一种基于线缆类物资的碳足迹计算方法与流程

1.本发明涉及碳足迹技术领域，具体涉及一种基于线缆类物资的碳足迹计算方法。


背景技术：

[0002]“碳足迹”一词来源于“生态足迹”，即以生态生产性土地面积表示人类生产消费活动造成的生态影响。目前，国内外许多学者都对“碳足迹”进行了研究，但仍缺乏一个普遍认同的定义。较为认同的碳足迹定义是由碳基金组织(carbon trust)提出的：某种产品或服务的碳足迹就是该产品在全生命周期过程中产生和排放的二氧化碳等温室气体的总量。量化各类活动对全球变暖的“贡献”非常必要。通常而言，量化的过程就是碳足迹的计算过程。对于供应链领域，在一条包含原材料供应商、制造商、销售商以及消费者的完整链条中，其各个环节都涉及到能源的消耗和二氧化碳的排放，甚至某些环节还是二氧化碳的排放大户。
[0003]
碳排放核算是有效开展各项碳减排工作、促进经济绿色转型的基本前提，是企业积极参与应对气候变化的重要支撑。而线缆产业作为我国经济建设的配套产业，广泛应用于国民经济各个领域，是现代经济和社会正常运转的保障。因此，找出线缆产品供应链潜在的减排环节和方式，对线缆企业碳中和目标的实现、碳交易市场的运行至关重要。碳足迹主要来自产品的生产转化活动，加强上下游企业衔接环节(运输和仓储活动)的协同管理被认为是有效减排方式。
[0004]
gb/t 24040中定义生命周期为产品系统中前后衔接的一系列阶段，包括从自然界或自然资源中获取原材料，直至最终处置。生命周期评价是对产品“从开始到结束”的全部过程(包括但不限于原材料获取、制造、运输、销售、使用以及废弃阶段过程)中所产生的碳排放总和进行计算，得到产品全生命周期温室气体排放的总量，即为产品碳足迹，以二氧化碳当量表示的产品系统温室气体排放量与清除量的总和。
[0005]
在现有关于产品碳足迹核算的研究中，常用的生命周期评价方法可以分为以下三类，(1)过程生命周期评价(process-based,plca)采用“自下而上”(bottom-up)模型，收集产品或服务在生命周期内所有的输入及输出数据，基于排放清单分析核算研究对象的总碳排放量和环境影响；(2)投入产出生命周期评价(input-output lca)采用的是“自上而下”(up-bottom)模型，引入经济投入产出表，克服过程生命周期评价方法中边界设定和清单分析存在的弊端，完整地核算产品或者服务的碳足迹；(3)混合生命周期评价将过程分析法和投入产出法相结合的生命周期评价方法，可以比较有针对性评价具体产品及其整个生命周期阶段。
[0006]
生命周期评价方法已经被广泛应用于制造业企业碳核算、碳盘查工作中，企业在量化核算基础之上，将持续推动全产业链的协同减排，而持续减排的过程中需要持续的碳披露，获得相关方，社会消费者各个相关方的信任。随着国内资源与环境要求的不断提高以及我国对出口产品绿色环保要求的日益严格，企业对于开展产品碳足迹评价的需求明显增加。通过开展碳足迹评价是有效降低碳排放行为的重要基础，能帮助企业辨识产品生命周
期中主要的温室气体排放过程，制定有效的碳减排方案。
[0007]
企业通过对线缆类物资进行全生命周期碳足迹评价，能够获得可信的单位产品碳排放信息，帮助企业有效应对绿色贸易壁垒，也可以使企业系统的认识到产品全生命周期各个过程的碳足迹贡献。通过构建基于生命周期评价的线缆产品碳足迹计算模型，识别企业产品供应链的重点减排环节，有的放矢地提出碳减排实施方案，协同供应链采取行动来降低整个供应链中的温室气体排放。可以有效提高线缆类物资碳足迹评价和通报的透明性和一致性，帮助企业、供应商及客户更好地了解线缆类物资碳排放情况，识别此类产品的减排机会，促进企业制定和实施贯穿产品生命周期的温室气体排放管理策略和行动。
[0008]
从产品的供应链层面进行温室气体排放管理已逐渐成为世界应对气候变化的共识。国外在碳足迹评估标准方面占主导权，国外碳足迹标识产品的发展随着产品碳足迹分析的发展和不断完善，很多企业已开始根据碳足迹分析结果，管理和优化生产运输流程，国际现行的iso14067、pas2050都是目前广泛采用的两项碳足迹核算与认证标准。国际现行的ul1582、ieee1138都是关于线缆类产品制造方面的标准，更多集中于对线缆类产品的生产、制造装配、使用等方面。碳标签是产品碳足迹评价结果的直观反映，是衡量绿色经济发展程度的重要表征参数，正在成为国际贸易进出口产品的必备证书。
