產品碳排放數據庫標準化建設淺析

許立杰 陳秉楠 吳薇群

摘 要：在國際社會對產品碳足跡的核算和管控逐漸收緊，國內迫切需要開展產品碳排放數據庫建設的背景下，本文介紹了國內外典型產品碳排放數據庫的整體情況；總結國際權威數據庫的標準化建設經驗；剖析我國數據庫建設現存問題；最后針對如何標準化建設中國產品碳排放數據庫提出了針對性的思考和建議，對于提高我國產品碳排放數據庫建設能力具有重要的參考意義。

關鍵詞：產品碳足跡，生命周期清單，數據庫，數據質量，標準化

DOI編碼：10.3969/j.issn.1002-5944.2023.05.006

0 引 言

實現碳達峰碳中和目標首先要做實的就是碳排放量的核算，量化數據的準確性是監測、評估和預測氣候變化的核心基礎。產品碳足跡評價是一種數據密集型方法，需要大量不同地區、行業的材料及生產過程的碳排放因子做數據支持。高質量的產品碳排放數據庫是開展碳足跡評價的必要前提，數據的可靠性也直接影響碳足跡核算結果可信度和應用性。目前國內進行產品碳足跡評價首選是歐洲地區運行較為成熟的數據庫。但國外數據庫的數據是基于其國家或區域各行業的平均數據，具有代表性的中國數據少之又少，評價結果無法真實反映中國本土產品的碳排放情況。同時，國外數據庫智能化系統的數據錄入要求與國內企業常規設備可提供的數據存在一定差異，不利于大面積普及。綜上，至今我國仍沒有一個統一的可代表中國平均生產能耗和碳排放量情況的數據庫，這在很大程度上制約了我國產品碳足跡評價的推廣和發展。

1 國際數據庫建設情況

在過去的二三十年中，國際已開展大量的數據庫標準化建設工作，現已形成一批數據全面且公信度較高的數據庫，可充分支撐其國家或更大區域的產品碳足跡評價。其中，歐美區域的生命周期清單（Life Cycle Inventory， LCI）數據庫，數據種類多樣且豐富，除碳排放外還可支撐多種環境影響類型評價，在全球范圍內被廣大用戶所使用。亞洲碳標簽推行較好的國家，為保障產品碳足跡評價結果的區域代表性和準確性，紛紛建設本土產品碳排放數據庫。具體數據庫對比信息見表1。

1.1 ecoinvent數據庫

ecoinvent數據庫自1998年開始創建，目的是為了解決瑞士長期存在的多個LCI數據庫建設內容重復、數據質量不一致現象，為國家提供高質量、有代表性、透明性高的數據庫。初期由瑞士公路、能源、環保等幾大政府部門共同資助，并成立ecoinvent協會執行數據庫建設工作。在得到更多政府部門、科研機構、行業企業的質量認可、技術支持和資金資助下，數據建設范圍逐步擴大到全球。因此，為更有效的開展工作，ecoinvent協會采用開放性的多方合作模式，拓展了多種數據收集渠道。同時，為保障數據質量，編制并公開發布《概述和方法：ecoinvent數據庫第三版的數據質量指南》，并依托指南開發信息化數據管理系統ecoEditor和ecoQuery，采用開放的EcoSpold數據格式，組建數據集審核專家組，對數據庫基本結構、數據集類型、數據收集方法、數據集審核流程及要求等進行標準化指導[1]。最新發布的ecoinvent3.8版本，擁有19000多條系統數據集，內容覆蓋基礎工業和多個行業，已成為世界范圍內認可度最高的LCI數據庫。

1.2 GaBi數據庫

G a B i 數據庫有近三十年的歷史，由德國thinkstep公司開發，擁有來自全球20多個國家近60名代表各個行業且熟悉生命周期評價技術的專家開發團隊。最新的GaBi數據庫已擁有覆蓋基礎工業和高碳排行業的26個子數據庫，涵蓋系統數據集近17000條。數據質量管控方面，類似ecoinvent數據庫，發布數據質量管控指南《GaBi數據庫與模型導則》，對數據庫結構設計、數據收集和建模原則、數據集審核及記錄格式等提出標準化要求[2]。同時也開發了以導則為依據的GaBi數據庫管理應用系統，實現智能化數據質量管控和應用。此外，為進一步提高數據庫的權威性，GaBi數據庫2014年引入獨立的第三方機構DEKRA對數據庫的數據來源的可靠性、建設方法的合規性以及記錄內容的準確性進行審核，為GaBi數據庫的標準化建設提供更具競爭性的技術保障。

