核算TOD项目的全生命周期碳足迹：以中国上海TOD项目为例

《Green Energy and Resources》：Accounting the Life Cycle Carbon Footprint for TOD Project: An Example from the China SH TOD Project

本研究以西安SH轨道交通导向开发项目为案例，基于生命周期评估（LCA）理论构建了五个碳足迹计算模型，系统分析了TOD项目全生命周期的碳排放特征。结果显示，项目总碳排放299.02万吨，其中运营阶段占比89.41%（以电力消耗为主），通过四种居民出行情景模拟，累计碳减排203,600吨，减排效果指数6.81%。研究提出预制绿色建筑推广、公共交通优化等针对性减排策略，为双碳目标下的TOD项目可持续发展提供科学依据。

　　### 中文解读

#### 研究背景

随着全球变暖和城市环境退化成为各国面临的重大挑战，推动低碳城市建设成为国际社会普遍关注的议题。中国在2020年第七十五届联合国大会中宣布了“双碳”目标，即力争在2030年前实现碳排放达峰，2060年前实现碳中和。这一目标为中国城市化进程中的绿色转型提供了明确的方向。在这一背景下，以公共交通为导向的发展模式（Transit-Oriented Development，简称TOD）被视为推动城市绿色转型的关键策略之一。TOD不仅有助于提高土地利用效率，还能减少城市对高碳交通方式的依赖，如私人汽车和出租车，从而实现能源节约和碳排放减少的目标。

然而，尽管TOD在中国多个城市中被广泛推广，目前针对TOD项目的全生命周期碳足迹研究仍然较为有限。大多数现有研究集中在TOD在城市更新中的综合发展战略、交通可达性分析、发展效益与社会公平评估等方面，而较少关注TOD对能源节约和碳减排的具体贡献。此外，由于TOD涉及城市规划、交通系统和环境科学等多个学科领域，跨学科研究面临一定的挑战。因此，有必要构建一套适用于TOD项目的碳足迹评估体系，以更全面地理解其在全生命周期中的碳排放特征，并探索有效的减排路径。

#### 研究方法

本研究基于生命周期评估（Life Cycle Assessment，简称LCA）理论，结合国际标准ISO 14040，构建了适用于TOD项目的碳足迹计算模型。研究过程分为以下几个阶段：

1. **研究区域**
本研究选取了位于陕西省西安市的中国SH TOD项目作为案例。该项目位于地铁3号线二期与地铁12号线的交汇处，是西安首个在地铁上方建设的TOD项目，标志着西安正式进入TOD发展时代。项目总面积约为157,334.12平方米，总建筑面积约568,700平方米，规划住宅单元数量为2,416个，预计可容纳约7,732人。

2. **全生命周期碳足迹形成机制分析**
本研究明确了TOD项目的全生命周期碳足迹形成机制，包括碳排放和碳减排两个方面。碳排放主要来源于材料生产、运输、施工、运营和拆除回收等阶段，而碳减排则主要体现在居民出行方式的变化以及绿化碳汇的增加。通过文献综述、实地调查和专家访谈，本研究识别了各阶段的碳源和碳汇，并构建了相应的碳足迹评估模型。

3. **碳足迹计算模型构建**
本研究基于生命周期评估理论，构建了五种碳足迹计算模型，分别对应TOD项目的材料化阶段、运营阶段和拆除回收阶段。其中，材料化阶段的碳足迹计算模型主要基于“自上而下”的方法，通过项目预算文档获取人力资源、机械和材料的投入数据，并结合碳排放因子进行计算。运营阶段的碳足迹计算模型则基于四种能源类型（水、电、燃气和供暖）的碳排放因子，结合预测的能源消耗数据进行估算。此外，通过模拟四种居民出行情景，本研究还构建了交通碳减排模型，评估不同出行方式对碳排放的影响。

4. **碳足迹生命周期评估框架构建**
在明确了碳足迹形成机制和计算模型的基础上，本研究构建了适用于TOD项目的碳足迹生命周期评估框架。该框架包括四个阶段：目标与范围定义、清单分析、影响评估和结果解释。通过这一框架，可以系统地评估TOD项目的全生命周期碳排放情况，并为未来的低碳发展提供理论支持和实践指导。

