内容。这是我们做的一个建筑施工碳排放和工程造价相关性的分析，后面也有一系列的示意图。像这个就是我们把造价和碳排放放在了一起去做一个对比，可以看到它们基本上是呈正相关的关系，造价占比高的相关的碳排放也是相对较高的，基本上峰值就是出现在钢筋和混凝土这一类工程里面。

这一块是我们从另外一个角度，从建筑碳排放的统计结果和构件重量做一个相关性的分析，这个示意可以看出，关联性并不是特别大，最终的碳排放结果还是和材料的加工工艺有关，有比较强的关联关系，与构件重量并没有太直接的关系。通过上面的这些统计结果，我们是对建筑工程单位重量的造价，还有单位重量的碳排放值，还有单位的建造面积，还有单位面积的碳排放值，还有单位造价的碳排放值这种指标多维度分析，最后形成这样一个碳排放指标的数据库建立。

关于碳排放指标体系的应用主要分了四个方面，第一个就是针对占比高的施工技术内容进行优化，第二就是针对占比高的材料进行优化，第三就是制定企业碳排放减排目标，第四就是碳排放与成本相结合的统筹管理方法。

关于第一个应用，从刚才的结果可以看出，建筑材料集中在了材料生产和运输阶段，可以从这个方面去考虑绿色建材的使用，比如说粉煤灰、矿渣来做的水泥等等，降低材料在生产阶段的碳排放值。还有关于施工工艺这一块的优化，比如说我们针对碳排放较大的施工过程，我们在制定施工组织计划的时候，注意这两个环节的施工组织安排，防止机械空转，产生不必要的碳排放值。再一个就是针对这些环节进行一个施工工艺和机械的改造优化，在保证项目成本可控的范围内，选用节能环保的机械，降低整个的碳排放。

关于在体系的应用，可以帮助我们在企业制定一个碳排放的减排目标，可以作为施工方制定碳排放减排目标的参考值，也可以制定有针对性的减排计划。

第四个应用就是碳排放管理不能局限于项目的后评估阶段，需要通过我们在碳排放指标的体系应用，充分利用统计结果与工程量的联动关系，在项目的初期进行预控，在项目管理过程中进行优化，通过整个的系统操作，来完成整个碳排放的降低。

第三部分介绍一下关于整个碳排放数据库的建立和应用，在大量实际案例中，我们是把各个项目的区域性差异，包括它的建筑规模和施工企业、开发企业，各个不同的因素都综合进来去做一个测定，我们通过这种大数据的理念，来制定整个合理的碳排放区间，在形成碳排放数据库的同时，也是对我们排放量的对比基准提供支持，也为后续低碳工艺材料设备评比优化提供支持。

碳排放数据库需要建立在大量信息和经验信息积累整理工作上完成的，用于指导碳排放估算指标的编制，精准预估项目开展过程中的碳排放量，预测发展趋势，制定项目低碳目标，给项目的决策者做好低碳目标控制的依据。

这是关于碳排放数据库的应用，我们给了几条建议，一个是在国内这一块目前还没有针对施工阶段碳排放建立统一标准，大部分对于碳排放核算研究都集中在全寿命周期理论建筑物的碳排放总量，并没有针对各个专业和各个施工阶段做一个详细的分析，我们这一块是想通过这种清单形式，把整个项目做一个分解，为后续我们做各专业工程的碳排放控制进行铺垫。

大多数的研究对碳排放的计量目标是发生实际的碳排放进行评估，仅仅起到事后评价的作用，并没有在碳排放的预估方面做出一个建议，我们是想在这方面通过我们数据库的应用，来指导项目在立项阶段碳排放指标的一个审批，提供一个依据。

这个是关于工程量清单中分部分项工程，涉及到的加工工艺包括整个涉事企业，以及施工工艺都是参差不齐，单位碳排放值的标准并不是唯一的，我们根据建筑投资成本数据模型，基于大量实际工程项目案例形成的数据库，把地域性、建筑规模、施工企业生产力等因素进行综合评判，测定单位综合碳排放值的合理区间，在形成建筑工程碳排放数据库的同时，也对我们整个碳排放基准数据做出一个恒定，为后续的一些材料和工艺评比优化提供支持。