[0009]
随着国外相继颁布产品碳足迹评价标准及相关的政策文件，中国对低碳发展和产品碳足迹评价标准的关注和认识日益增强。中国本土企业已渐渐开始积极实施碳足迹分析和碳足迹标识，越来越多的企业参与标准的制定，包括北京、上海、广东、成都等城市均发布多项产品碳足迹评价地方标准及团体标准。碳足迹标识节能环保在中国逐渐普及，该领域的法规和标准也正在逐步完善。产品碳足迹标识将协助消费者与生产者藉由生命周期内各阶段量化数据，了解温室气体在环境和经济面的影响，使企业能鉴定并优先处理具温室气体减量潜力的环节。
[0010]
目前，国内外研究者采用的碳足迹测算方法主要包括实测法、物料衡算法、基于过程的清单分析法(plca法)和基于经济投入产出的清单分析法(eio－lca法)。基于过程的清单分析法和基于经济投入产出的清单分析法都是以生命周期评价理论为基础的。
[0011]
实测法是通过对施工现场的生产过程进行实际测量，通过国家认定的计量设施对目标气体的流量、流速、浓度等进行测量，对能源、资源消耗的情况进行统计，从而获取最直观的数据。该方法采集到的数据精度较高，但由于施工现场的环境条件较为开放，可能会因为多种偶然因素的影响产生差异。物料衡算法基于质量守恒定律，根据原材料与产品之间的定量转化关系，研究生产过程中的碳排放量。
[0012]
投入产出法利用投入产出矩阵表建立数学模型，但对于具体的生产过程不做深入的分析，计算结果的精确与否取决于投入产出表的详细程度。因此该方法主要适用于宏观层面，例如工业、企业部门、政府组织等的碳足迹测算。
[0013]
基于过程的清单分析法将系统边界内研究的对象划分为不同的单元活动或过程，对其输入、输出进行分析，得出各阶段资源和能源的输入和输出的活动数据，采用“温室气体排放量＝活动数据
×
排放系数”计算出各单元过程或活动的排放量，其计算结果的准确性较高，多应用于微观层面的碳足迹测算。
[0014]
以上方法虽在某些方面可以参考，但由于线缆类物资使用过程与以原油为原料生产石化产品的生产工艺过程存在显著差异，而且涉及共生产品的碳排放划分，因此，线缆类
物资的碳足迹核算方法仍属空白，现有的方法不适用线缆类物资的碳足迹核算。


技术实现要素：

[0015]
根据以上技术问题，本发明选取过程生命周期评价方法对线缆产品供应链进行碳核算，结合线缆产品实际数据收集情况，建立基于全生命周期的线缆产品碳足迹核算模型。
[0016]
一种基于线缆类物资的碳足迹计算方法，具体流程包括：
[0017]
步骤1，在线缆类物资全生命周期内确定碳足迹的系统边界；
[0018]
步骤2，在系统边界内将碳足迹划分为原材料生产、原材料运输、产品生产、产品运输、产品使用以及产品回收利用阶段；
[0019]
步骤3，依据线缆类物资的生产工艺，确定各阶段的直接碳排放源和间接碳排放源；直接碳排放源：天然气、汽油等化石燃料；间接碳排放：净外购电力与净外购热力的使用造成的碳排放；
[0020]
步骤4，分别确定各阶段内的直接碳排放源的排放因子和间接碳排放源的排放因子；
[0021]
步骤5，利用直接碳排放源的排放因子和间接碳排放源的排放因子，构建碳排放核算模型；
[0022]
步骤6，不同应用场景下，利用各阶段的碳排放核算模型获得线缆类物资的碳足迹。
[0023]
所述原材料生产、产品生产考虑生产过程中能源损耗导致的温室气体排放，包括消耗天然气等化石燃料、外购电力以及外购热力，计算如下：
[0024]c生产
＝c
原材料生产
+c
产品生产
＝e
燃烧
+e
外购电
+e
外购热
ꢀꢀ
(1)
[0025]
其中：c
生产
为线缆产品生产过程中的温室气体排放总量，c
原材料生产
为原材料生产阶段温室气体排放量，c
产品生产
为产品生产阶段温室气体排放量，e
燃烧
为单元过程化石燃料燃烧温室气体排放量，e
外购电
为单元过程电力消耗温室气体排排放量，e
外购热
为单元过程热力消耗温室气体排放量。
[0026]
所述化石燃料燃烧排放温室气体排放量计算如下：
[0027]e燃烧
＝∑i∑jad
i,j
×
ef
i,j
ꢀꢀ
(2)
[0028]
ad
i,j
＝fc
i,j
×
ncv
i,j
(3)