#### 研究结果

通过对西安SH TOD项目的全生命周期碳足迹进行计算，研究得出以下关键结果：

- **全生命周期碳排放总量**
研究区域的总碳排放量约为299,020吨。其中，运营阶段的碳排放占比最高，达到89.41%；材料化阶段其次，占比9.51%；而拆除回收阶段的碳排放最低，仅占1.08%。这表明，TOD项目的运营阶段是其碳排放的主要来源，而电力消耗是运营阶段碳排放的主导因素，占总运营碳排放的81.15%。

- **碳减排效果评估**
基于四种居民出行情景的模拟，本研究评估了TOD模式对交通碳排放的减少效果。结果显示，交通方式的转变使得总碳减排量达到203,600吨，占全生命周期碳排放的6.81%。相比之下，传统住宅和商业项目的碳足迹在运营阶段持续增加，因此TOD模式的碳减排效果更为显著。

- **关键高排放阶段识别**
通过模型计算，研究识别了TOD项目生命周期中的关键高排放阶段。这些阶段主要集中在材料生产、运输和施工过程中，而运营阶段的高碳排放则主要源于电力消耗。因此，针对这些高排放环节，提出了一系列减排策略，如推广绿色建筑、采用预制构件、优化交通系统等。

#### 研究讨论

1. **敏感性分析**
本研究对TOD项目的碳排放进行了敏感性分析，以评估不同输入因素对碳排放的影响程度。结果显示，建筑材料对碳排放的影响最为显著，其中钢材的敏感性系数最高，达到0.3443。这表明，钢材的使用量是影响TOD项目碳排放的关键因素。此外，电力消耗对碳排放的影响也十分显著，其敏感性系数为0.8115，显示出其在运营阶段的重要性。相比之下，水、燃气和供暖的敏感性较低，对整体碳排放的影响较小。

2. **低碳策略建议**
为了进一步推动TOD项目的节能减排，本研究提出了以下策略：
- **强化运营阶段的能源节约和碳减排**
由于运营阶段的碳排放占比较高，特别是在电力消耗方面，因此，应重点加强运营阶段的能源管理。政府、企业和社区组织应协同合作，推动绿色低碳交通方式的发展，如增加公共交通投资、推广共享出行方式等。
- **推广预制建筑和绿色建筑**
预制建筑和绿色建筑在降低能源消耗和碳排放方面具有显著优势。研究表明，预制建筑相比现浇建筑可降低碳排放约10%-15%。此外，绿色建筑虽然在材料生产阶段的碳排放较高，但其在运营阶段的碳排放显著降低，长期效益远超初始成本增加。
- **优化交通系统**
优化TOD项目的交通系统是实现碳减排的重要手段。通过提升公共交通的运力和覆盖范围，以及降低私人车辆和出租车的使用率，可以有效减少交通相关的碳排放。同时，优化居民出行结构，提高公共交通的出行比例，也是实现低碳出行的关键。

#### 研究结论

本研究通过全生命周期视角，对西安SH TOD项目的碳足迹进行了系统分析，并构建了适用于TOD项目的碳足迹计算模型和评估框架。研究结果显示，该项目的全生命周期碳排放总量约为299,020吨，其中运营阶段的碳排放占比最高，约为89.41%。通过模拟四种居民出行情景，研究发现，交通方式的转变使得碳减排量达到203,600吨，占全生命周期碳排放的6.81%。这表明，TOD模式在降低交通碳排放方面具有显著优势。

此外，研究还识别了TOD项目生命周期中的关键高排放阶段，并提出了相应的减排策略。例如，优化建筑材料的使用、推广绿色建筑、提升公共交通的运力和覆盖范围等。这些策略有助于提高TOD项目的能源效率和碳减排效果。

尽管本研究取得了一定成果，但仍存在一些局限性。首先，碳排放因子的计算未考虑未来技术进步对碳排放的影响，如水电和风能的推广可能降低电力的碳强度。其次，由于人力和数据收集的限制，研究主要依赖于主数据，忽略了部分次级数据，可能导致一定的误差。最后，研究主要关注交通方式变化带来的碳减排效果，而未进行多因素影响评估，情景假设也存在一定主观性。

未来的研究可以进一步优化碳足迹计算模型，纳入更多影响因素，并结合人工智能技术，实现碳足迹评估的数字化和智能化发展。此外，还可以深入探讨TOD与传统项目在碳减排效果上的差异，以提供更全面的评估依据。通过这些努力，TOD项目有望在实现低碳发展方面发挥更大的作用，为中国的“双碳”目标提供有力支持。