碳成本控制和经济决策平台，它的数据模型分析是通过建设工程碳排放计量与统计、碳排放评价数据参考、建设工程碳排放核算基准指标管理体系，以及推动构建碳排放平台化管理体系，帮助建筑企业完成成本定位、收益数据以及制定减排目标，统筹及预估购买碳排放配额的依据，实现节能减排的事前管理，或者预估项目碳排放量配额参与碳排放交易活动，以及碳排放实时监控等低碳管理工作。关于这个管理体系我们坚持以终为始的计量理念和适配品牌目录邓世昌华规则，在图纸设计之前就完成建筑成本和碳排放的设计，通过大量实践项目数据，实现精准度3%以内的管理目标。可以应用在任何的承包方模式下，无论是施工总承包，还是EPC，都可以依托碳成本控制及经济决策平台来完成碳计量和管理工作。

碳排放数据库的建立需要大量信息和经验数据的积累，我们预估拟建项目的碳排放量，预测其发展趋势，制定项目的低碳目标。可以通过碳排放的计量结合CCER标准，建立企业沟通平台，对建筑产品进行经济分类以及编制评级制度，向满足低碳要求的供应商提供合作机会、业务推广等需求，遏制部分高碳排产业及降碳措施差的产业，对建筑业、建材生产业进行市场化良性引导，提高碳排放评价的一致性，使评价结果更有实际意义。再一个作用就是为成本决策提供依据，市场的碳交易以企业为对象，集成了建筑施工企业所有项目，因此施工企业需要碳排放的数据集成平台作为支撑。另外碳交易的价格是波动的结果，平台会通过碳值分析、预测系统快速反应，帮助企业完成成本决策。

第四个是将碳排放计量规则引入到招投标领域，实现施工碳排放预测，满足企业或国家碳排放交易配额规划要求，编制企业减排计划、确定减排行动和控制企业碳排放总量的依据，提高碳排放信息的质量。

第五个作用就是企业建立碳成本控制及经济决策平台，通过标准化的管理流程，对企业的内部资源进行共享，进行市场化的推广，实现碳排放评价的一致性，使评价结果更具有实际意义。

最后关于一些未来的展望，针对建筑工程施工碳排放指标体系的研究，通过我们构建碳排放数据库，以碳排放核算数据为基础编制我们的估算指标进行一个应用，然后施工碳排放的核算体系满足工程项目低碳管理的要求，为实现进度、质量、成本、碳排放四个目标的项目管理工作提供支持。

碳数据的研究是以数据库结构形态为基础，我们的研究方向必须改变这种列表形式的大量数据形态，建立完整的数据库，这样的数据结构也创造了我们建筑业数据业务的提升，同时也为建筑业和其他行业数据之间的相互应用提供了一个基础。

从企业低碳发展的角度，可以进一步对施工碳排放核算体系，对工程全过程低碳管理的应用，结合建设信息模型技术指导企业在建设工程各个阶段对碳排放量的估算、预算、核查，核定企业碳排放报告制度，满足区域碳排放总量的控制要求。

从行业低碳发展的角度来看，可以进行利用施工碳排放核算体系，指导完成行业碳排放估算指标、概算指标以及各类工程碳排放定额的编制。同时也进一步研究如何运用该体系实现较准确的碳排放配额的计算，准确制定建设工程行业企业的碳排放配额，加快建设工程行业企业加入碳排放交易市场的脚步。

从区域和国家低碳发展的角度来看，可以充分利用互联网、物联网、大数据以及云平台等技术，包括建设碳排放因子、碳排放指标在内的国家基础数据库，搭建区域碳排放数据平台，通过平台信息的发布，实现不同建设项目碳排放情况的实时监测、一个区域的碳排放总量监测、超标预警等功能。

最后建设工程施工碳排放数据统计以及核算体系，不仅局限于指导施工阶段实际碳排放计量，而最终获得CCER的认证，并能知道在建设工程项目全过程低碳管理工作中碳排放核算工作，最终为碳交易做准备。本次大会还是针对未来能源的开发应用和提效，我们瑞杰历信行的研究方向还是从能源应用端做一个节能减排，做一个控制，也是大家从各个方向共同努力实现碳中和的目标。

今天我的分享就到此结束，感谢大家。