第二章碳排放計(jì)算理論CHAPTER2.THEORIE2022年8月30日本章導(dǎo)讀緒論中我們學(xué)習(xí)了碳排放的相關(guān)基本概念，了解了當(dāng)前全球范圍內(nèi)的碳排放現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)。為了實(shí)現(xiàn)我國(guó)“雙碳”戰(zhàn)略目標(biāo)、實(shí)現(xiàn)建筑業(yè)綠色低碳轉(zhuǎn)型，很重要的一項(xiàng)工作是對(duì)碳排放水平進(jìn)行量化。為此，本章圍繞生命周期評(píng)價(jià)理論，介紹碳排放計(jì)算的基本理論與方法，為后續(xù)課程中建筑碳排放的計(jì)量分析做好理論鋪墊。生命周期評(píng)價(jià)基于過(guò)程的碳排放計(jì)算方法碳排放的混合式04計(jì)算方法碳排放的實(shí)測(cè)法2.1生命周期評(píng)價(jià)■生命周期評(píng)價(jià)(lifecycleassessment,LCA)的產(chǎn)生背景隨著全球工業(yè)化發(fā)展，進(jìn)入自然生態(tài)環(huán)境的廢物和污染物越來(lái)越多，超出了自然界本身的消化吸收能力，對(duì)環(huán)境和人類健康造成極大影響。同時(shí)工業(yè)化也將使自然資源的消耗超出其恢復(fù)能力，進(jìn)而破壞全球生態(tài)環(huán)境平衡、引發(fā)資源與能源危機(jī)。因此，人們?cè)絹?lái)越希望有一種方法可對(duì)其所從事各類活動(dòng)的資源消耗和環(huán)境影響做一個(gè)徹底、全面、綜合的分析，評(píng)估產(chǎn)品在其整個(gè)生命周期中對(duì)環(huán)境的影響，以便尋求機(jī)會(huì)采取對(duì)策減輕人類對(duì)環(huán)境的影響。生命周期評(píng)價(jià)就是國(guó)際上普遍認(rèn)同的為達(dá)到上述目的的方法，是一種用于評(píng)價(jià)產(chǎn)品或服務(wù)相關(guān)的環(huán)境因素及其整個(gè)生命周期環(huán)境影響的工具。2.1生命周期評(píng)價(jià)□1969年，美國(guó)中西部研究所(MRI)針對(duì)可口可樂(lè)公司的飲料容器從原材料采掘到廢棄物最終處理的全過(guò)程，進(jìn)行跟蹤與定量分析?！?0年代中期，部分國(guó)家的政府機(jī)構(gòu)開(kāi)始積極支持并參與LCA的研究，并且將研究的重點(diǎn)從單個(gè)產(chǎn)品的分析評(píng)價(jià)轉(zhuǎn)移到更大的系統(tǒng)目標(biāo)上?！?0年代初，由于缺乏統(tǒng)一的研究方法和缺少可靠的數(shù)據(jù)等原因，LCA受關(guān)注程度大幅下降?！?984年，瑞士聯(lián)邦材料測(cè)試與研究實(shí)驗(yàn)室為瑞士環(huán)境部開(kāi)展了一項(xiàng)有關(guān)包裝材料的研究，首次采用了健康標(biāo)準(zhǔn)評(píng)估系統(tǒng)，為后來(lái)生命周期評(píng)價(jià)方法的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。2.1生命周期評(píng)價(jià)□1993年，美國(guó)環(huán)保局出版《清單分析的原則與指南》,對(duì)生命周期清單分析的框架進(jìn)行了系統(tǒng)性的描述。□1997年以來(lái)，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織制定和發(fā)布了關(guān)于LCA的ISO14040系列標(biāo)準(zhǔn)并歷經(jīng)多次更新，成為了國(guó)際上環(huán)境管理和產(chǎn)品設(shè)計(jì)的一個(gè)重要支持工具，生命周期評(píng)價(jià)的研究和應(yīng)用也進(jìn)入了一個(gè)全新的時(shí)代。2.1生命周期評(píng)價(jià)物料的獲取及處理，產(chǎn)品制造、運(yùn)輸、使用和維護(hù)，到最收回或是最終處置的所有階段。而生命周期評(píng)價(jià)會(huì)考慮所有產(chǎn)品相關(guān)產(chǎn)業(yè)中使用的能源和材料，并計(jì)算出對(duì)環(huán)境的排放量，進(jìn)而評(píng)估對(duì)環(huán)境的潛在影響(包括能源使用、資源的耗用、污染排放等),最終目的是為了記錄并改善產(chǎn)品對(duì)環(huán)境的負(fù)面影響。2.1生命周期評(píng)價(jià)口聚焦性：LCA以環(huán)境為焦點(diǎn)，關(guān)注產(chǎn)品系統(tǒng)中的環(huán)境因素與環(huán)境影響，通常不考慮經(jīng)濟(jì)和社會(huì)因素及其影響。但LCA可通過(guò)與其他方法結(jié)合實(shí)現(xiàn)更廣泛的評(píng)價(jià)?？诜磸?fù)性：LCA是一種反復(fù)的技術(shù)，其每個(gè)階段都使用其他階段的成果?？谡w性：對(duì)研究對(duì)象的評(píng)價(jià)范圍必須是一個(gè)完整的過(guò)程，盡量做到不缺少環(huán)節(jié)?？陉P(guān)聯(lián)性：產(chǎn)品系統(tǒng)的各組成和過(guò)程之間存在密切的相互關(guān)聯(lián)及相互制約關(guān)系?？诮Y(jié)構(gòu)性：需根據(jù)研究對(duì)象在不同階段的環(huán)境影響特征表現(xiàn)，具體分析各階段的資口動(dòng)態(tài)性：充分考慮研究對(duì)象以及其生產(chǎn)工藝流程等的特征變化，使用適宜的、合口定量化：LCA是一種以量化指標(biāo)計(jì)算為基礎(chǔ)的評(píng)價(jià)方法。2.1生命周期評(píng)價(jià)LCA將產(chǎn)品的生命周期作為產(chǎn)品系統(tǒng)進(jìn)行模擬，該系統(tǒng)具有一個(gè)或多個(gè)特定功能。一個(gè)產(chǎn)品系統(tǒng)的基本性質(zhì)取決于它的功能，而不能僅從最終產(chǎn)品的角度來(lái)表述。系統(tǒng)環(huán)境系統(tǒng)環(huán)境系統(tǒng)邊界其他系統(tǒng)原材料獲取運(yùn)輸與配送產(chǎn)品流產(chǎn)品生產(chǎn)基本流再生利用與再使用廢物處置產(chǎn)品使用2.1生命周期評(píng)價(jià)2.1.2產(chǎn)品系統(tǒng)與單元過(guò)程產(chǎn)品系統(tǒng)可進(jìn)一步分解為單元過(guò)程。單元過(guò)程是指進(jìn)行生命周期清單分析時(shí)為量化輸入和輸出數(shù)據(jù)而確定的最基本部分。單元過(guò)程之間通過(guò)中間產(chǎn)品流和(或)待處理的廢物質(zhì)流相聯(lián)系，與其他產(chǎn)品系統(tǒng)之間通過(guò)產(chǎn)品流相聯(lián)系，與環(huán)境之間通過(guò)基本流相聯(lián)系。將一個(gè)產(chǎn)品系統(tǒng)劃分為單元過(guò)程，有助于識(shí)別產(chǎn)品系統(tǒng)的輸入與輸出。單元過(guò)程邊界的確定取決于為滿足研究目的而建立的模型的詳細(xì)程度。輸入流輸入流輸入流輸入流單元過(guò)程中間流單元過(guò)程中間流單元過(guò)程輸出流輸出流輸出流2.1生命周期評(píng)價(jià)生命周期評(píng)價(jià)框架生命周期評(píng)價(jià)框架目標(biāo)范圍定義直接應(yīng)用產(chǎn)品開(kāi)發(fā)與改進(jìn)戰(zhàn)略規(guī)劃公共政策制定產(chǎn)品營(yíng)銷影響評(píng)價(jià)清單定義結(jié)果解釋2.1生命周期評(píng)價(jià)目標(biāo)范圍是對(duì)LCA研究的目標(biāo)和范圍進(jìn)行界定。