基于過程分析法的碳排放計量的分析——以華德精工制造公司為例

王大川，吳 勇，艾曉艷，呂 利，陳 彬，居鳴華

近年來，大氣中溫室氣體的濃度急劇上升，2010年11月24日世界氣象組織發布的《2009年度溫室氣體公報》顯示，2009年大氣中主要溫室氣體的濃度再次突破了有歷史紀錄以來的最高點，全球CO2平均濃度比1750年前增加了38%，N2O、CH4平均濃度分別比1750年前增加了19%和158%［1］。世界各國已關注到面臨氣候變化的嚴峻形勢，并采取了相應的措施來應對。

在西方國家，通常用二氧化碳當量來衡量溫室氣體的排放，二氧化碳當量是指對于給定的溫室氣體，用一定時間 (通常是100a)來衡量，這些氣體會產生同樣的GWP值從而導致全球變暖。基于這一原理，西方國家從概念內涵、計算方法以及案例計算研究三個方面開展了碳計量工作［2，3］，Shafik在20世紀90年代就發現了149個國家的二氧化碳和人均收入之間呈正向線性關心;Birdsall研究了人口增長對溫室氣體排放產生的兩種方式;Friedl在21世紀初發現人均GDP和二氧化碳排放量之間存在立方關系。而在我國碳計量研究仍處于初級階段，2001年陳泮勤對我國溫室氣體排放、監測進行了研究;2005年，我國學者張德英用系統擬真的方法對我國工業部門碳排放量進行了估算;2006年徐國泉等定量分析了1995～2004年中國碳排放量與人均碳排放量;2007年杜婷婷研究了中國十年來經濟發展與溫室氣體排放之間的相依關系;2008年譚丹等測算了各行業單位GDP碳排放量變化。

本文以華德精工制造公司為例，以過程分析法為基礎，分析了產品在生產過程中各個環節因耗能而排放的溫室氣體，量化了各個工藝環節的碳排放量。

1 應用簡介

1.1 過程分析法的基本內涵

過程分析法以過程分析為基本出發點，通過生命周期清單分析得到所研究對象的輸入和輸出數據清單，量化研究對象在生命周期中的碳排放［4］。此方法是基于生命周期評價理論提出的。這里的生命周期包含了產品從原材料的準備到產品的制造、包裝運輸和最終回收利用整個生命周期系統［5］。

與其它的方法相比，該法在對某一活動進行分析評價時，既要評價活動本身直接產生的環境問題，也要考慮與活動相關產生的伴隨效應，它包含了該活動所有的過程、成分和輸入輸出。

1.2 過程分析法的基本原則

過程分析法在用于評價時有4個基本原則:①產品的比較。比較可以是一個階段的不同產品，也可以是一產品的不同階段比較;②產品的整個生命周期。過程分析法的最重要的原則是必須把產品的整個生命周期考慮在內，包括從原材料的準備到產品的制造、包裝運輸和最終回收利用;③環境影響因素。在進行研究時所有的環境因素都必須考慮在內，只考慮有限的方面影響碳計量結果;④定量化。過程分析法在進行碳計量的過程中將產品的各個階段定量化，只有這樣產品比較才有意義，并提供一定的科學依據。

1.3 過程分析法在本研究中的應用簡介

本研究主要采用過程分析法，對四川華德精工制造有限公司整個廠區的碳排放總量進行了計量，得出了該公司2009年的碳排放量，并計算了該公司2009年萬元產值CO2的排放量。再根據工藝過程中各環節的分配系數，計算出該公司各工藝環節的CO2排放當量，最后對計量結果作出了相應的分析與討論。

2 碳排放計量

2.1 計量目的

產品的生產從原料的準備、制造、運輸到回收利用都有能量的傳輸，此過程為產品的生命周期。生命周期的各個環節都會產生相應的碳排放。此外，生活辦公區也有著一定的碳排放，本文研究的目的是對華德精工制造公司產品的生命周期碳排放進行計量的基礎上，評價各單元過程碳排放對整個公司碳排放的影響程度，為降低該公司溫室氣體排放提供決策與參考。

2.2 計量的系統邊界

本次碳計量的研究范圍為2009年四川華德精工制造有限公司整個廠區包括生活辦公區與生產作業區。

生活辦公區污水及生活垃圾 (包括糞便)排放的溫室氣體CH4歸一化CO2當量進行計量。

生產作業區的碳計量范圍主要涉及原料準備環節、產品的制造環節、產品的包裝與運輸環節、產品的回收利用4個部分，如圖1所示［9］。各個環節都會產生相應的碳排放，原料準備主要分為前道備膠及前道骨架處理，主要的碳排放是人力在生產過程能耗的碳排放;制造環節主要的碳排放為機器動力能耗及相關輔助活動能耗的碳排放，成品檢驗和包裝入庫環節的碳排放主要是包裝材料能耗、膠料的能耗以及成品檢驗中的不合格品能耗的碳排放。由于該公司生產區規模較小，生產區運輸由一輛叉車完成，因此本次碳計量僅考慮叉車運輸中耗能所排放的溫室氣體，不考慮其它車輛運輸能耗產生的溫室氣體的排放。

