基于生命周期評價的快遞碳足跡核算

周楊，甘陸軍，韓方方

（1.圓通速遞有限公司，上海 201705；2.物流信息互通共享技術及應用國家工程實驗室，上海 201705）

1 緒論

1.1 背景

我國的碳排放量居世界第一，且人均占有資源、能源有限，發展低碳經濟已經成為可持續發展的必由之路。作為國家的戰略性、基礎性和先導性產業，我國快遞行業在電子商務的帶動下呈現井噴式發展，2020年全年快遞服務企業業務量完成833.6億件，穩居世界第一。隨著快遞業的高速發展，快遞包裝使用量激增，由此產生了大量快遞包裝廢棄物，導致快遞碳排放增多，引發廣泛的關注。近年來，國家和行業主管部門針對快遞包裝的減量化、可循環、可降解出臺了大量的引導和管控措施，制定并出臺了快遞綠色包裝方面的國家標準、行業標準，并印發相關的指導意見和包裝規范，將綠色發展的理念在快遞企業的運輸、辦公、運營等全業務鏈條推廣落實，行業的綠色發展取得了一定的成效。

本文立足快遞包裹生命周期的全過程，涉及的碳排放主體包括快遞業務上下游相關參與方，以追蹤單個快遞生命周期中的碳足跡。

1.2 目的和意義

隨著綠色物流政策法規的出臺，快遞服務企業越來越重視綠色發展。國家郵政局發布了《快遞服務溫室氣體排放測量方法（YZ/T0135-2014）》[1]行業標準，該標準的出臺意在量化快遞服務企業在在日常服務中主動節能減排，引導國內快遞服務企業提高節能減排意識。標準中列舉的快遞相關物料的碳排放因子清單，為快遞行業的碳排放測算提供了重要參考。

本文根據上述行業標準中提供的碳排放因子清單，基于生命周期評價原理，運用排放因子法追蹤快遞的碳足跡，計算單個快件產生的碳排放。單個快件的碳排放量是指從發件人到收件人整個過程中產生的碳排放，包括快遞產業鏈上下游關聯方產生的碳排放量。例如，大多數電商件由電商企業包裝，即電商件的包裝物產生的碳排放屬于電商企業的碳排放量。因此單個快件產生的碳排放量不完全是由快遞企業產生的碳排放量。通過研究快遞全生命周期的碳足跡，分析碳排放產生的源頭，從根源上降低快遞產生的，從而達到節能減排的目的。本文運用的快遞碳排放計算方法既核算了轉運中心之間的碳排放量，也核算了城市內運營管理的碳排放量，適用于不同運營模式的快遞企業。

總體上，隨著人們環保意識的增強以及國家低碳減排的政策引導，綠色發展勢必會成為以后的發展趨勢。因此關于快遞碳足跡量化與優化的相關研究對提高快遞服務企業在未來低碳市場的競爭力、影響國家環保政策等方面有著極為重要的意義。快遞生命周期碳足跡研究可以核算快遞每個活動環節的碳排放量，制定降低碳排放量的方法，從而幫助快遞服務企業減少碳排放量。單個快件生命周期的碳足跡的研究，可以為降低快遞業的碳排放策略制定及實施提供決策支持。

1.3 文獻綜述

目前國內外關于快遞碳足跡的研究主要聚焦快遞包裝碳足跡和基于快遞碳排放的配送路徑優化，缺少快遞生命周期碳足跡研究。

耿會君和趙方方[2]總結歸納了快遞包裝箱循環利用中產生碳足跡的環節，分析了快遞包裝箱循環利用減少碳足跡存在的問題，提出了降低碳足跡的對策；鄭曉陽[3]首先明確了快遞碳排放對象和核算范圍，基于此建立了碳排放核算體系，并對比分析了常用的碳排放測算方法；付天琴，等[4]主要圍繞快遞包裝、碳足跡、綠色快遞包裝三方面展開對國內外的相關研究進行梳理，為綠色快遞包裝的進一步探究提供理論基礎。蔡依平，等[5]研究冷鏈物流碳足跡計算，計算了新鮮番茄生命周期生產、配送、預冷和存儲、廢棄階段的碳排放量，結果表明，生產方式和運輸方式是影響番茄碳排放的主要因素。楊寧[6]總結低碳物流和城市快遞配送車輛路徑問題國內外研究現狀的基礎上,重點研究了考慮碳排放的城市快遞配送車輛路徑問題。