目標(biāo)定義主要說(shuō)明進(jìn)行LCA的原因和應(yīng)用意圖，范圍界定則主要描述所研究產(chǎn)品系統(tǒng)的功能單位、系統(tǒng)邊界、數(shù)據(jù)分配程序、數(shù)據(jù)要求及原始數(shù)據(jù)質(zhì)量要求等。目標(biāo)與范圍定義直接決定了LCA研究的深度和廣度。LCA是一個(gè)具有反復(fù)性的技術(shù)方法，隨著對(duì)數(shù)據(jù)和信息的收集與更新，可能需要對(duì)研究范圍進(jìn)行不斷的調(diào)整和修改，以滿足原定的研究目的?？诠δ軉挝唬河脕?lái)作為基準(zhǔn)單位的量化的產(chǎn)品系統(tǒng)性能。功能單位定義了LCA的研究對(duì)象，所有后續(xù)分析中的輸入量與輸出結(jié)果均與功能單位相對(duì)應(yīng)。一個(gè)系統(tǒng)可能同時(shí)具備多種功能，而研究中選擇哪一種或哪幾種功能主要取決于LCA的目的和范圍。功能單位的首要目標(biāo)是為相關(guān)的輸入和輸出提供參考，以確保LCA結(jié)果具有可比性。2.1生命周期評(píng)價(jià)口系統(tǒng)邊界：通過(guò)一組準(zhǔn)則確定哪些單元過(guò)程屬于產(chǎn)品系統(tǒng)的一部分。LCA通過(guò)模擬產(chǎn)品系統(tǒng)來(lái)開(kāi)展，所建立的產(chǎn)品系統(tǒng)模型表達(dá)了物理系統(tǒng)中的關(guān)鍵要素。確定系統(tǒng)邊界即是確定要納入系統(tǒng)的單元過(guò)程。理想情況下，建立產(chǎn)品系統(tǒng)的模型時(shí)，宜使其邊界上的輸入和輸出滿足完整性原則。然而在實(shí)際操作中，一般不必為了量化那些對(duì)總體研究結(jié)論影響不大的輸入和輸出而耗費(fèi)大量的資源。因此，系統(tǒng)邊界中單元過(guò)程的選擇要綜合考慮研究的目標(biāo)范圍、應(yīng)用意圖、溝通對(duì)象、基本假設(shè)、數(shù)據(jù)和費(fèi)用限制，以及取舍原則等。2.1生命周期評(píng)價(jià)口系統(tǒng)邊界輸入量取舍常用原則包括：物質(zhì)量準(zhǔn)則——當(dāng)單元過(guò)程的物質(zhì)輸入量超過(guò)該產(chǎn)品系統(tǒng)物質(zhì)輸入總量一定比例時(shí)，就要納入系統(tǒng)輸入。能量準(zhǔn)則——當(dāng)單元過(guò)程的能量輸入量超過(guò)該產(chǎn)品系統(tǒng)能量輸入總量一定比例時(shí)，就要納入系統(tǒng)輸入。環(huán)境影響準(zhǔn)則——當(dāng)單元過(guò)程的某種環(huán)境影響估計(jì)量超過(guò)該產(chǎn)品系統(tǒng)環(huán)境影響總量一定比例時(shí)，就要納入系統(tǒng)輸入。2.1生命周期評(píng)價(jià)■基本框架——目標(biāo)范圍口系統(tǒng)邊界一般來(lái)說(shuō)，生命周期評(píng)價(jià)的系統(tǒng)邊界需考慮以下階段與過(guò)程：原材料的獲??；制造加工中主要生產(chǎn)工藝中的輸入和輸出；運(yùn)輸與配送；燃料、電力和熱力等能源的生產(chǎn)與使用；產(chǎn)品的使用和維護(hù)；過(guò)程廢棄物和產(chǎn)品的最終處置；廢棄產(chǎn)品的回收，包括再使用、再生利用和能量回收；輔助性物質(zhì)的生產(chǎn)；固定設(shè)備的生產(chǎn)、維護(hù)和報(bào)廢；輔助性作業(yè)，如照明和供熱等。2.1生命周期評(píng)價(jià)對(duì)所研究系統(tǒng)中輸入和輸出數(shù)據(jù)建立清單的過(guò)口數(shù)據(jù)收集：?jiǎn)卧^(guò)程的清單數(shù)據(jù)分為實(shí)景過(guò)程數(shù)據(jù)和背景過(guò)程數(shù)據(jù)。實(shí)景過(guò)程數(shù)據(jù)分為消耗和排放數(shù)據(jù)，一般來(lái)自實(shí)際過(guò)程的數(shù)據(jù)記錄或技術(shù)文獻(xiàn)資料；背景過(guò)程數(shù)據(jù)通常是口數(shù)據(jù)分配：對(duì)包含有多個(gè)產(chǎn)品或循環(huán)體系的目標(biāo)范圍確定目標(biāo)范圍確定數(shù)據(jù)搜集準(zhǔn)備數(shù)據(jù)搜集表數(shù)據(jù)搜集所收集的數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)審定被審定的數(shù)據(jù)將數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)到單元過(guò)程每個(gè)單元過(guò)程審_定的數(shù)據(jù)將數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)到功能單位每個(gè)功能單位審定的數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)合并計(jì)算得到的清單系統(tǒng)邊界的調(diào)整完成清單分析分配，包括再生利用與再使用數(shù)據(jù)再收集或單元過(guò)程再利用圖2-4清單分析的一般流程2.1生命周期評(píng)價(jià)2.1生命周期評(píng)價(jià)影響評(píng)價(jià)(lifecycleimpactassessment,LCIA)的目的是根據(jù)清單分析的結(jié)果對(duì)產(chǎn)品全生命周期的潛在環(huán)境影響進(jìn)行評(píng)價(jià)。一般來(lái)說(shuō)，這一過(guò)程將清單數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為具體的影響類型和類型參數(shù)，以便于認(rèn)識(shí)產(chǎn)品的環(huán)境影響。影響評(píng)價(jià)包含以下三個(gè)必備要素：口選擇影響類型、類型參數(shù)和特征化模型；口將清單分析結(jié)果劃分到所選的影響類型，即分類；口類型參數(shù)結(jié)果的計(jì)算(特征化)。影響類型、類型參數(shù)以及特征化模型選擇清單分析結(jié)果的歸類(分類)類型參數(shù)結(jié)果的計(jì)算(特征化)類型參數(shù)結(jié)果、影響評(píng)價(jià)結(jié)果歸一化分組加權(quán)2.1生命周期評(píng)價(jià)2.1生命周期評(píng)價(jià)影響評(píng)價(jià)包含以下三個(gè)必備要素：口選擇影響類型、類型參數(shù)和特征化模型；口將清單分析結(jié)果劃分到所選的影響類型，即分類；口類型參數(shù)結(jié)果的計(jì)算(特征化)。以產(chǎn)品碳排放的分析為例，影響類型即氣候變化，清單分析結(jié)果即是每個(gè)功能單位的溫室氣體排放量，特征化模型選擇IPCC提供的100年基準(zhǔn)期模型，類型參數(shù)為紅外線輻射強(qiáng)度，而特征化因子即每種溫室氣體的全球變暖潛勢(shì)值(GWP100),類型參數(shù)結(jié)影響類型、類型參數(shù)以及特征化模型選擇清單分析結(jié)果的歸類(分類)類型參數(shù)結(jié)果的計(jì)算(特征化)類型參數(shù)結(jié)果、影響評(píng)價(jià)結(jié)果可選要素歸一化分組加權(quán)結(jié)果或歸一化結(jié)果進(jìn)行合并。圖2-5影響評(píng)價(jià)的主要流程2.1生命周期評(píng)價(jià)影響評(píng)價(jià)還包含以下三個(gè)可選要素：口歸一化：根據(jù)基準(zhǔn)信息對(duì)類型參數(shù)結(jié)果的大小進(jìn)行計(jì)算。