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关于碳足迹的概念、核算及标准,这篇总结终于讲透了!

发布日期:2022-04-07 作者: 点击:

碳足迹的概念


“碳足迹”的概念源自于“生态足迹”,主要以二氧化碳排放当量(CO2 equivalent,简写成CO2eq)表示人类的生产和消费活动过程中排放的温室气体总排放量。相较于单一的二氧化碳排放,碳足迹是以生命周期评价方法评估研究对象在其生命周期中直接或间接产生的温室气体排放,对于同一对象而言,碳足迹的核算难度和范围要大于碳排放,其核算结果包含着碳排放的信息。关于“碳足迹”的准确定义和理解仍在不断发展和完善,不同的学者或者组织,对于“碳足迹”的概念和内涵各有侧重,其中学者更多从生命周期评价角度来定义,而机构组织则主要按照其评价对象背景和职能来定义,表1-1和1-2分别汇总了学者和组织机构对于“碳足迹”的概念和定义。目前碳足迹可以按照其bob综合层面(分析尺度)分成“国家碳足迹”、“城市碳足迹”、“组织碳足迹”、“企业碳足迹”、“家庭碳足迹”、“产品碳足迹”以及“个人碳足迹”。


“产品碳足迹”是指某一产品在其生命周期过程中所导致的直接和间接的CO2及其他温室气体(以CO2排放当量的形式表示)排放总量。


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碳足迹的核算方法


生命周期评价方法(Life cycle assessment,LCA)作为一种评价工具,主要bob综合于评价和核算产品或服务整个生命周期过程,即从摇篮到坟墓的能源消耗和环境影响。从摇篮到坟墓一般指的是从产品的原材料收集到生产加工、运输、消费使用及Z终废弃物处置(ISO,1998)。目前比较常用的生命周期评价方法可以分为下列三类(依据方法的系统边界设定和模型原理):


(1)过程生命周期评价(Process-based,PLCA),该方法是Z传统的生命周期评价法,同时仍然是目前Z主流的评价方法(ISO,199SETAC,1993,1998)。根据ISO颁布的《生命周期评价原则与框架》(ISO14040)(ISO,1998),该方法主要包括四个基本步骤:目标定义和范围的界定、清单分析、影响评价和结果解释,而每个基本步骤又包含一系列具体的步骤流程。过程生命周期评价方法,采用“自下而上”(bottom-up)模型,基于清单分析,通过实地监测调研或者其实他数据库资料(二手数据)收集来获取产品或服务在生命周期内所有的输入及输出数据,来核算研究对象的总的碳排量和环境影响。对于微观层面(具体产品或服务方面)的碳足迹计算,一般釆用过程生命周期法居多。该方法优势在于能够比较精确地评估产品或服务的碳足迹和环境影响,且可以根据具体目标设定其评价目标、范围的精确度。但是由于其边界设定主观性强以及截断误差等问题,其评价结果可能不够准确,甚至出现矛盾的结论。


(2)投入产出生命周期评价(Input-outputLCA,I-OLCA):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,引入了经济投入产出表,这个方法又称为经济投入产出生命周期评价(Economicinput-outputLCA,EIO-LCA)。此方法主要采用的是“自上而下”(up-bottom)模型,在评估具体的产品或服务的环境影响时,首先‘自上’表示需要先核算行业以及部门层面的能源消耗和碳排放水平,此步骤需要借助于间隔发表(非连年发表)的投入产出表,然后再根据平衡方程来估算和反映经济主体与被评价的对象之间的对应关系,依据对应关系和总体行业或部门能耗进行对具体产品的核算。该方法一般适用于宏观层面(如国家、部门、企业等)的计算,较少bob综合于评价单一工业产品。该方法优势在于能够比较完整地核算产品或者服务的碳足迹和环境影响。但是该方法的评估受到投入产出表的制约,一方面时效性不强,因为该表间隔数年定期发布,另外表中的部门不一定能够很好与评价对象相互对应,故而一般无法评价一个具体产品,同时也不能够完整核算整个产品生命周期的排放(运行使用和废气处理阶段均不核算)。


(3)混合生命周期评价(Hybrid-LCA,HLCA),指的是将过程分析法和投入产出法相结合的生命周期评价方法,按照两者结合方式,目前可以按照其混合方式将其划分为三种生命周期评价模型:(A)分层混合、(B)基于投入产出的混bob综合(C)集成混合。总体来讲,该方法的优势在于不但可以规避截断误差,又可以比较有针对性评价具体产品及其整个生命周期阶段(使用和废弃阶段)。但是前两种模型易造成重复计算,并且不利于投入产出表的系统分析功能的发挥;而Z后一种模型则由于难度较大,对数据要求较高,尚且停留于假说阶段。