[0029]
efi＝cci×
αi×
ρ
ꢀꢀ
(4)
[0030]
其中：ad
i,j
为单元过程化石燃料燃烧活动水平数据，是单元过程i燃烧的第j种化石燃料燃烧的热量，ef
i,j
为单元过程i燃烧的第j种化石燃料的排放因子，fc
i,j
为化石燃料的消费量，ncv
i,j
为化石燃料的低位热值，cc
i,j
为化石燃料i的单位热值含碳量，αi为化石燃料i的碳氧化率，ρ为二氧化碳与碳的分子量之比，取值为44/12；
[0031]
外购电力温室气体排放计算如下：
[0032]e外购电
＝∑iad
外购电,i
×
ef
电,i
ꢀꢀ
(5)
[0033]
其中：e
外购电
为单元过程电力消耗温室气体排排放量，ad
外购电,i
为各电力消耗单元过程的电力消耗量，ef
电,i
为各电力消耗单元过程的电力排放因子；
[0034]
外购热力温室气体排放计算如下：
[0035]e外购热
＝∑iad
外购热,i
×
ef
热,i
ꢀꢀ
(6)
[0036]
其中：e
外购热
为单元过程热力消耗温室气体排放量，ad
外购热,i
为各热力消耗单元过程的热力消耗量，ef
热,i
为各热力消耗单元过程的热力排放因子，i为单元过程。
[0037]
所述原材料运输、产品运输即从原材料供应商到生产商的供货过程、生产商到销售商的分销过程以及产品从销售商到消费者手中的过程，所述原材料运输、产品运输考虑运输过程中使用不同车型的交通工具、运输公里数以及运输货物吨数而导致的温室气体排放。具体计算如下：
[0038]c运输
＝m
载重
×s×
ef
运输方式
ꢀꢀ
(7)
[0039]
其中：c
运输
为线缆产品运输过程中的温室气体排放总量，m
载重
为运输载重吨数，s为运输公里数，ef
运输方式
为运输方式碳排放因子。
[0040]
线缆产品使用过程中，导致温室气体排放的能源消耗有两种：直接消耗与间接消耗，直接消耗指线缆产品在使用过程中消耗的电能；间接消耗指施工和敷设线缆时消耗电能所导致的温室气体排放，具体计算见公式(5)；线缆产品回收利用过程中，导致温室气体排放的能源消耗为电力消耗，具体计算见公式(5)。
[0041]
一种基于全生命周期线缆类物资碳足迹核算模型，线缆类产品碳排放的计算方法，具体如下：
[0042][0043]
其中：cfp为碳足迹，p为活动水平数据，q为排放因子，gwp为全球变暖潜势值。
[0044]
本发明的有益效果为：本发明对线缆类产品生产过程碳排放源及其碳排放情况进行深入分析，建立线缆类物资碳足迹计量模型，实现线缆类物资碳足迹核算，对线缆企业正确核算产品碳足迹具有现实意义和实用价值。
[0045]
本发明的线缆产品生命周期评价是以具体型号电线电缆产品为研究对象，以生命周期评价方法为研究方法，分析了线缆产品从原材料生产至产品报废全生命周期的能源消耗类型，如图1所示，了解线缆产品从生产到最终消费及废弃物处理过程对应的作业环节，包括从原材料获取，通过制造、分销和零售，到客户使用，以及最终处置或再生利用整个过程的碳排放。
附图说明
[0046]
图1为本发明流程图。
[0047]
图2为本发明线缆产品生命周期系统边界图。
具体实施方式
[0048]
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚完整地描述：
[0049]
各环节主要考虑消耗天然气、汽油、柴油等化石燃料、外购电力以及外购热力导致的温室气体的间接排放和直接排放，相关化石燃料排放因子来源于《能源报表制度》(国家统计局制定天津市统计局补充、印制)、《综合能源计算通则》(gb/t 2589-2020)和《省级温
室气体清单编制指南(试行)》等文件，电网供电排放因子取值来源《企业温室气体排放核算方法与报告指南发电设施》(环办气候〔2021〕9号)，如表1所示。热力排放因子取值来源《国家发改委》公布的各行业核算指南；汽油货车运输碳排放因子来源于ceads数据库。
[0050]
表1常用化石燃料相关参数推荐值
[0051]
tab.1 recommended values for parameters related to commonly used fossil fuels
[0052][0053]
一种基于线缆类物资的碳足迹计算方法，包括：
[0054]