歸一化的目的是更好地認(rèn)識(shí)所研究的產(chǎn)品系統(tǒng)中每一參數(shù)結(jié)果的相對(duì)大??；口分組：把影響類型劃分到預(yù)先規(guī)定的一個(gè)或若干組影響類型中，包括根據(jù)性質(zhì)對(duì)影響類型進(jìn)行分類和根據(jù)預(yù)定等級(jí)規(guī)則對(duì)影響類型進(jìn)行排序；口加權(quán)：采用選定的加權(quán)因子對(duì)參數(shù)結(jié)果或歸一化結(jié)果進(jìn)行轉(zhuǎn)換；并對(duì)各影響類型中轉(zhuǎn)換后的參數(shù)影響類型、類型參數(shù)以及特征化模型選擇清單分析結(jié)果的歸類(分類)類型參數(shù)結(jié)果的計(jì)算(特征化)類型參數(shù)結(jié)果、影響評(píng)價(jià)結(jié)果歸一化分組加權(quán)2.1生命周期評(píng)價(jià)結(jié)果解釋(lifecycleinterpretation)是對(duì)清單分析和影響評(píng)價(jià)結(jié)果進(jìn)行綜合評(píng)估的過(guò)程。結(jié)果解釋能夠系統(tǒng)地、全面地評(píng)估產(chǎn)品在生命周期全過(guò)程中對(duì)各種資源環(huán)境的影響，并通過(guò)貢獻(xiàn)分析、潛力分析等，識(shí)別改進(jìn)的重點(diǎn)。解釋的內(nèi)容包含數(shù)據(jù)完整性、一致性的說(shuō)明，LCA結(jié)果的貢獻(xiàn)分析、敏感性分析、潛力分析、方案對(duì)比分析以及環(huán)境與經(jīng)濟(jì)效益分析等。2.1生命周期評(píng)價(jià)■Gabi:包括清單分析、影響評(píng)價(jià)方法、結(jié)果分析和解釋，以及數(shù)據(jù)庫(kù)管理和數(shù)據(jù)存檔等多元化功能；Gabi能從復(fù)雜產(chǎn)品系統(tǒng)的生命周期流程，支持用戶自定義LCA模型，且提供了涵蓋各行業(yè)領(lǐng)域的20余種拓展數(shù)據(jù)庫(kù)資源，具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)分析與評(píng)價(jià)功能?！鯡coinvent:包含超過(guò)16.000個(gè)獨(dú)特的數(shù)據(jù)集，涵蓋了廣泛的產(chǎn)品、服務(wù)和流程，被廣泛認(rèn)為是市場(chǎng)上最大、最一致和最透明的數(shù)據(jù)庫(kù)?！鲋锌圃荷鷳B(tài)環(huán)境研究中心開(kāi)發(fā)了CAS-RCEES數(shù)據(jù)庫(kù)，四川大學(xué)和億科環(huán)境科技合作開(kāi)發(fā)了中國(guó)生命周期基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)(ChineseLifeCycleDatabase,CLCD)?！鰁-Balance:由中國(guó)億科環(huán)境科技有限公司研發(fā)的，具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的通用型生命周期評(píng)價(jià)軟件，主要功能模塊包括生命周期模型建立、數(shù)據(jù)收集與錄入、LCA計(jì)算分析與結(jié)果輸出。2.1生命周期評(píng)價(jià)2.1.4數(shù)據(jù)庫(kù)■歐洲是擁有生命周期清單數(shù)據(jù)庫(kù)最多的地區(qū)。其中，英國(guó)開(kāi)發(fā)的Boustead是早期最具有代表性的數(shù)據(jù)庫(kù)，其數(shù)據(jù)主要來(lái)源于產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域的調(diào)研結(jié)果，數(shù)據(jù)信息覆蓋20多個(gè)國(guó)家，國(guó)際通用性較高，目前已是世界上最大的生命周期清單數(shù)據(jù)庫(kù)之一。據(jù)庫(kù)，瑞典開(kāi)發(fā)了SPINE@CPM數(shù)據(jù)庫(kù)，丹麥開(kāi)發(fā)了LCAFoodDatabase數(shù)據(jù)庫(kù)，上述都是歐洲較為成熟的生命周期清單數(shù)據(jù)庫(kù)?！霰泵赖貐^(qū)的數(shù)據(jù)庫(kù)主要包括美國(guó)的Input-Output、FranklinUSLCI和加拿大的■日本是亞洲地區(qū)最早開(kāi)展LCA研究國(guó)家，開(kāi)發(fā)了JEMALI-LCA,其主要功能包括清單分析、影響評(píng)價(jià)、結(jié)果解釋、數(shù)據(jù)管理和基于ISO14040系列標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)存檔。2.1生命周期評(píng)價(jià)采用標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量工具和實(shí)驗(yàn)手段直接測(cè)量最直觀、可靠根據(jù)活動(dòng)數(shù)據(jù)及排放因子進(jìn)行碳排放量化對(duì)詳細(xì)工序流程進(jìn)行分析，廣泛適用于各類產(chǎn)品系統(tǒng)實(shí)測(cè)法以投入產(chǎn)出表為基礎(chǔ)引入碳排放強(qiáng)度指標(biāo)采用產(chǎn)業(yè)部門(mén)平均碳排放強(qiáng)度，可考慮產(chǎn)業(yè)上下游基于過(guò)程的計(jì)算法結(jié)合過(guò)程分析法與投入產(chǎn)出分析法的優(yōu)點(diǎn)投入產(chǎn)出分析法分為分層混合法、投入產(chǎn)出混合法和整合混合法等混合式方法2.2基于過(guò)程的碳排放計(jì)算方法2.2.1基本模型基于過(guò)程的碳排放計(jì)算方法是指依據(jù)碳排放源的活動(dòng)數(shù)據(jù)和相應(yīng)單位活動(dòng)水平的碳排放因子實(shí)現(xiàn)碳排放量化計(jì)算的方法。該方法也常常稱作“排放系數(shù)法”、“過(guò)程分析法”等。單位產(chǎn)品或單元過(guò)程的碳排放量可按下列公式計(jì)算：E;6)為單位產(chǎn)品或單元過(guò)程j的碳排放i(j)為單位產(chǎn)品或單元過(guò)程j的碳排放因子，即單位活動(dòng)水平的碳排放量；2.2基于過(guò)程的碳排放計(jì)算方法2.2.1基本模型2.2基于過(guò)程的碳排放計(jì)算方法周期碳排放量。某電動(dòng)扳手的產(chǎn)品系統(tǒng)簡(jiǎn)化流程圖如圖2-7所示，采用基本模型計(jì)算電動(dòng)扳手的生命周期碳排放量。2.4kgCO?e/kg5.5kgCO?電動(dòng)扳手生產(chǎn)使用2000小時(shí)每小時(shí)運(yùn)行能耗2.2基于過(guò)程的碳排放計(jì)算方法2.4kgCO?e/kg5.5kgCO?√/kg2.4kgCO?e/kg5.5kgCO?√/kg生產(chǎn)電耗4kWh電動(dòng)扳手生產(chǎn)每小時(shí)運(yùn)行能耗使用2000小時(shí)(1)生產(chǎn)階段，材料輸入考慮鋼材、銅線和塑料，慮電力，用電量為4生產(chǎn)電耗4kWh電動(dòng)扳手生產(chǎn)每小時(shí)運(yùn)行能耗使用2000小時(shí)廢棄處置(2)使用階段，電動(dòng)扳手的工作壽命為2000小時(shí)，每小時(shí)耗電量為0.06廢棄處置圖2-7電動(dòng)扳手的產(chǎn)品系統(tǒng)流程圖(3)廢棄階段，電動(dòng)扳手回收處理的碳排放為0.5kgCO?e,且不考慮材料的再生、再利用分配。