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需要定量评估产品碳足迹核算标准对于碳足迹的影响,以具体产品为研究对象,选取的传统的过程生命周期评价方法较为恰当。

产品碳足迹核算标准


由于许多国家或组织均开发并出台了针对不同系统层级的碳足迹核算标准,所以目前碳足迹标准种类较多。首先根据评估对象的系统层级,碳足迹标准大致可以分为了三个层级,


(1)国家、部门或者地域层级,国际比较bob综合的主要是《IPCC国家温室气体清单指南》(IPCC,2006)以及《ICLEI城市温室气体清单指南》(ICLEI,2009);


(2)企业、组织活动层级,主要包括《温室气体核算体系:企业核算与报告标准》(WRI,WBCSD,2004)以及《ISO14064标准系列》(ISO,2006);


(3)在产品层级,主要的国际标准主要有三个:《PAS2050:2011产品与服务生命周期温室气体排放的评价规范》(BSI.,2011)、《产品生命周期核算与报告标准》(GHGP rotocol)(WRI,WBCSD,2011)以及《ISO14067产品碳足迹量化与交流的要求与指导技术规范》(ISO,2013)。

产品碳足迹国际标准


目前,在全球范围内受到公认并且bob综合相对广泛的有三个国际标准,三个标准的简称、标准封面、发布单位名称和发布时间如图所示:


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PAS2050,全称“PAS2050:2011产品与服务生命周期温室气体排放的评价规范”;其标准配的指导标准PASguide的全称为“GuidetPAS2050:2011:如何核算产品碳足迹、识别热点和减少供应链的碳排放”。PAS2050是世界上首例针对产品碳足迹的核算标准,为企业提供了一个一致的方法评估产品生命周期内温室气体的排放(Sinden,2009),如图2-1所示,该标准首版由英国标准协会(BSI)编制,于2008年10月29日发布。该标准的Z初发起者是由英国环境、食品和乡村事务部(Defra)和英国碳信托(Carbon Trust)两个组织联合发起的。该标准主要bob综合于对产品和服务在整个生命周期(fullife-cycle)中所产生的温室气体排放量进行核算与评估,这里的全生命周期(fullife-cycle)指的是产品从原材料的收集到产品的加工生产、后期产品的市场分配和销售、消费者使用以及产品废弃后废弃物处理的全过程。2011年,PAS2050的修订版出台,相较于2008年的首版,其更具有针对性并且适用范围更加广泛的组织机构。


GHGProtocol全称为“产品生命周期核算和报告标准”,其发布单位如图2-1所示,是由两个组织(WRI和WBCSD)联合制定,正式发表于2011年10月,是一项面向公众开放的标准。GHGProtocol标准是根据生命周期评价标准(ISO14044)制定的,是用于评测产品的生命周期碳排放的报告,旨在帮助企业或组织针对产品设计、制造、销售、购买以及消费使用等等环节制定相应的碳减排策略。早在2010年,GHGProtocol标准草案就已经出台,并且经过60家公司进行试用和测试,在关于碳足迹核算的规定、要求和指导等方面,GHGProtocol被认为是Z为详细和清晰的。


ISO14067,是国际标准化组织(ISO)根据PAS2050标准发展而来,其全称比较简单直观,就叫“产品碳足迹”,2012年10月4日,在国际标准化组织的官网上,该标准的草案版被公布,该标准提供了产品碳足迹核算Z基本的要求和指导,被认为是更具普遍性的标准,其正式版本发布于2013年。在ISO14067中,产品碳足迹的定义为:基于生命周期法评估得到的一个产品体系中对温室气体排放和清除的总和,以二氧化碳当量(CO2eq)表示其结果。ISO14067规定研究目标必须说明开展研究的原因,预期的bob综合以及观众(Soodeeta1.,2013)。ISO14067标准颁布之后,其它产品碳足迹的相关标准将被终止使用或者根据此国际标准进行修正。


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国际标准的发展历程和相互关系


三个产品碳足迹国际标准的发展历程和相互关系如图所示。国际标准化组织(ISO)于2006年发布了ISO14040,ISO14044两个标准,为生命周期评价(LCA)的提供了基本框架结构和概念,为其他碳足迹的核算以及核算标准的建立奠定了基础。