2.3 計算模型

四川華德精工制造有限公司的溫室氣體排放主要來自原料準備環節、產品的制造環節、產品的包裝與運輸環節、產品的回收利用環節。根據《2006年國家溫室氣體清單指南》和《IPCC優良作法指南》，每個環節中二氧化碳的排放量計算公式為［10］:

式中:AD—有關人類活動發生程度的信息;EF—量化單位活動的排放量或清除量的系數;GWP—氣體在與二氧化碳比較下，會造成大氣溫暖化的相對能力。

2.4 計量的基本數據

此次計量，主要涉及生活區燃燒煤所排放的溫室氣體，生活用水過程中耗能所排放的溫室氣體，機器設備運作過程中電力耗能所產生的溫室氣體的排放，生產區建筑材料在生產過程中因能源消耗所排放的溫室氣體和產品鋼材及橡膠在生產過程中能源消耗所排放的溫室氣體，它們的碳排放系數分別如表1。另外，二氧化碳和甲烷的全球潛暖勢的數值見表2。的數據。

表1 各種要素的碳排放系數

表2 全球潛暖勢值

2.5 計量結果與討論

2.5.1 2009年主要生產要素CO2的排放量

該公司生產要素主要有生產過程中電力和動力耗能、生活用水耗能、生活燃煤耗能、生產區建筑物材料在生產過程中耗能、鋼材耗能和產品包裝材料耗能，其CO2的排放量、各生產要素的碳排放量占碳排放總量的百分比、該企業2009年CO2排放總量和萬元產值CO2排放量主要見表3。

表3 2009年主要生產要素CO2的排放量 (kg)

由表3可以看出在這些生產要素中，CO2排放量最大的要素是在生產過程中電力耗能，占總CO2排放量的46.428%，其次為廠房建筑材料折舊。因此可以對生產工藝中的設備進行優化處理，以降低在生產過程中電力耗能所排放的溫室氣體;可以最大化利用廠房，以節省資源;包裝可以選擇可回收利用的材料，從而減少CO2的排放量。

2.5.2 2009年主要生產環節CO2的排放量

該公司生產工藝環節主要包括前處理、一段硫化、二段硫化、整修、成品檢驗及產品包裝。前處理階段主要是人力在生產過程耗能產生溫室氣體，一段硫化、二段硫化和整修環節主要是機器動力、電力耗能產生溫室氣體，成品檢驗及產品包裝環節主要有人力耗能、包裝材料及膠料的耗能產生溫室氣體。歸一化CO2當量，其每個環節CO2的排放量和各環節的碳排放量占碳排放總量的百分比見表4。

由表4可以看出在生產工藝過程中，CO2排放量最大的過程是整修過程，占總排放量的94.242%，其次是前處理過程。在這兩個工藝過程中主要是機械設備能耗和人力能耗所排放的溫室氣體，因此，可以對這兩個過程中一些能耗大的設備進行優化和提高利用效率，并且人力資源合理利用，以降低企業的碳排放量，提高企業的效率。

表4 2009年主要生產環節CO2的排放量 (kg)

3 結語

本次研究用過程分析法計算了華德精工制造公司2009年的碳排放總量，量化了生產過程中各個環節的溫室氣體的排放量，直觀地反映了各環節溫室氣體排放量的大小。對降低企業的碳排放量，提高企業效率提供了一定的科學依據。

對企業進行碳計量的最終目的是考察環境的負擔，通過對環境負擔的量化計算［12］，發現企業降低成本和提高效率的潛力，使企業更加合理地配置有限資源，從而使企業獲得更好的經濟效益，最后實現溫室氣體減排和投資回報的最大化。

［1］劉毅．世界氣象組織發布2009年度《溫室氣體公報》 ［EB/OL］． http://www． hbzj． net/article/fileview． asp? id =1948．0

［2］王微，林劍藝，崔勝輝，等．碳足跡分析方法研究綜述 ［J］．環境科學與技術．2010，(7)．

［3］ Carbon Trust．Carbon Footprint Measurement Methodology ［R］．version 1．1，2007．

［4］ Weismann T，Minx J．A definition of carbon footprint［J］．SA Research＆ Consulting，2007，(9)．

［5］曉斌，張阿玲，陳貴鋒．中國潔凈發電的生命周期清單分析［J］．潔凈煤技術，2005，(2)．

［6］夏德建，任玉瓏，史樂峰．中國煤電能源鏈的生命周期碳排放系數計［J］．核科學與工程，2010，(8)．

［7］胡其穎．企業建立溫室氣體排放清單的方法 ［J］．節能，2010，(3)．

［8］葛曉梅，王京芳，孫萬佛．基于生命周期的產品環境成本分析模型研［J］．環境科學與技術，2006，(5)．

［9］洪芳柏．低碳經濟與溫室氣體核算 ［J］．杭州化工，2009，(3)．

［10］ Intergovernmental Panel on Climate Change［R］．London:Cambridge University Press，2006．

［11］ Environmental Fate Data Base［EB/OL］．http://www．ipccnggip．iges．or．jp/EFDB/main．php．

［12］馬忠海．中國幾種主要能源溫室氣體排放系數的比較評價研究［D］．北京:中國原子能科學研究院，2002．