圖2-7電動(dòng)扳手的產(chǎn)品系統(tǒng)流程圖2.2基于過(guò)程的碳排放計(jì)算方法以一個(gè)電動(dòng)扳手為功能單位，則易根據(jù)單元過(guò)程的碳排放量匯總得到產(chǎn)品系統(tǒng)的碳排放總量為：+0.1kg塑料×4.0kgCO?。/kg塑料+4KWh×0.75kgCO2/kWh生產(chǎn)電耗4kWh每小時(shí)運(yùn)行能耗使用2000小時(shí)電動(dòng)扳手生產(chǎn)廢棄處置圖2-7電動(dòng)扳手的產(chǎn)品系統(tǒng)流程圖2.2基于過(guò)程的碳排放計(jì)算方法口大多數(shù)產(chǎn)品系統(tǒng)并不像例題2-1中描述的這樣簡(jiǎn)單，而是常常會(huì)涉及多種產(chǎn)品流的輸入或輸出，需要考慮碳排放計(jì)量結(jié)果在不同輸入、輸出間的分配問(wèn)題。口對(duì)于各單元過(guò)程間有交互的原材料或能量流，按照流程圖進(jìn)行簡(jiǎn)單的分析還將有可能產(chǎn)生循環(huán)計(jì)算問(wèn)題。例如，鋼材生產(chǎn)時(shí)需利用各種設(shè)備，而這些設(shè)備又需要利用鋼材制造，且其使用壽命是有限的，因此從完整的生命周期系統(tǒng)邊界考慮，鋼材生產(chǎn)碳排放的計(jì)算，如考慮設(shè)備的損耗、折舊就會(huì)產(chǎn)生復(fù)雜的循環(huán)計(jì)算問(wèn)題?？谠诋a(chǎn)品系統(tǒng)中，經(jīng)常會(huì)回收利用廢棄產(chǎn)品用于新產(chǎn)品的生產(chǎn)。以上述電動(dòng)扳手為例，如果扳手在廢棄處置階段對(duì)鋼材、銅線進(jìn)行回收，并用于生產(chǎn)新的扳手，則此時(shí)產(chǎn)品的生命周期評(píng)價(jià)將涉及多個(gè)產(chǎn)品的流程圖，并需要在擴(kuò)展系統(tǒng)邊界的基2.2基于過(guò)程的碳排放計(jì)算方法口技術(shù)矩陣A(technicalmatrix),用來(lái)表示產(chǎn)品系統(tǒng)中的產(chǎn)品流：a;為第j單元過(guò)程中的第i種產(chǎn)品流，當(dāng)為輸入流時(shí)，a;的符號(hào)為正；而為輸出流時(shí)，a;的符號(hào)為負(fù)。口邊界列向量a(boundaryvector),亦稱為最終需求向量(finaldemandvector),若產(chǎn)品流中要研究的對(duì)象是產(chǎn)品i(即功能單位根據(jù)產(chǎn)品的性能進(jìn)行定義),則產(chǎn)品i記為最終產(chǎn)品，并令α=1;而當(dāng)產(chǎn)品不是所要分析的最終產(chǎn)品時(shí)，則取α=0?？谝?guī)模列向量p(scalingvector),用來(lái)描述為獲得1個(gè)功能單位的最終產(chǎn)品，而在產(chǎn)品系統(tǒng)中對(duì)各單元過(guò)程的需求量?？谔寂欧乓蜃有邢蛄喀?用來(lái)描述單元過(guò)程的碳排放因子?？谔寂欧帕縀,即1個(gè)功能單位最終產(chǎn)品的碳排放量。2.2基于過(guò)程的碳排放計(jì)算方法2.2.2擴(kuò)展模型2.2基于過(guò)程的碳排放計(jì)算方法如圖2-8為某一鋁罐的產(chǎn)品系統(tǒng)流程圖，采用矩陣形式的擴(kuò)展模型計(jì)算其生命周期的碳排放量。一-一-鋁廢料鋁材軋制母材鋁罐生產(chǎn)1個(gè)鋁罐一1個(gè)鋁罐使用1個(gè)用_固廢0.05g圖2-8鋁罐的產(chǎn)品系統(tǒng)流程圖2.2基于過(guò)程的碳排放計(jì)算方法分析上述產(chǎn)品系統(tǒng)的流程圖可知，鋁罐的全生命周期可大致分為三個(gè)單元過(guò)程，即鋁材軋制、鋁罐生產(chǎn)和鋁罐使用，各過(guò)程的清單分析結(jié)果如下：(1)鋁材軋制階段，為獲得1g鋁罐母材，需投入原鋁0.85g,鋁廢料0.2g,同時(shí)(2)鋁罐生產(chǎn)階段，為生產(chǎn)1個(gè)功能單位的鋁罐，需鋁罐母材20g,同時(shí)產(chǎn)生4g鋁廢料和10gCO?e,其中鋁廢料重新投入鋁罐母材的生產(chǎn)；(3)鋁罐使用階段，使用1個(gè)功能單位的鋁罐，將產(chǎn)生使用過(guò)的鋁罐1個(gè)，并排放25gCO?e;按圖中的系統(tǒng)邊界定義，已使用的鋁罐不再考慮其回收再利用。2.2基于過(guò)程的碳排放計(jì)算方法當(dāng)考慮上述流程圖中的所有產(chǎn)品流時(shí)，可得到以下技術(shù)矩陣：原鋁鋁廢料鋁罐母材新的鋁罐用過(guò)的鋁罐上述技術(shù)矩陣行列數(shù)并不相等，無(wú)法求逆矩陣。此時(shí)可將技術(shù)矩陣A拆分以下子塊：A?=原鋁鋁廢料2.2基于過(guò)程的碳排放計(jì)算方法A?表示的是鋁罐產(chǎn)品系統(tǒng)(內(nèi)部系統(tǒng))的技術(shù)矩陣，而A?表示的是鋁罐母材及鋁廢料產(chǎn)品系統(tǒng)(外部系統(tǒng))的技術(shù)矩陣?？紤]鋁罐生產(chǎn)和使用過(guò)程，當(dāng)以“1個(gè)用過(guò)的鋁罐”作為子系統(tǒng)的功能單位，則容易分析得出最終產(chǎn)品向量為：根據(jù)公式(2-5)計(jì)算，利用簡(jiǎn)單的線性代數(shù)知識(shí)計(jì)算可得：根據(jù)產(chǎn)品系統(tǒng)的清單分析結(jié)果，可以得到碳排放因子向量為：2.2基于過(guò)程的碳排放計(jì)算方法故根據(jù)公式(2-6)計(jì)算可得：E?=8o·Po=20×0.5+1×10+1×25=45若此時(shí)忽略原鋁及鋁廢料的生產(chǎn)過(guò)程，則1個(gè)功能單位鋁罐的生命周期碳排放為45gCO?e,而原鋁及鋁廢料生產(chǎn)的碳排放將成為基于過(guò)程的LCA產(chǎn)生的截?cái)嗾`差。若進(jìn)一步考慮原鋁及鋁廢料生產(chǎn)過(guò)程的碳排放，則可根據(jù)技術(shù)矩陣A?和規(guī)模向量p?計(jì)算原鋁及鋁廢料的總輸入量為：P?=A?·可以發(fā)現(xiàn)，鋁罐母材生產(chǎn)中鋁廢料的輸入量為0,說(shuō)明鋁廢料全部來(lái)自鋁罐生產(chǎn)環(huán)節(jié)的再生利用，無(wú)系統(tǒng)外部輸入；而對(duì)原鋁的外部輸入量為17g。2.2基于過(guò)程的碳排放計(jì)算方法若已知通過(guò)對(duì)原鋁產(chǎn)品系統(tǒng)另行開(kāi)展清單分析，得出的原鋁碳排放因子為10gCO?e/g,即此時(shí)的碳排放因子向量為：則由于利用原鋁及鋁廢料產(chǎn)生的外部系統(tǒng)輸入碳排放量為：因此，生命周期的碳排放總量為：可見(jiàn)，在該例題中，如對(duì)系統(tǒng)邊界進(jìn)行簡(jiǎn)化，不考慮原鋁的生產(chǎn)過(guò)程時(shí)，產(chǎn)生的截?cái)嗾`差將顯著影響碳排放計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性。2.2基于過(guò)程的碳排放計(jì)算方法基于過(guò)程的計(jì)算方法概念簡(jiǎn)單、并可針對(duì)具體活動(dòng)環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)詳細(xì)的碳足跡分析，因而在碳排放量化計(jì)算中得到廣泛的應(yīng)用。需要說(shuō)明的是，在系統(tǒng)邊界定義時(shí)，受客觀條件、計(jì)算成本等諸多限制，不可避免地需要忽略一些次要環(huán)節(jié)或上游環(huán)節(jié)。但由于這一系統(tǒng)邊界定義的不完備性，基于過(guò)程的碳排放計(jì)算結(jié)果通常具有截?cái)嗾`差。