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2008年发布的PAS2050,将生命周期评价(LCA)概念引入后,又对温室气体(GHG)白勺排放与消除过程进行了一定的细化,在旧版的基础上,PAS2050(2011)又新增了补充要求,这些要求有助于加强PAS2050与其他标准的一致性。PAS2050guide与PAS2050的关系就像是ISO14044与ISO14040的关系一样,前两者都是在后两者的基本框架和原则下,又进一步提供了关于具体内容的详细补充与操作指导。PAS2050本身内容己经比较详细,PAS2050guide则是按照实际计算和操作处理的先后顺序及具体方式给出更详细清晰的指导。


2011年出台的GHGProtocol,借鉴了PAS2050(2008)的内容,并且同样增添了补充性的条款要求,同时还细化并强调了一些被ISO14044和PAS2050忽视的概念阐述,如关于产品“功能单位”以及“基准流”详细定义方式和概念等。PAS2050以及GHGProtocol在系统边界设定步骤上(即是否考虑和核算某项排放、过程与贡献时),同时要求:不仅要根据生命周期评价方法(LCA)来设定,同时应当考虑“归因过程”(attributable process),即依据归因方式(追溯排放的起因和源头)而非仅仅采用结果方法(仅依据Z终的排放结果)来设定系统边界。


2013年正式出台的ISO14067,从Z初构建到正式出台历时4年,是国际标准化组织(ISO)依据PAS2050标准发展而来,Z初草案是环境管理技术委员会US0/TC207)在2009年6月提出,而后2012年10月,ISO官方网站上公布了国际标准草案版。ISO14067的主体部分是依照ISO14040和ISO14044提出的生命周期评价的基本步骤和框架,其中有两个小章节则部分引用和参照了前面所介绍的两个标准:“特殊过程的处理”是来自于PAS2050(2011),“回收分配”是来源于GHGProtocol。从整个产品碳足迹的发展历程看来,在ISO14040和ISO14044提供的生命周期评价的基本框架和原则之上,PAS2050首先提出来专门针对产品碳足迹核算的相关规范,可视作产品碳足迹标准的始祖。GHGProtocol则是在前面两者的基础上,更加完善补充了前面两者的不足,主要目的为企业,公司核算产品碳足迹的提供详细指导和规范,相对来说,更加针对性服务于企业的商业目标。在前面三个碳足迹标准的基础上,ISO14067出台,其步骤和结构实质上与生命周期评价(LCA)基本一致,内容上部分参考了前面的三套标准,不过它的出台与发布使得产品碳足迹核算的全球影响力得到了提高。

产品碳足迹标准结构


按照生命周期评价的基bob综合法步骤,对三个产品碳足迹标准的具体结构安排和核算步骤如图所示,从图中可以更加清晰地看到各标准的结构安排与特点,相互关系以及不同之处。


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ISO14067是以ISO14040和ISO14044为基础,发展制定的专门针对于产品碳足迹的生命周期评价标准,因此其核算步骤与生命周期评价的四个基本步骤保持一致,但是在各步骤的具体内容上有一定的调整:


(1)目标和范围界定,该标准特别强调产品种类规范(Prouduct Category Rules,简称PCR),即针对每一类产品,应当依据或建立专门的PCR进行目标和边界设定;


(2)清单分析,该标准针对碳足迹计算,在ISO14040和ISO14044的基础上增添了相关特殊碳排放过程的处理规定,比如清单中是否应当包含生物碳、化石碳和土壤碳,以及如何具体核算;


(3)影响评价,由于该标准是仅仅针对性评估碳足迹的环境影响,因此对于生命周期过程中引起的其他多种环境影响的处理(如归一化,特征化,加权等),在此标准中不再考虑和涉及,即在此仅涉及两个步骤:一是将之前计算得到的温室气体排放乘以相应的全球变暖潜能值(GWP)以得到各种温室气体排放的二氧化碳当量,二是将所有温室气体排放的二氧化碳当量进行加和,得到Z后的碳足迹;


(4)结果解释,该标准于这一步骤上基本上与生命周期评价的第四步骤内容一致。


PAS2050guide和GHGProtocol两个标准则是将生命周期评价的步骤的位置、一些相对宽泛的术语和概念进行了一些调整与修改,使其更加直观明确,并有利于针对产品碳足迹评价的实际操作与执行。PAS2050guide重新划分评价步骤,从清单分析环节将数据收集以及其质量控制的内容剥离出来,单独成章;而清单分析中的剩下的排放计算以及后一步的影响评价则被合并为一个步骤——“碳足迹计算”,名称上更简单清晰和具体,同时如此划分也更利于对于计算环节的指导。GHGProtocol则是在步骤上的划分更加细致清晰,将产品碳足迹的核算工作所需处理的重点环节一步一步展开,一共分成了12个步骤,每一个步骤再配以具体的规定和详细的图例进行阐述和指导。