2 快遞生命周期碳排放計算方法

2.1 碳足跡范圍界定

2.1.1 溫室氣體核算對象。《快遞業溫室氣體排放測量方法（YZ/T0135-2014）》規定快遞服務組織溫室氣體排放主要包括CO2、CH4、N2O。因此本文將以CO2、CH4、N2O作為快遞業的碳排放核算對象，采用CO2當量的方法核算CH4、N2O總量，即在輻射強度上與某種溫室氣體質量相當的二氧化碳的量（tCO2e）。為了衡量不同溫室氣體對溫室效應的影響，聯合國政府間氣候變化專門委員會（IPCC）以二氧化碳輻射功能為1單位，得到了不同溫室氣體的全球升溫潛勢值（GWP）。

2.1.2 碳足跡邊界界定。由快遞生命周期流程圖（如圖1所示）可知，快遞的全生命周期通常包括11個步驟，可以劃分為三個環節計算碳排放量，分別為快遞包裝環節、分揀建包（集包）環節、運輸環節。本文的核算碳排放的范圍不考慮快遞包裝物的回收及銷毀產生的碳排放量。

圖1 快遞生命周期流程圖

2.1.3 碳排放體系。本文從快遞生命周期出發確定碳排放核算體系，根據產生碳排放的源頭，采用分類研究的方法進行核算。其中，燃燒過程和化學過程產生溫室氣體排放為第一碳足跡；企業外購的電力、熱力等產生溫室氣體排放為第二碳足跡；快遞包裝用品及耗材消耗產生的溫室氣體排放為第三碳足跡，詳見表1。

表1 快遞業的碳排放核算體系

2.2 碳足跡核算模型

目前無法通過實測的方式直接獲取快遞業的碳排放量數據。根據《2006年ICPP國家溫室氣體清單指南》[7]中提出的排放因子法，它是政府氣候變化專門委員會IPCC（Intergovernmental Panel on Climate Change）提出的第一種碳排放估算方法，也是目前應用最廣泛的方法。排放因子法的基本思路是依照快遞業的碳排放清單列表，針對每一種排放源構造其活動數據與排放因子，以活動數據和排放因子的乘積作為該排放項目的碳排放量估算值。公式如下：

AE:快遞服務組織活動溫室氣體排放量，單位為CO2當量；

AD:活動數據；

EF:排放因子；

GWP:溫室氣體全球變暖潛值。

快遞生命周期的溫室氣體排放總量包含第一、二、三碳足跡的溫室氣體碳排放。快遞溫室氣體排放總量計算公式為：

E:快遞生命周期的溫室氣體碳排放總量；

E1:第一碳足跡的溫室氣體碳排放量；

E2:第二碳足跡的溫室氣體碳排放量；

E3:第三碳足跡的溫室氣體碳排放量。

2.2.1 第一碳足跡核算。第一碳足跡主要是運輸等設備化石燃料燃燒產生的碳排放，涉及的能源主要有柴油、汽油、航空煤油等。由于快遞主要以公路運輸為主，運輸過程中貨車的CO2、CH4、N2O排放量占較大比重，因而該計算方法旨在計算每單位貨物周轉量的CO2當量排放量，先利用燃料年消耗量和各種車輛所用燃料的排放系數計算出CO2當量年排放量，然后再利用年總里程和平均載重量計算出貨物周轉量與單位周轉量的CO2年排放量。步驟如下：

（1）利用各種燃料的年消耗量和燃燒的碳排放系數計算出CO2、CH4、N2O的碳排放量。

Eg：燃料產生溫室氣體g（g為CO2、CH4、N2O）的碳排放總量；

FUa：燃料a（a為柴油、汽油、航空煤油）的年消耗量；

EFag：燃料a產生的溫室氣體g的排放因子；

EFIPCC：燃料a產生溫室氣體g的IPCC排放因子；

Qa：燃料a的平均低位發熱量。

（2）計算貨車平均載重量G。

Q：貨車載重量；

η：貨車平均裝載效率。

（3）計算貨物周轉量K

D表示貨車年總里程。

（4）計算每單位貨物周轉量的CO2年排放量。以CO2年排放量除以貨物周轉量，即得出每單位貨物周轉量的CO2年排放量，單位為tCO2e/(t·km)，其計算公式為：

