空調行業產品碳效比（CER）核算與實踐

何冠成，王繼偉，劉國榮*

（1.威凱檢測技術有限公司，廣州 510663； 2.廣東美的制冷設備有限公司，佛山 528311）

引言

2020年9月22日，習近平總書記在第75屆聯合國大會一般性辯論上的講話中提出，中國將提高國家自主貢獻力度，采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力爭于2030年前達到峰值，努力爭取2060年前實現碳中和。國務院2021年10月24日發布《2030年前碳達峰行動方案》，明確各地區、各領域、各行業目標任務，加快實現生產生活方式綠色變革，推動經濟社會發展建立在資源高效利用和綠色低碳發展的基礎之上，確保如期實現2030年前碳達峰目標。

國家統計局的統計數據顯示，我國二氧化碳排放的主要來源為能源活動，其中發電、建材、鋼鐵、有色、石化、化工、造紙、民航是排放重點行業。裝備制造業不是碳排放重點行業，但是裝備制造消耗了大量的鋼鐵（16 %）、有色金屬、塑料等“高碳” 原材料，裝備制造業的產品在使用過程中消耗大量能源，在工業方面，能源消費都是通過重點用能設備系統（工業鍋爐及窯爐、電機系統、變壓器等）實現的。在居民生活方面，能源消費以消費終端耗能產品如冰箱、空調、微波爐等的家用電器為主。重點裝備為其他重點碳排放行業提供能量轉化裝置，是工業領域和居民消費“碳達峰、碳中和”的載體和抓手。

1 行業碳達峰

裝備制造業實現碳達峰，需要對相關企業及產品的碳排放進行核算及科學評價。產品碳排放主要是依據ISO 14067標準進行，ISO 14067標準由國際標準化組織制定，于2013年正式發布，解決了產品“碳足跡”具體計算方法，行業大多數采用全生命周期評價法計算產品的碳排放總量(也稱碳足跡CPF)。產品CFP在歐洲地區的能源、農業、輕工、建材等行業有廣泛的應用，成衣、日用品、印刷品中往往都標識產品CFP。

裝備制造業的產品如空調器、汽車、電機等，其使用階段的碳排放在產品CFP中占比很大，遠大于其他階段碳排放的總和，有研究[1]表明，空調產品在其使用階段碳排放最多（約占總排放的95.06 %）。碳排放總量（CFP）未考慮產品或企業對社會的有效貢獻，不能反映低碳技術水平的高低。僅憑碳排放總量（CFP）的大小來評價行業是否實現碳達峰顯然不合理，忽略了社會發展的需求。評價裝備制造業碳達峰應同時考慮碳排放量及其功能貢獻，因此裝備制造業需要找尋新的碳達峰指標。

碳效比，即碳排放總量與其功能貢獻總和之比，表征實現某一功能單位所排放的二氧化碳當量，是合適的評價指標。使用產品碳效比，既可比較同類型不同規格的產品之間的碳排放強度，也可以比較同功能但不同類型的產品之間的碳排放強度。碳效比越大，實現相同功能貢獻的碳排放量越大，低碳技術水平越低。所以行業碳達峰可以理解為產品碳效比達峰、企業碳效比達峰。

碳足跡僅適合于評價功效難以量化的產品，而碳效比更適合于評價功效可以量化的產品，尤其是在使用階段持續用能的產品。原因如下：第一、非用能產品，出廠時的碳排放量基本確定，后續使用中基本不增加排放量，而用能產品出廠時的碳排放量占比小，使用階段的碳排放占比大。第二、用能產品生命周期的碳足跡絕對值很大，因為全生命周期評價法，把產品使用階段中的碳排放量納入計算，碳排放總量很大，使用壽命長的產品制造商不愿意標注，也不方便標注。另外還容易誤導使用者，以為出廠時產品碳排放量已經很大，在使用時更不會注意節能減排。第三、用能產品的碳足跡與使用壽命的取值長短直接成正比，比如產品使用壽命按5年、8年計算出來的碳足跡差異極大，不能公平評價不同產品和品牌的節能減排技術高低。第四、碳足跡只反映排放，不反映功效貢獻，而用能產品的功效貢獻與排放量密切相關或成正比。

本文以空調行業為實踐對象，對產品的碳排放、碳效比進行核算，比較其異同。

2 空調行業產品碳效比的核算

2.1 范圍

對空調行業的產品碳效比進行核算前，需要明確核算的范圍，包括對象、功能單位、系統邊界、碳效比的定義等。

核算對象一般為單臺套的產品，例如一套空調器、一臺除濕機。核算對象的信息應包含產品名稱、型號、品牌、制造商、電參數、能效，外觀，必要時，還需要產品能效相關的檢測報告。

產品的功能單位通常根據產品的主要功能來定，以實現一定量的功能貢獻來衡量。例如，空調器的主要功能就是從房間轉移熱量，所以空調器的功能單位可以理解為“從房間轉移1kwh的熱量”

系統邊界可以按照產品全生命周期進行，包括以下階段：“原材料獲取階段”、“生產階段”、“運輸階段”、“使用階段”、“回收階段”，但空調行業的產品使用壽命都比較長，一般為10年、15年，“回收階段”的數據不確定性比較大，所以系統邊界可以舍去“回收階段”的數據，如圖1所示。

圖1 碳足跡系統邊界圖

產品碳效比是指核算系統邊界內，產品碳排放總量與功能貢獻總和之比。房間空氣調節器的碳效比就是房間空氣調節器轉移單位能量所排放的二氧化碳當量，單位：kgCO2e/kWh，空調行業典型產品碳效比及其定義見表1。