在應(yīng)用該方法時(shí)，需準(zhǔn)確合理的評(píng)估主要過(guò)程及次要過(guò)程，提高結(jié)果可靠性。在上述鋁罐的例子中，如果為了簡(jiǎn)化計(jì)算而不考慮原鋁生產(chǎn)，計(jì)算結(jié)果的誤差顯著。再如，在水泥的生產(chǎn)碳排放計(jì)算中，基于過(guò)程的方法可根據(jù)能源使用和石灰石分解的實(shí)測(cè)排放因子考慮礦石開(kāi)采、原料煅燒、粉磨等環(huán)節(jié)的碳排放量，但通常不會(huì)也難以計(jì)入上游環(huán)節(jié)(如生產(chǎn)廠建造、設(shè)備損耗等)的碳排放量，這也會(huì)造成2.3碳排放投入產(chǎn)出分析2.3.1投入產(chǎn)出分析介紹投入產(chǎn)出分析(input-outputanalysis)是研究經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)中各部分之間投入與產(chǎn)出的相互依存關(guān)系的數(shù)量分析方法。具體來(lái)說(shuō)，是在一定經(jīng)濟(jì)理論指導(dǎo)下，通過(guò)編制投入產(chǎn)出表，建立相應(yīng)的投入產(chǎn)出數(shù)學(xué)模型，綜合系統(tǒng)地分析經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)中各部門(mén)、產(chǎn)品或服務(wù)之間數(shù)量依存關(guān)系的一種線性分析方法。這里所指的經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)既可以是宏觀2.3碳排放投入產(chǎn)出分析2.3.1投入產(chǎn)出分析介紹出法的第一篇論文《美國(guó)經(jīng)濟(jì)制度中的投入產(chǎn)出分析》,并于1941年出版了專著《美國(guó)經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)1919—1929》,詳細(xì)地介紹了投入產(chǎn)出分析的基本內(nèi)容；1942~1944年間，主持編制了美國(guó)投入產(chǎn)出表；1953年出版了專著《美國(guó)經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)研究》,1966年出版《投入產(chǎn)出經(jīng)濟(jì)學(xué)》,進(jìn)一步闡述了投入產(chǎn)出分析的基本原理和發(fā)展。列昂惕夫由于在投入產(chǎn)出分析領(lǐng)域的相關(guān)研究與貢獻(xiàn)，于1973年獲得口我國(guó)于1974~1976年間編制了第一張實(shí)物型投入產(chǎn)出表；1982年試編完成第一張包含23個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)部門(mén)的價(jià)值型投入產(chǎn)出表。1986年開(kāi)始，我國(guó)基本確定了每5年編2.3碳排放投入產(chǎn)出分析2.3.1投入產(chǎn)出分析介紹通過(guò)在投入產(chǎn)出模型中引入能源或環(huán)境流量，使得該方法被廣泛應(yīng)用于行業(yè)層面的能源與環(huán)境問(wèn)題分析。由于投入產(chǎn)出分析法可根據(jù)投入產(chǎn)出表考慮各部門(mén)間的生產(chǎn)聯(lián)系，從而可捕獲整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的碳足跡，避免了基于過(guò)程的計(jì)算方法存在截?cái)嗾`差的問(wèn)題。然而，受“純部門(mén)”假定與部門(mén)劃分?jǐn)?shù)量的限制，該方法僅能以部門(mén)平均生產(chǎn)水平估計(jì)相應(yīng)的碳排放量。此外，投入產(chǎn)出法關(guān)注的是部門(mén)產(chǎn)品的生產(chǎn)關(guān)聯(lián)，2.3碳排放投入產(chǎn)出分析投入產(chǎn)出分析以“投入=產(chǎn)出”的理想化數(shù)量模型為基礎(chǔ)，并遵循以下基本假定：口“純部門(mén)”假定：每個(gè)產(chǎn)業(yè)部門(mén)只生產(chǎn)一種特定的同質(zhì)產(chǎn)品，并具有單一的投入結(jié)構(gòu)，只用一種生產(chǎn)技術(shù)方式進(jìn)行生產(chǎn)，且同一部門(mén)產(chǎn)品可以相互替代；口“穩(wěn)定性”假定：假定直接消耗系數(shù)在一定時(shí)期內(nèi)固定不變，忽略了在制表期內(nèi)生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)步和勞動(dòng)生產(chǎn)率提高的因素；口“比例性”假定：假定國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門(mén)投入與產(chǎn)出成正比例關(guān)系，即隨著產(chǎn)出的增加，所需的各種消耗(投入)以同樣比例增加。2.3碳排放投入產(chǎn)出分析2.3.2投入產(chǎn)出分析的基本原理分配去向投入來(lái)源最終產(chǎn)品總產(chǎn)品部門(mén)1部門(mén)2…部門(mén)n物質(zhì)消耗部門(mén)1…部門(mén)2…部門(mén)n…Y勞動(dòng)報(bào)酬(qo;)…2.3碳排放投入產(chǎn)出分析中間需求X,;代表生產(chǎn)j部門(mén)產(chǎn)品所直接消耗的部門(mén)產(chǎn)品的價(jià)值中間需求(X;)最終產(chǎn)品總產(chǎn)品投入來(lái)源部門(mén)1部門(mén)2…部門(mén)n中間投入部門(mén)1…部門(mén)2……部門(mén)n初始投入折舊(D)…D報(bào)酬(V)…N生產(chǎn)稅(T)…盈余(M)M合計(jì)(N)…N總產(chǎn)品(X)…2.3碳排放投入產(chǎn)出分析價(jià)值型投入產(chǎn)出表具有行平衡關(guān)系：中間需求+最終產(chǎn)品=總產(chǎn)品，即：同時(shí)具有列平衡關(guān)系：中間投入+初始投入=總投入，即：2.3碳排放投入產(chǎn)出分析2.3碳排放投入產(chǎn)出分析2.3碳排放投入產(chǎn)出分析■直接消耗系數(shù)：記為a,,表示部門(mén)每生產(chǎn)單位產(chǎn)品所直接消耗的部門(mén)產(chǎn)品的量。口價(jià)值型口價(jià)值型XX為總產(chǎn)品列向量；Y為最終產(chǎn)品列向量；(I一A)為列昂惕夫矩陣。2.3碳排放投入產(chǎn)出分析■直接消耗系數(shù)：記為a,,表示部門(mén)每生產(chǎn)單位產(chǎn)品所直接消耗的部門(mén)產(chǎn)品的量?？趦r(jià)值型定義參數(shù)：A.=diag(aa2…an)列平衡關(guān)系式寫(xiě)成向量形式即：N為凈產(chǎn)值列向量；acj為j部門(mén)每生產(chǎn)單位產(chǎn)品直接消耗其他各部門(mén)產(chǎn)品的總和，即中間投入率；(I-A。)1為凈產(chǎn)值系數(shù)矩陣。2.3碳排放投入產(chǎn)出分析2.3.2投入產(chǎn)出分析的基本原理口實(shí)物型以a,表示每生產(chǎn)單位產(chǎn)品需要直接消耗產(chǎn)品的量，則：2.3碳排放投入產(chǎn)出分析2.3.2投入產(chǎn)出分析的基本原理完全消耗量指直接消耗量與全部間接消耗量的和，以b;代表生產(chǎn)單位部門(mén)最終產(chǎn)品2.3碳排放投入產(chǎn)出分析2.3.2投入產(chǎn)出分析的基本原理2.3碳排放投入產(chǎn)出分析某僅包含工業(yè)和農(nóng)業(yè)兩個(gè)部門(mén)的價(jià)值型投入產(chǎn)出表如表2-3,計(jì)算部門(mén)增加值、直接消耗系數(shù)和完全需求系數(shù)。