步骤1，在线缆类物资全生命周期内确定碳足迹的系统边界；如图2
[0055]
步骤2，在系统边界内将碳足迹划分为原材料生产、原材料运输、产品生产、产品运输、产品使用以及产品回收利用阶段；
[0056]
步骤3，依据线缆类物资的生产工艺，确定各阶段的直接碳排放源和间接碳排放源；直接碳排放源：天然气、汽油等化石燃料；间接碳排放：净外购电力与净外购热力的使用造成的碳排放：
[0057]
所述原材料生产、产品生产考虑生产过程中能源损耗导致的温室气体排放，包括消耗天然气等化石燃料、外购电力以及外购热力，计算如下：
[0058]c生产
＝c
原材料生产
+c
产品生产
＝e
燃烧
+e
外购电
+e
外购热
ꢀꢀ
(1)
[0059]
其中：c
生产
为线缆产品生产过程中的温室气体排放总量，c
原材料生产
为原材料生产阶段温室气体排放量，c
产品生产
为产品生产阶段温室气体排放量，e
燃烧
为单元过程化石燃料燃烧温室气体排放量，e
外购电
为单元过程电力消耗温室气体排排放量，e
外购热
为单元过程热力消耗温室气体排放量。
[0060]
所述化石燃料燃烧排放温室气体排放量计算如下：
[0061]e燃烧
＝∑i∑jad
i,j
×
ef
i,j
ꢀꢀ
(2)
[0062]
ad
i,j
＝fc
i,j
×
ncv
i,j
ꢀꢀ
(3)
[0063]
efi＝cci×
αi×
ρ (4)
[0064]
其中：ad
i,j
为单元过程化石燃料燃烧活动水平数据，是单元过程i燃烧的第j种化石燃料燃烧的热量，ef
i,j
为单元过程i燃烧的第j种化石燃料的排放因子，fc
i,j
为化石燃料的消费量，ncv
i,j
为化石燃料的低位热值，cc
i,j
为化石燃料i的单位热值含碳量，αi为化石燃料i的碳氧化率，ρ为二氧化碳与碳的分子量之比，取值为44/12；
[0065]
外购电力温室气体排放计算如下：
[0066]e外购电
＝∑iad
外购电,i
×
ef
电,i
ꢀꢀ
(5)
[0067]
其中：e
外购电
为单元过程电力消耗温室气体排排放量，ad
外购电,i
为各电力消耗单元过程的电力消耗量，ef
电,i
为各电力消耗单元过程的电力排放因子；
[0068]
外购热力温室气体排放计算如下：
[0069]e外购热
＝∑iad
外购热,i
×
ef
热,i
ꢀꢀ
(6)
[0070]
其中：e
外购热
为单元过程热力消耗温室气体排放量，ad
外购热,i
为各热力消耗单元过程的热力消耗量，ef
热,i
为各热力消耗单元过程的热力排放因子，i为单元过程。
[0071]
所述原材料运输、产品运输即从原材料供应商到生产商的供货过程、生产商到销售商的分销过程以及产品从销售商到消费者手中的过程，所述原材料运输、产品运输考虑运输过程中使用不同车型的交通工具、运输公里数以及运输货物吨数而导致的温室气体排放。具体计算如下：
[0072]c运输
＝m
载重
×s×
ef
运输方式
ꢀꢀ
(7)
[0073]
其中：c
运输
为线缆产品运输过程中的温室气体排放总量，m
载重
为运输载重吨数，s为运输公里数，ef
运输方式
为运输方式碳排放因子。
[0074]
线缆产品使用过程中，导致温室气体排放的能源消耗有两种：直接消耗与间接消耗，直接消耗指线缆产品在使用过程中消耗的电能；间接消耗指施工和敷设线缆时消耗电能所导致的温室气体排放，具体计算见公式(5)；线缆产品回收利用过程中，导致温室气体排放的能源消耗为电力消耗，具体计算见公式(5)。
[0075]
步骤4，分别确定各阶段内的直接碳排放源的排放因子和间接碳排放源的排放因子；
[0076]
步骤5，利用直接碳排放源的排放因子和间接碳排放源的排放因子，构建碳排放核算模型；综合以上各环节的分析，得出线缆类产品碳排放的计算方法，具体如下：
[0077][0078]
其中：cfp为碳足迹，p为活动水平数据，q为排放因子，gwp为全球变暖潜势值。
[0079]
步骤6，不同应用场景下，利用各阶段的碳排放核算模型获得线缆类物资的碳足迹。
[0080]
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本发明提到的各个部件为现有领域常见技术，本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。