表1 空調行業典型產品碳達峰指標及說明

2.2 碳排放的核算

2.2.1 原材料獲取階段

該階段為產品原材料在提取和制造過程中消耗的資源、能源所產生的碳排放。以產品物料清單（BOM表）為依托進行采集，采集每個產品零部件對應的材質、質量、數量等。原材料獲取階段的碳排放計算公式如式（1）：

式中：

CFPmaterial— 原材料獲取階段的碳排放總量，單位為：kgCO2e；

CFPi，material— 第i類原材料在提取和制造過程中所產生的碳排放量，單位為：kgCO2e；

n — 產品所含原材料的種類數。

2.2.2 生產階段

該階段應包括但不限于以下過程的信息：

—— 產品零部件生產過程的資源、能源消耗；

—— 產品組裝過程的資源、能源消耗；

—— 產品零部件或整機在車間、工廠內運輸流轉的資源、能源消耗；

—— 提供必要生產工藝流程圖。

生產階段的碳排放計算公式如式（2）：

式中：

CFPproduce— 生產階段的碳排放總量，單位為：kgCO2e；

FCi，produce— 生產階段的第i類能源消耗量（如柴油、天然氣），單位為：kg或m3；

CEFi，produce— 第i類能源的碳排放系數，單位為：kgCO2e/kg或kgCO2e/m3；

n — 生產階段所消耗能源的種類數；

PCproduce— 生產階段的耗電量，單位為：kWh；

PEF — 電力排放因子，單位為：kgCO2e/kWh。

2.2.3 運輸階段

該階段為產品整機從工廠到各地分銷商間運輸過程的資源、能源消耗。運輸階段的碳排放計算公式如式（3）：

式中：

CFPtransport— 運輸階段的碳排放總量，單位為：kgCO2e；

FCi，transport— 運輸階段的第i類能源消耗量（如柴油、天然氣），單位為：kg或m3；

n — 運輸階段所消耗能源（如柴油、天然氣）的種類數；

CEFi，transport— 第i類能源的碳排放系數，單位為：kgCO2e/kg或kgCO2e/m3；

PCtransport— 運輸階段的耗電量，單位為：kWh；

PEF — 電力排放因子，單位為：kgCO2e/kWh。

2.2.4 使用階段

使用階段產品產生的碳排放來源于電能消耗。依據產品性能、能效相關標準進行測試，計算產品的全年耗電量APC，再根據該產品的使用壽命，確定其使用階段的總耗電量PCuse。

使用階段的碳排放計算公式如式（4）:

式中：

CFPuse— 使用階段的碳排放總量，單位為：kgCO2e；

PCuse— 使用階段的耗電量，單位為：kWh；

PEF — 電力排放因子，單位為：kgCO2e/kWh。

2.2.5 碳排放總量

產品碳排放總量計算公式如式（5）：

式中：

Ki— 碳排放因子，來自行業數據庫；

Hi— 能源消耗量，來自測試結果及審定核查機構核實；

n— 消耗能源（如原材料階段、生產階段、運輸階段）的階段數。

2.3 功能貢獻核算

產品的功能貢獻總和TFC是指在評價系統邊界內產品實現功能單位的總量，例如空調器的功能貢獻總和在使用壽命期間轉移能量的總和。計算功能貢獻總和TFC時，使用壽命應與計算產品碳排放總量CFP時一致。

2.4 碳效比核算

2.4.1 產品碳效比核算

產品碳效比計算公式如式（6）:

式中：

CER— 碳效比，實現某一功能單位所排放的二氧化碳當量；

CPF— 碳排放總量；

TFC— 功能貢獻總和。

2.4.2 碳效比核算案例

選取2套不同規格型號的空調器作為碳效比核算對象，空調器的信息如表2所示。

表2 房間空氣調節器信息參數

空調器的主要功能是從房間空氣中轉移熱量，功能貢獻以轉移熱量的多少來衡量，單位為kWh。空調器的碳效比為統計周期內空調器碳排放總量與功能貢獻總和之比，單位kgCO2e/kWh，其中空調器使用壽命按10年計算。

對2套空調器進行碳排放、碳效比核算，核算結果如表3所示。

表3 房間空氣調節器碳效比核算結果

由產品參數可知，落地式空調器的制冷能力是掛壁式空調器的2.77倍，落地式空調器的用材（重量）是掛壁式空調器的2.57倍，落地式空調器的APF是掛壁式空調器的0.913倍。

從碳排放量CFP的角度來分析，從搖籃到出廠，落地式空調器的碳排放量是掛壁式空調器的1.54倍，從搖籃到報廢，落地式空調器的碳排放量是掛壁式空調器的2.94倍。

從碳效比CER的角度來分析，從搖籃到報廢，落地式空調器的功能貢獻總和是掛壁式空調器的2.77倍，落地式空調器的碳效比是掛壁式空調器的1.06倍，兩者的碳效比相當。

根據核算數據，結合空調器實際使用場景可以推演碳排放，假設有一個熱負荷為7 200 W的房間需要購置空調器，方案一是購買1臺制冷量7 200 W的落地式空調器，方案二是購買3臺制冷量2 400 W的掛壁式空調器。方案二初次投入的碳排放量比方案一高，但隨著使用時間延長，空調器用能的排放占比逐漸增加，最終空調器使用壽命結束時，方案二碳排放總量比方案一低，兩個方案的功能貢獻相同，但碳排放總量與產品碳效比成反比。

3 結束語

我國裝備制造業實現碳中和之路任重道遠，但實現碳達峰卻迫在眉睫。根據國際碳排放計算和管制的相關研究經驗，結合我國裝備制造業的實際情況與特點，本文提出裝備制造業碳達峰的關鍵指標“產品碳效比”與“企業碳效比”，并以空調行業實踐案例，對產品碳效比進行核算，為行業碳達峰理論探索和技術路徑研究提供數據驗證實例。