表2-3價(jià)值型投入產(chǎn)出表(萬(wàn)元)產(chǎn)出中間需求最終產(chǎn)品總產(chǎn)品投入投中入間農(nóng)業(yè)部門(mén)853工業(yè)部門(mén)426增加值2.3碳排放投入產(chǎn)出分析產(chǎn)出中間需求最終產(chǎn)品總產(chǎn)品農(nóng)業(yè)部門(mén)工業(yè)部門(mén)投入投中入間農(nóng)業(yè)部門(mén)853工業(yè)部門(mén)426增加值首先我們來(lái)分析上表中各數(shù)據(jù)的含義：從分配去向角度來(lái)看，對(duì)于農(nóng)業(yè)部門(mén)，其總產(chǎn)出的貨幣價(jià)值為16萬(wàn)元，其中部門(mén)自身消耗的產(chǎn)品價(jià)值為8萬(wàn)元，供應(yīng)工業(yè)部門(mén)的產(chǎn)品價(jià)值為5萬(wàn)元，最終提供社會(huì)使用的產(chǎn)品價(jià)值為3萬(wàn)元；對(duì)于工業(yè)部門(mén)，其總產(chǎn)出的貨幣價(jià)值為12萬(wàn)元，其中部門(mén)自身消耗的產(chǎn)品價(jià)值為2萬(wàn)元，供應(yīng)農(nóng)業(yè)部門(mén)的產(chǎn)品價(jià)值為4萬(wàn)元，最終提供社會(huì)使用的產(chǎn)品價(jià)值為6萬(wàn)元。2.3碳排放投入產(chǎn)出分析產(chǎn)出中間需求最終產(chǎn)品總產(chǎn)品農(nóng)業(yè)部門(mén)工業(yè)部門(mén)投入投中入間農(nóng)業(yè)部門(mén)853工業(yè)部門(mén)426增加值從投入來(lái)源角度來(lái)看，對(duì)于農(nóng)業(yè)部門(mén)，消耗部門(mén)自身的產(chǎn)品價(jià)值為8萬(wàn)元，消耗工業(yè)部門(mén)的產(chǎn)品價(jià)值為4萬(wàn)元，同時(shí)產(chǎn)生了N?萬(wàn)元部門(mén)增加值；對(duì)于工業(yè)部門(mén)，消耗部門(mén)自身的產(chǎn)品價(jià)值為5萬(wàn)元，消耗工業(yè)部門(mén)的產(chǎn)品價(jià)值為2萬(wàn)元，同時(shí)產(chǎn)生了N?萬(wàn)元部門(mén)增加值。2.3碳排放投入產(chǎn)出分析產(chǎn)出中間需求最終產(chǎn)品總產(chǎn)品農(nóng)業(yè)部門(mén)工業(yè)部門(mén)投入投中入間農(nóng)業(yè)部門(mén)853工業(yè)部門(mén)426增加值(1)計(jì)算部門(mén)增加值對(duì)于農(nóng)業(yè)部門(mén)N?+8+4=16對(duì)于工業(yè)部門(mén)N?+5+2=12N?=52.3碳排放投入產(chǎn)出分析產(chǎn)出中間需求最終產(chǎn)品總產(chǎn)品農(nóng)業(yè)部門(mén)工業(yè)部門(mén)投入投中入間農(nóng)業(yè)部門(mén)853工業(yè)部門(mén)426增加值(2)計(jì)算直接消耗系數(shù)2.3碳排放投入產(chǎn)出分析產(chǎn)出中間需求最終產(chǎn)品總產(chǎn)品農(nóng)業(yè)部門(mén)工業(yè)部門(mén)投入投中入間農(nóng)業(yè)部門(mén)853工業(yè)部門(mén)426增加值(3)計(jì)算完全需求系數(shù)結(jié)果驗(yàn)算：2.3碳排放投入產(chǎn)出分析2.3.2投入產(chǎn)出分析的基本原理假定將t和k部門(mén)合并為部門(mén)，以簡(jiǎn)化實(shí)際分析過(guò)程，則根據(jù)中間產(chǎn)品、最終產(chǎn)品、總產(chǎn)品及部門(mén)增加值的概念易知新合成部門(mén)的基本參數(shù)如下：2.3碳排放投入產(chǎn)出分析碳排放投入產(chǎn)出分析以價(jià)值型投入產(chǎn)出模型為基礎(chǔ)，通過(guò)引入部門(mén)碳排放強(qiáng)度指標(biāo)，對(duì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)中的碳足跡進(jìn)行分析。碳排放投入產(chǎn)出分析需滿足傳統(tǒng)投入產(chǎn)出分析模型的一般假設(shè)，并認(rèn)為部門(mén)產(chǎn)品的碳排放因子具有相對(duì)穩(wěn)定性，即在一定研究時(shí)期內(nèi)，生產(chǎn)單位部門(mén)產(chǎn)品的碳排放量是平均化的和恒定的。在碳排放投入產(chǎn)出分析中，大家需注意直接碳排放與間接碳排放的概念。一般來(lái)說(shuō)，直接碳排放指化石燃料燃料與工業(yè)、農(nóng)業(yè)過(guò)程中直接產(chǎn)生的溫室氣體；間接碳排放指由于消耗產(chǎn)品或服務(wù)而間接計(jì)入的碳排放。2.3碳排放投入產(chǎn)出分析■投入產(chǎn)出模型中的碳排放拆分為與經(jīng)濟(jì)投入產(chǎn)出模型相協(xié)調(diào)，同時(shí)便于碳排放的計(jì)算分析，對(duì)投入產(chǎn)出分析中的碳排放做如下拆分：口部門(mén)自身生產(chǎn)的直接碳排放，即部門(mén)生產(chǎn)中化石燃料燃燒與工業(yè)、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中的直接碳排放；口中間生產(chǎn)過(guò)程中由經(jīng)濟(jì)投入產(chǎn)出分析的“直接消耗”對(duì)應(yīng)產(chǎn)生的碳排放，即部門(mén)生產(chǎn)過(guò)程中由于直接消耗其他部門(mén)產(chǎn)品而引起的其他部門(mén)碳排放；口中間生產(chǎn)過(guò)程中由經(jīng)濟(jì)投入產(chǎn)出分析的“一次間接消耗”、“二次間接消耗”等部分對(duì)應(yīng)產(chǎn)生的間接碳排放；口部門(mén)最終產(chǎn)品的隱含碳排放(embodiedcarbon),即考慮所有直接碳排放和間接碳排放后，部門(mén)單位最終產(chǎn)品所隱含的碳排放量。2.3碳排放投入產(chǎn)出分析■投入產(chǎn)出模型中的碳源處理口對(duì)于電力、熱力等二次能源，其碳排放主要在熱電廠產(chǎn)生，而實(shí)際使用過(guò)程中并未產(chǎn)生任何的碳排放。與投入產(chǎn)出表中“直接消耗”的概念相對(duì)應(yīng)，碳排放在電力、熱力的生產(chǎn)與供應(yīng)部門(mén)中考慮，而在電力、熱力的使用部門(mén)不重復(fù)計(jì)入?？趯?duì)于汽油、柴油、焦炭等二次能源，在加工轉(zhuǎn)換和使用過(guò)程中均會(huì)產(chǎn)生碳排放。在能源供應(yīng)部門(mén)中考慮加工轉(zhuǎn)換過(guò)程的碳排放，在能源使用部門(mén)中，以凈發(fā)熱值和含碳量確定的碳排放因子考慮使用過(guò)程的碳排放?？趯?duì)于煤炭、石油和天然氣等一次能源，將碳排放過(guò)程拆分為能源采選和能源使用兩部分，能源采選的碳排放在相應(yīng)的一次能源生產(chǎn)與供應(yīng)部門(mén)中考慮，而能源使用的碳排放計(jì)入相應(yīng)的消耗部門(mén)?！豕I(yè)、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的直接碳排放.計(jì)入相應(yīng)生產(chǎn)部門(mén)的直接碳排放中。