2.3　混凝土大坝碳排放清单

2.3.1　确定碳排放要素

根据尚春静、张智慧等的研究，质量准则、造价准则、能耗准则可以作为确定碳排放要素的3个主要原则[26]，即原材料的累计质量和造价占到总的材料质量和造价的80%以上，机械设备耗油、耗电的累计量，造价占到总的耗油、耗电量和造价的80%以上，累计能耗达到相应阶段能源消耗约80%以上。一般的水利水电工程包括了大坝、河岸整治、金属结构安装、机电设备安装、导流洞封堵、上下游围堰等部分。

在碳排放要素的研究中，首先调研3种混凝土筑坝技术在应用的14个工程案例中的设计资料，见表2.6中的投标报价汇总表示例（为了保护企业的商业机密，具体的数据已被删除）。根据表中的统计资料，计算投资总额和各部分工程项目所占的金额比例，以工程投资占总投资80%以上的工程部分作为本研究的主体。

通过分析发现，大坝工程占据了整个水利水电工程的主要组成部分，而且这部分的工程和混凝土筑坝技术的选择密切相关，是研究评价混凝土大坝生命周期碳排放的关键。

然后继续分析大坝工程设计资料中详细的原材料种类及使用的机械设备种类和型号。根据表2.7所示的单价分析表示例（为了保护企业的商业机密，具体的数据已被删除），计算各类材料的质量和价格占总量的比重，以及机械设备总的工作台时数。

《水电工程施工机械台时费定额》中各种类型的机械设备单位工作台时相应的耗油耗电量示例见表2.8，根据其计算总的能耗数量，然后根据能耗原则确定碳排放要素。

根据碳排放要素的确定原则，结合上述调研数据，计算得出材料生产阶段主要考虑的碳排放要素，包括水泥、粉煤灰、砂子、石子、块石、减水剂、钢材、木材以及机械设备工作消耗的柴油和汽油。能源消耗部分需要考虑的碳排放要素包括消耗柴油、汽油和电力产生的排放。

2.3.2　碳排放系数建立方法

在确定了碳排放要素之后，根据IPCC在2006年发布的《国家温室气体清单指南》中的评价公式进行评价，具体公式为

式中：E为碳排放量；ADi为活动水平，即消耗碳排放要素i的数量；EFi为碳排放系数。

计算总的碳排放量，需要确定碳排放系数EF，建立碳排放的清单。其中包括原材料生产排放清单和能源消耗排放清单两部分。能源消耗排放清单又分为柴油、汽油以及当地电力生产排放清单3个部分。

在确定清单的过程中，参考了欧盟生命周期参考数据库（ELCD），美国环境保护局（EPA）数据库，日本土木学会（Japan Civil Concrete Committee）数据和中国生命周期参考数据库（CLCD），确定水泥、砂子、石子、粉煤灰、块石、减水剂、柴油、汽油等原材料生产碳排放系数，所有的数据库都是基于过程LCA的评价方法收集数据，按照SETAC给出的流程计算排放系数[23]，并根据工程所在地的能源来源情况，采集现场数据，使用中国生命周期清单数据库（CLCD）[54]，在eBalance软件中建立过程，分析能源消耗的碳排放系数。确定各要素碳排放系数的过程见表2.9。

2.3.3　碳排放系数建立过程

根据亿科环境科技有限公司和四川大学可持续消费与生产研究所共同开发的eBalance软件中的步骤计算碳排放清单。以山西省的电力排放为例，首先建立过程图，见图2.7。

可以看出当地的电力主要包括了水电和火电两个部分，其中碳排放量主要来自于火力发电，包括了煤炭开采和运输阶段的碳排放和发电过程中的碳排放。根据图2.7和图2.8给出的各部分的碳排放系数，电力生产的碳排放系数计算过程见式（2.3）～式（2.5）：

通过上述计算分析可以看出，火电发电过程中的碳排放量是当地电网碳排放因子的主要组成部分，分布见图2.9。

实际混合电力（当地上网电力的累加减去损失的电力）1kW·h的发电碳排放因子为

所以电力生产过程中的碳排放因子约是1.16kgCO2/（kW·h）。碳排放系数计算依据见表2.9，最后建立的碳排放系数见表2.10。