或者，基于步驟（1）計算單個快件的碳排放量。

M為運輸快件總件數。

2.2.2 第二碳足跡核算。第二碳足跡指在快遞服務中外購電力、熱力所產生的溫室氣體排放。計算方法如下：

（1）外購電力計算

式（10）中，AD耗電為電力消耗量；EF電力為電力排放因子。

（2）外購熱力計算

式中，AD耗熱為熱力消耗量；EF熱力為熱力排放因子。

（3）計算第二碳足跡排放總量

2.2.3 第三碳足跡核算。第三碳足跡指在快遞服務中快遞包裝消耗產生的溫室氣體排放。計算方法為：

式中，M包裝用品i為快遞包裝用品i（i為塑料袋、紙箱、面單、封套、膠帶等）的消耗量；EF包裝用品i為包裝用品i的排放因子。

3 案例分析

3.1 數據獲取與處理

根據第2部分的快遞生命周期碳排放計算模型可知，快遞的碳排放核算需獲取燃油、電力、快遞包裝的年消耗量等數據。

（1）確定燃油類型及年消耗量、電力年消耗量、環保袋、編織袋的消耗量、貨車總載重量。本文根據上市快遞企業年報數據，模擬出以下數據，見表2。

表2 上市快遞企業年報數據的模擬值

（2）確定燃油的平均低位發熱量和排放因子。從《2006IPCC：國家溫室氣體清單指南》中查出燃油的平均低位發熱量和排放因子，見表3。

表3 柴油碳排放因子

（3）確定電力的碳排放因子。從eBlance中國生命周期數據庫[8]中獲得電能的CO2排放因子，見表4。

表4 電力碳排放因子

（4）確定快遞封裝用品的碳排放因子。確定快遞運單、封套、包裝箱、塑料包裝袋、塑料編織袋、透明膠帶的碳排放因子，見表5。

表5 快遞封裝用品碳排放因子

（5）確定溫室氣體的GWP值。從《2006年IPCC：國家溫室氣體清單指南》中查表獲得CO2、CH4、N2O對應的GWP值，見表6。

表6 溫室氣體及其全球變暖潛值

3.2 干線運輸碳排放量計算

干線運輸總耗油量為3 645 865L。已知柴油密度為840kg/m3，柴油密度乘以柴油體積得到柴油質量30 625t。根據式（4）分別計算出柴油CO2的排放量、CH4的碳排放量、N2O的碳排放量，進而得出干線運輸中第一碳足跡的碳排放量。

根據車輛油耗數可知車輛平均燃油效率約為3.3km/L，得到車輛行駛總里程為12 031 354.5km。車輛總裝載重量為312 350.13t，按照式（8）計算出干線運輸時每噸快遞每公里的CO2排放量為1.821×10-5kgCO2e/(t·km)，即每kg快遞每公里的CO2排放量為1.821×10-8kgCO2e/(kg·km)。

3.3 中心分揀建包（集包）的碳排放計算

（1）中心分揀電力的碳排放。中心消耗電量共5 280 000KWh，電力的碳排放因子為0.960tCO2e/MWh，根據式（10）計算得出，中心因耗電而產生的碳排放為5 068.8tCO2e，每kg快遞在中心耗電產生的碳排放為0.016 2kgCO2e/kg。

（2）中心分揀建包（集包）的碳排放。2019年環保袋的總消耗量為88 147個，編織袋總消耗量為4 360 000個。一個環保袋的重量為420g，一個塑料編織袋的重量為200g，由表5可知，塑料編織袋的碳排放因子為2.507kgCO2e/kg。由式（13）計算出中心分揀建包（集包）碳排放量為2.789×106kgCO2e，在中心分揀建包（集包）時每kg快遞碳排放量為8.929×10-3kgCO2e/kg。

3.4 城市內的運營管理碳排放計算

城市內的運營管理碳排放過程包括攬派服務環節和支線運輸環節，本文采用標桿法計算城市內運營管理產生的快遞碳排放量。

（1）第一碳足跡，主要包括城市內的攬收派送運輸和支線運輸環節消耗的燃油產生的碳排放。從單個包裹運輸角度看，在整個運輸距離上，根據運輸距離長短的不同，支線運輸產生的碳排放占干線運輸產生的碳排放比例不同，具體見表7。