2.3碳排放投入產(chǎn)出分析產(chǎn)出投入中間需求最終產(chǎn)品總產(chǎn)品部門(mén)1部門(mén)2…部門(mén)n經(jīng)濟(jì)投入部門(mén)1…部門(mén)2……部門(mén)n…碳排放投入部門(mén)1d…部門(mén)2……部門(mén)n…2.3碳排放投入產(chǎn)出分析■碳排放投入產(chǎn)出表模型的碳排放投入部分，行表示各部門(mén)引起的某部門(mén)直接碳排放量，列表示某部門(mén)生產(chǎn)引起的其他各部門(mén)直接碳排放量。與實(shí)物型投入產(chǎn)出表類似，該碳排放模型僅滿足行平衡，且行列模型之間沒(méi)有明確意義的總量關(guān)系?？偱欧帕緿表該部門(mén)生產(chǎn)環(huán)節(jié)中由于直接利用碳源而產(chǎn)生的碳排放，相應(yīng)的直中的直接碳排放，而不包含鐵礦石開(kāi)采、能源生產(chǎn)和供應(yīng)等過(guò)程的碳排放，這部門(mén)碳排放將在后續(xù)介紹的隱含碳排放強(qiáng)度中考慮。2.3碳排放投入產(chǎn)出分析■碳排放投入產(chǎn)出表X為價(jià)值型經(jīng)濟(jì)投入產(chǎn)出表的總產(chǎn)品；Y為價(jià)值型經(jīng)濟(jì)投入產(chǎn)出表的最終產(chǎn)品；F為部門(mén)最終產(chǎn)品對(duì)應(yīng)的本部門(mén)直接碳排放量，可按下式計(jì)算：F;=ε;·Y(2-31)2.3碳排放投入產(chǎn)出分析D為部門(mén)總產(chǎn)品對(duì)應(yīng)的本部門(mén)直接碳排放量，可按下式計(jì)算：m為部門(mén)所消耗能源的類型數(shù)；ECi為部門(mén)對(duì)第k?種能源的消耗量；fk為第k?種能源的碳排放因子；部門(mén)的非能源碳排放類型數(shù)；為i部門(mén)所含可產(chǎn)生非能源直接碳排放的生產(chǎn)過(guò)程k?的活動(dòng)水平；第k?種工業(yè)過(guò)程的碳排放強(qiáng)度。2.3碳排放投入產(chǎn)出分析定義最終產(chǎn)品的直接碳排放列向量：F=[F?,F?,…,由投入產(chǎn)出分析的一般概念，易知：2.3碳排放投入產(chǎn)出分析以P;(i,j=1,2,…,n)表示生產(chǎn)單位j部門(mén)總產(chǎn)品所引起的i部門(mén)直接碳排放量(常用單位tCO?/萬(wàn)元、kgCO?√元等),構(gòu)建碳排放中間需求系數(shù)矩陣,易得：構(gòu)建無(wú)量綱系數(shù)矩陣2.3碳排放投入產(chǎn)出分析→D=(I-Φ)?1·F(2-2.3碳排放投入產(chǎn)出分析2.3碳排放投入產(chǎn)出分析2.3.3碳排放投入產(chǎn)出分析2.3碳排放投入產(chǎn)出分析2.3.3碳排放投入產(chǎn)出分析全需求量總和。由此j部門(mén)最終產(chǎn)品的隱含碳排放強(qiáng)度為：2.3碳排放投入產(chǎn)出分析:為獲得j部門(mén)最終產(chǎn)品對(duì)其他各部門(mén)碳排放的完全需求量之和；8;Y;:j部門(mén)最終產(chǎn)品對(duì)j部門(mén)碳排放的完全需求量，由以下三部分組成：②j部門(mén)中間生產(chǎn)環(huán)節(jié)對(duì)本部門(mén)產(chǎn)品“直接消耗”對(duì)應(yīng)的碳排放8;·a·Y;2.3碳排放投入產(chǎn)出分析條件同例題2-3,且已知農(nóng)業(yè)部門(mén)的直接碳排放量為9.6tCO?e,工業(yè)部門(mén)的直接碳排放量為18tCO?e,計(jì)算部門(mén)產(chǎn)品的隱含碳排放強(qiáng)度及隱含碳排放量。產(chǎn)出中間需求最終產(chǎn)品總產(chǎn)品農(nóng)業(yè)部門(mén)工業(yè)部門(mén)投入投中入間農(nóng)業(yè)部門(mén)853工業(yè)部門(mén)426增加值農(nóng)業(yè)部門(mén)的直接碳排放量為9.6tCO?e,總產(chǎn)出為16萬(wàn)元，直接碳排放強(qiáng)度為：工業(yè)部門(mén)的直接碳排放量為18tCO?e,總產(chǎn)出為12萬(wàn)元，直接碳排放強(qiáng)度為：&?=18/12=1.5tCO?e/萬(wàn)元2.3碳排放投入產(chǎn)出分析部門(mén)碳排放強(qiáng)度向量為：ε=[0.61.5]tCO?e計(jì)算隱含碳排放強(qiáng)度：S=ε·B=[0.6部門(mén)產(chǎn)品的隱含碳排放量為：C?=s?·Y=2.8×3=8.4tCO?e/萬(wàn)元C?=S?·Y?=3.2×6=19.2t驗(yàn)算發(fā)現(xiàn)，部門(mén)產(chǎn)品的隱含碳排放量之和為8.4+19.2=27.6tCO?e,部門(mén)的直接碳排放量之和為9.6+18=27.6tCO?e,二者相等，說(shuō)明計(jì)算無(wú)誤。2.4碳排放的混合式計(jì)算方法■基于過(guò)程的碳排放計(jì)算方法可依據(jù)詳細(xì)的產(chǎn)品系統(tǒng)流程進(jìn)行分析，得到各環(huán)節(jié)的碳排放水平，在微觀系統(tǒng)的分析方面具有突出優(yōu)勢(shì)，但基于過(guò)程的方法存在截?cái)嗾`差等問(wèn)題，特別是當(dāng)系統(tǒng)邊界簡(jiǎn)化的不合理時(shí)，會(huì)顯著影響計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性?！龌谕度氘a(chǎn)出分析的碳排放計(jì)算方法通過(guò)在價(jià)值型投入產(chǎn)出表中引入碳排放強(qiáng)度指標(biāo)，在考慮部門(mén)生產(chǎn)關(guān)聯(lián)的基礎(chǔ)上，可實(shí)現(xiàn)全產(chǎn)業(yè)鏈的碳排放計(jì)算分析。但受該方法基本假設(shè)條件所限，一般難以針對(duì)具體工藝流程進(jìn)行分解，且無(wú)法考慮產(chǎn)品使用及廢棄處置階段的碳排放情況?！鼋Y(jié)合上述兩類方法的優(yōu)點(diǎn)，混合式計(jì)算方法近年來(lái)得到了快速的發(fā)展，形成了分層混合法(tieredhybridmethod)、投入產(chǎn)出混合法(input—output-basedhybridmethod)和整合的混合法(integratedhybrid)等方法體系。2.4碳排放的混合式計(jì)算方法2.4.1分層混合法分層混合法是指利用基于過(guò)程的計(jì)算方法對(duì)產(chǎn)品系統(tǒng)中的主要生產(chǎn)流程及運(yùn)行、處置階段進(jìn)行研究，而對(duì)于其他次要流程及上游環(huán)節(jié)采用投入產(chǎn)出分析實(shí)現(xiàn)碳排放量ε為采用基于過(guò)程的計(jì)算方法時(shí)的碳排放因子向量；QP為采用基于過(guò)程的計(jì)算方法時(shí)的技術(shù)矩陣；為采用基于過(guò)程的計(jì)算方法時(shí)的活動(dòng)水平向量；為投入產(chǎn)出分析中部門(mén)的直接碳排放強(qiáng)度向量；Q?為投入產(chǎn)出分析中的直接消耗系數(shù)矩陣；為投入產(chǎn)出分析中的部門(mén)產(chǎn)品最終雲(yún)求向量2.4碳排放的混合式計(jì)算方法2.4.1分層混合法ε為采用基于過(guò)程的計(jì)算方法時(shí)，第k種主要流程或產(chǎn)品的碳排放因子；Q為采用基于過(guò)程的計(jì)算方法時(shí)，第k種主要流程或產(chǎn)品的活動(dòng)水平；Q?為第k’種次要流程或產(chǎn)品所屬部門(mén)的隱含碳排放強(qiáng)度；為第k’種次要流程或產(chǎn)品的活動(dòng)水平，以所屬部門(mén)最終需求的貨幣價(jià)值表示。