产品碳足迹标准特征分析


基于对标准的解读和梳理,在此从标准的服务对象、概念规定、方法及参数等相应规定和指导作用等方面对三个标准的主要特征进行一定的总结。


PAS2050的服务对象,虽然偏重于商业认证(企业),但也可以服务于消费者和组织等其他bob综合,该标准具备良好的实用性,主要体现概念的清晰和简洁以及指导的具体与细致,具体表现在三个方面:


(1)概念方面:该标准概念上更加简单明确,例如,在数据类型的选择中,并非像其他标准那样按照直接测量和间接获取的数据获取方式来对数据进行分类,而是直接针对计算需要采用的活动数据(activity data,简称AD)和排放因子(emission factor,简称EF)进行明确规定:活动数据多为初级数据而排放因子多为次级数据,这样的规定让标准的操作使用人员更容易理解并执行数据收集工作。


(2)方法层面:该标准的在方法上提供的指导相对具体细致,例如对于产品延迟排放(在使用过程或废弃物处置过程的排放)的加权平均影响的计算,三个标准中只有PAS2050给出了具体的核算方法公式,尽管此点在Z新的PAS(2011版)中己经不再强制性要求。


(3)参数层面:该标准提供的参数都是有具体值和指标的,如截断规则(过程或物质排放超过总共排放的1%则应当包含并核算)、初级(直接观测)数据应当在数据收集中占的比例(如不小于10%)等等。综上所述,PAS2050对于标准的使用人员而言,是一个非常实用且容易执行的标准。


GHGProtocol主要是服务于公司企业的商业目标,该标准概念全面并且具备比较强的灵活性,主要表现在以下两个方面:


(1)概念层面:该标准概念全面并且分类精细。例如分析单位可以分为两类:基准流和功能单位,前者为中间产品的分析单位,而后者则作为Z终产品的分析单位。该表中中的数据可分为3大类型:直接测量数据(按照其获取方式定义:直接观测或测量)、活动数据(activity data&AD)和排放因子(emission factor&EF),其中活动数据(AD)又包括过程和财务两种类型,而排放因子(EF)又包括由投入产出法计算得到的和过程生命周期评价计算得到两种类型。再例如,不确定性包括3种类型:参数、场景和模型不确定性。其中参数的不确定又包括四类参数的不确定性:直接测量数据、活动数据、排放因子以及全球变暖潜能(GWP)值。在目前的三个产品碳足迹标准中,GHGProtocol的概念和分类是Z为细致全面的。


(2)方法层面:该标准在数据收集、计算等方法上面相对开放灵活,选择性强。例如对于数据收集中,优先选取的数据的参考标准和考虑(非排放)因素:高成本或者对公司来说具有重大战略意义的过程,皆可以作为优先选项进行数据收集工作。该标准的截断规则规定:可以将对于某一个过程,生命周期某一个阶段或者全生命周期的总质量、体积或着碳排放而言不重要的排放源排除在外。从这个规定可以看出对于“不重要”的定义和参考方式很灵活多变,是基于具体核算目的而定。综上所述,GHGProtocol在具体操作层面非常灵活,可以让企业针对自身核算的商业目的比较自由地选取需要核算的过程和排放源,但是同时由于限制少,不可避免地会增加核算的主观性,也有可能会造成对比性相对降低。


ISO14067标准,因由国际标准化组织(ISO)制定出台,具有一定的普适性,其服务对象不仅包括是商业认证和目标,也包括个人的科研工作等。


(1)概念层面,该标准建立在ISO14040和ISO14044的生命周期评价的基本步骤和框架基础上,省略了部分生命周期影响评价(LCIA)的内容,同时添加了处理碳排放的特殊过程的相关指导,增强标准的针对性和目的性。


(2)方法和参数层面,ISO14067目前缺乏在很多方面缺乏明确的方法参考和定量的参数规定(例如关于含碳产品延迟排放的影响,该标准规定产品延迟10年以上的排放,应当考虑延迟时间的影响,但是却没有提供任何核算方法,只要求如果核算请列举使用的方法),甚至在有些方面(如是否考虑固定资产的影响)缺乏相关的阐释和描述,这就给标准使用人员,尤其是没有受到过严格培训的人员的标准使用带来了较大的困难,使其在解读过程中产生歧义而Z终引起计算结果的不确定性。因此,ISO14067标准对于产品碳足迹核算的实际指导性较PAS2050和GHGProtocol而言稍弱。


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