表7 城市內第一碳足跡計算系數表

（2）第二碳足跡，主要是城市內運營管理時消耗的電力，包括分揀設備、攬收派送時電動交通工具消耗的電力等。因此本文中心耗電和城市內運營管理耗電比例為1:1。

（3）第三碳足跡，由于快遞自身包裝大多由商家提供，不計入快遞企業攬收服務環節的碳排放量，而城市內運營使用的環保袋進入到各個轉運中心，因此上文中計算的中心分揀建包（集包）的碳排放量即快遞生命周期中第三碳足跡總的碳排放量。

3.5 碳排放計算總結

經過快遞生命周期的碳排放計算，得出快遞生命周期各活動環節對應的單位碳排放量（見表8），從而可以計算出單個快件的碳排放量。例如，已知一個用郵政標準5號三層紙箱（紙箱重115g）包裝的包裹，包裹總重量為1kg，該包裹由北京某地發往上海某地的總距離為1 463km，干線距離為1 400km，計算該包裹碳排放量過程如下：

表8 快遞生命周期各活動環節對應的單位碳排放量

計算得出該包裹的碳排放量為220gCO2e，其中該包裹的第三碳足跡包括分揀包裝產生的碳排放、快遞自身包裝（5號紙箱、快遞面單）產生的碳排放。

中國快遞包裝以瓦楞紙箱和塑料袋為主，紙箱類快遞包裝約占44.03%(按件數計)，塑料袋類包裝約占33.5%。為了解單件快遞的碳排放量特點，本文計算了由幾種不同型號的紙箱和塑料袋包裝的快件發往各地產生的快遞碳排放量，并對其進行分析。假設存在21個包裹，分別用不同型號的包裝箱和塑料袋包裝，最終每個快件重量都為1kg，快件從A地分別發往B、C、D地。AB兩地相距450km，干線距離為400km；AC兩地相距900km，干線距離為840km；AD兩地相距1 470km，干線距離為1 400km。依據表9的快遞包裝材料的碳排放量清單和快遞生命周期碳排放計算方法，計算出各個快件的碳排放量，結果見表10。

表9 快遞包裝材料的碳排放量清單

從表10分析得出，快件運輸距離越長，碳排放量越大；在快遞生命周期中，第三碳足跡的碳排放量最大，第二碳足跡次之，第一碳足跡最小，即快遞包裝及耗材產生的碳排放量最多，電能次之，燃油最少。

表10 各個快件的碳排放量計算結果

4 結語

4.1 研究結果

本文基于生命周期評價原理，采用排放因子法研究單個快件碳排放量。快遞生命周期碳排放源主要包括運輸環節消耗的燃油、城市內運營管理和中心分揀建包（集包）環節消耗的電能以及包裝環節消耗的快遞包裝及耗材。研究結果表明，在快遞生命周期碳足跡中，快遞包裝及耗材對快件碳排放量的影響最大，電能次之，燃油最小。單個快件產生的碳排放量由快遞企業及上下游相關參與主體共同產生。

針對上述研究結果，本文建議從三個方面降低快遞包裹的碳排放量。第一，在運輸環節，通過優化路由、減少中轉次數、縮短運輸距離來降低燃油消耗量，進而降低碳排放；同時，增加燃油效率高的發動機貨車使用比例，逐步提高新能源車的使用比例。第二，在分揀建包（集包）環節，結合綠色運營和綠色辦公的相關要求，推廣和使用節能燈等低耗電設備；在轉運中心場地裝置太陽能發電設備，提高太陽能等清潔能源使用比例。第三，快遞包裝及耗材環節，按照包裝減量化、可降解和可循環的指導原則，進一步減少膠帶和包裝填充物的使用量，通過懸空緊固包裝等方式增強寄遞過程的包裝安全性；推廣縮小面單和減少包裝物的油墨印刷量；推廣可降解塑料包裝物和可循環、可回收包裝物的使用，多措并舉實現快遞包裝物碳排放量的下降。

4.2 研究展望

本文從學術研究的角度，基于快件全生命周期，系統梳理核算快遞上下游關聯主體的碳排放足跡，以期對行業監管部門給予決策參考，對各參與主體的節能減排明確重點。同時，本文在快遞生命周期碳足跡核算過程中，如第一碳足跡核算過程中未考慮多種運輸方式，第二碳足跡核算過程中忽略了外購熱力產生的碳排放，第三碳足跡核算過程中未考慮膠帶、填充物等其他包裝耗材產生的碳排放，這將是下一步深化研究探討的方向。