為產(chǎn)品系統(tǒng)所屬部門(mén)j的隱含碳排放強(qiáng)度；為為獲得j部門(mén)單位最終產(chǎn)品，第k種流程或產(chǎn)品所屬部門(mén)的碳排放Q為產(chǎn)品系統(tǒng)活動(dòng)水平，以所屬部門(mén)j最終需求的貨幣價(jià)值表示。2.4碳排放的混合式計(jì)算方法2.4.1分層混合法分層混合法通過(guò)對(duì)基于過(guò)程的計(jì)算方法和投入產(chǎn)出分析方法的碳排放計(jì)算結(jié)果做線性疊加，得到產(chǎn)品系統(tǒng)的碳排放總量，在一定程度上拓展了原有基于過(guò)程的計(jì)算方法的系統(tǒng)邊界，且概念清晰，計(jì)算相對(duì)容易，是目前最為常用的混合式計(jì)算方法?？诒举|(zhì)上，分層混合法是建立在基于過(guò)程的計(jì)算方法基礎(chǔ)上的，盡管系統(tǒng)邊界定義的完整性要優(yōu)于基于過(guò)程的計(jì)算方法，但仍在一定程度存在截?cái)嗾`差的問(wèn)題；口分層混合法需對(duì)利用基于過(guò)程的計(jì)算方法和投入產(chǎn)出分析方法進(jìn)行碳排放分析的流程或產(chǎn)品進(jìn)行系統(tǒng)邊界的拆分。在這一過(guò)程中，由于采用線性疊加的方式完成計(jì)算，不能考慮兩部分邊界之間的交互性，容易產(chǎn)生重復(fù)計(jì)算的問(wèn)題。2.4碳排放的混合式計(jì)算方法2.4.1分層混合法某產(chǎn)品系統(tǒng)中，主要流程模塊為S4和S5,其中S5模塊利用S4模塊的產(chǎn)出，并生產(chǎn)目標(biāo)產(chǎn)品，S4模塊的投入來(lái)自部門(mén)S3,部門(mén)S3在經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)中與另外兩個(gè)部門(mén)S1和S2具有生產(chǎn)關(guān)聯(lián)。如圖2-9所示，S5模塊單位活動(dòng)水平產(chǎn)出6個(gè)單位的目標(biāo)產(chǎn)品，并需投入2.5個(gè)單位的產(chǎn)品4,1.75個(gè)單位的產(chǎn)品1,1.75個(gè)單位的產(chǎn)品2,同時(shí)產(chǎn)生9.0kgCO?e;S4模塊單位活動(dòng)水平產(chǎn)出5.4個(gè)單位的產(chǎn)品4,并需投入0.25個(gè)單位的產(chǎn)品1,0.25個(gè)單位的產(chǎn)品2,5個(gè)單位的產(chǎn)品3,同時(shí)產(chǎn)生12kgCO2e。部門(mén)S1、S2和S3的價(jià)值型投入產(chǎn)出表如表2-5所示，各部門(mén)產(chǎn)品的單價(jià)及直接碳排放強(qiáng)度如表2-6所示。采用分層混合法計(jì)算生產(chǎn)1個(gè)功能單位的目標(biāo)產(chǎn)品所產(chǎn)生的碳排放總量。2.4碳排放的混合式計(jì)算方法2.4.1分層混合法產(chǎn)品1產(chǎn)品1N?N?II5產(chǎn)品產(chǎn)品4產(chǎn)品3一產(chǎn)品4產(chǎn)品3一X?2f?f?N?產(chǎn)品2==N?圖2圖2-9某產(chǎn)品系統(tǒng)流程圖2.4碳排放的混合式計(jì)算方法2.4.1分層混合法投入表2-5投入產(chǎn)出流量表(元)產(chǎn)出部門(mén)S2中間需求部門(mén)S2最終產(chǎn)品總產(chǎn)品部門(mén)S3部門(mén)S3中間投入部門(mén)S1部門(mén)S2部門(mén)S3增加值總投入指標(biāo)部門(mén)S1部門(mén)S2部門(mén)S3產(chǎn)品單價(jià)(元/個(gè))112直接碳排放強(qiáng)度(kgCO?J元)2.4碳排放的混合式計(jì)算方法2.4.1分層混合法方法1采用分層混合法的基本模型(1)計(jì)算方法的系統(tǒng)邊界確定題目中我們已知，S4和S5為主要流程模塊，采用基于過(guò)程的計(jì)算方法進(jìn)行碳排放分析；而S1、S2和S3為次要環(huán)節(jié)，通過(guò)投入產(chǎn)出法進(jìn)行碳排放分析，最終將兩部分結(jié)果進(jìn)行疊加，作為產(chǎn)品系統(tǒng)的碳排放總量。(2)S4和S5模塊的碳排放計(jì)算①確定技術(shù)矩陣，根據(jù)題目已知條件，取各流程輸出為正、輸入為負(fù)，可得到以下技術(shù)矩陣：模塊S4模塊S52.4碳排放的混合式計(jì)算方法2.4.1分層混合法(2)S4和S5模塊的碳排放計(jì)算②確定活動(dòng)水平向量，本題目的目標(biāo)產(chǎn)品是模塊5的輸出，以1個(gè)目標(biāo)產(chǎn)品為功能單上述規(guī)模向量的含義是，為獲得1個(gè)功能單位的目標(biāo)產(chǎn)品，需要模塊S4的活動(dòng)水平為2.4碳排放的混合式計(jì)算方法2.4.1分層混合法(2)S4和S5模塊的碳排放計(jì)算④根據(jù)已知條件，確定碳排放強(qiáng)度向量為：⑤計(jì)算獲得1個(gè)單位的目標(biāo)產(chǎn)品，S4和S5模塊的碳排放量：2.4碳排放的混合式計(jì)算方法2.4.1分層混合法(3)S1、S2和S3部門(mén)的碳排放計(jì)算①計(jì)算部門(mén)的最終需求根據(jù)題目已知條件，S5模塊單位活動(dòng)水平需投入2.5個(gè)單位的產(chǎn)品4,1.75個(gè)單位的產(chǎn)品1,1.75個(gè)單位的產(chǎn)品2;S4模塊單位活動(dòng)水平需投入0.25個(gè)單位的產(chǎn)品1,0.25個(gè)單位的產(chǎn)品2,5個(gè)單位的產(chǎn)品3。依此構(gòu)建S4和S5模塊單位活動(dòng)水平對(duì)S1、S2和S3部門(mén)產(chǎn)品1~3的需求矩陣如下：產(chǎn)品3模塊S4模塊S52.4碳排放的混合式計(jì)算方法2.4.1分層混合法(3)S1、S2和S3部門(mén)的碳排放計(jì)算①計(jì)算部門(mén)的最終需求終需求的實(shí)物量為：根據(jù)部門(mén)產(chǎn)品單價(jià)，部門(mén)最終需求的價(jià)值量為：2.4碳排放的混合式計(jì)算方法2.4.1分層混合法(3)S1、S2和S3部門(mén)的碳排放計(jì)算②確定部門(mén)的直接碳排放強(qiáng)度：ε1?=[0.0390.0320.041]kgCO?e/元③確定部門(mén)的直接消耗系數(shù)矩陣2.4碳排放的混合式計(jì)算方法2.4.1分層混合法③確定部門(mén)的直接消耗系數(shù)矩陣④計(jì)算完全需求系數(shù)矩陣2.4碳排放的混合式計(jì)算方法2.4.1分層混合法(4)產(chǎn)品系統(tǒng)的碳排放總量EH=E+E?=2.426+0.222=2.648kgCO?e2.4碳排放的混合式計(jì)算方法2.4.1分層混合法方法2采用分層混合法的簡(jiǎn)化模型(1)計(jì)算方法的系統(tǒng)邊界確定，與方法1相同。(2)S4和S5模塊的碳排放計(jì)算分析題目條件可知，模塊S5單位活動(dòng)水平的目標(biāo)產(chǎn)品產(chǎn)出量為6個(gè)單位，因此，為獲得1個(gè)功能單位的目標(biāo)產(chǎn)品，S5模塊的活動(dòng)水平為Q=1/6。根據(jù)已知條件，模塊S5的單位活動(dòng)水平的碳排放量(即碳排放因子)為：因此為獲得1個(gè)功能單位的目標(biāo)產(chǎn)品，模塊S5的碳排放量為：2.4碳排放的混合式計(jì)算方法2.4.1分層混合法(2)S4和S5模塊的碳排放計(jì)算S5模塊單位活動(dòng)水平需要2.5個(gè)單位的產(chǎn)品4,而S4模塊單位活動(dòng)水平可產(chǎn)出5.4個(gè)單位產(chǎn)品4,因此，為獲得1個(gè)功能單位的目標(biāo)產(chǎn)品，S4模塊的活動(dòng)水平為：根據(jù)已知條件，模塊S4的單位活動(dòng)水平的碳排放量(即