1.3 其他數據庫

美國、日本、韓國、泰國等數據庫的建設背景類似，均為支撐國家層面生命周期評價（Life CycleAssessment， LCA）或碳標簽項目。且至少經過3-5年建設，具備基礎工業和高碳排行業的數據集后，才能滿足其區域產品碳排放量核算的需求。為高效、統一且可持續的開展數據庫建設，初期均由政府相關部門牽頭并提供主要的建設資金，通過下設或成立非盈利性機構、委員會或專家團隊進一步為數據庫的建設提供技術支撐和資金保障。數據質量管控上，雖不像前兩大數據庫在國際層面上發布了較為權威的數據質量指南和智能化系統，但也聚焦原始數據收集規則、數據集格式規范、數據集質量評估等內容出臺了系列標準化文件。

雖然各國際數據庫的區域代表性不同，但已形成一套標準化的建設和管理方法，十分值得學習和借鑒。

（1）權威部門統籌下的開放性數據收集模式。數據庫建設具有涉及行業廣、數據處理專業性強、整體工作量大等特點，國際各主流數據庫建設過程中基本采用多方合作模式。此外，由政府主導技術機構支撐和由咨詢機構自發投資建設，這兩種模式更具備權威牽頭、資金保障、開發合作的特點，能最大力度保障數據庫前期建設的統一性、系統性和開放性。

（2）基于數據庫實際應用需求下的合理內容規劃。目前國際上對數據集分類沒有統一要求，但一般會按照行業進行劃分。通過梳理發現數據庫基本都涵蓋資源、能源、化學品、金屬、運輸等工業基礎數據集，此外電子電氣、食品、紡織品等行業也是各數據庫的必備數據集。說明工業基礎是所有產品開展碳排放量核算必不可缺少的基礎數據集，而碳排放量較大行業的數據集建設也不容忽視。

（3）標準規范、智能化操作、專家指導的數據質量管控措施。如何保障數據的質量和一致性是數據庫建設中的核心難點，應用標準化手段實現質量管控的具體做法為：一是標準化文件。基于國際標準，編制數據庫質量管控文件，對原始數據采集、數據計算與建模、數據集格式設定、數據集質量審核等各階段提出標準化要求；二是智能化系統。基于數據庫質量管控文件開發智能化系統，實現流程化的數據集建設、質量管控和實施應用；三是專業化人員。組建專家團隊或者引入第三方機構，從源頭對數據采集進行標準化指導，同時數據集發布前對其質量進行嚴格的審核，為數據庫的建設提供科學、嚴謹的技術保障。

2 國內數據庫建設情況

與歐美等發達國家相比，國內相關研究起步較晚，但在政府的良性引導與支持下，國內已有諸多機構開展了系列研究，并積累了一定成果。具體數據庫對比信息見表2。

2.1 Sino-Center數據庫

中國材料生命周期數據庫是在國家“863”“973”等國家計劃和北京重點基金的支持下，由北京工業大學材料學院環境材料與技術研究所與主要工業及行業部門合作建設，以材料產業為主體的LCI數據庫。目前，數據庫內容涉及68類材料及過程清單，并形成商業數據集，可按照材料種類獨立銷售和使用[3]。為實現數據庫建設的標準化管理，搭建了能夠滿足數據收集和查詢的數據庫系統，開發了不同產品類別的數據庫應用軟件工具包。但由于相關信息的統計還存在不準確的情況，數據庫在材料行業的推廣和運用還有待于進一步提高。

2.2 CLCD數據庫

四川大學依托“十一五”科技支撐計劃，在參與歐盟研究總署發起的國際生命周期參考數據系統研究（International Reference Life Cycle Data System，ILCD）的基礎上與億科環境科技公司共同建設了以基礎工業為主體的CLCD數據庫，包含了中國多種大宗能源、原材料、運輸等生命周期數據。四川大學在參與ILCD研究的基礎上，編制了標準化的數據收集指南[4]，對數據質量進行管控。但數據庫數據采集以背景數據為主，實景數據為輔，在數據庫代表性和實用性還有待于進一步提高。目前，CLCD數據庫及其配套評價軟件eBalance和eFootprint為國內商業化運作較為成熟的代表。

2.3 CAS-RCEES數據庫

中科院生態中心的LCI數據庫，建設了超過1000個數據集，涵蓋了能源、基礎材料、運輸、廢棄物處理以及電子行業等部分數據。為便于數據集中管理，對國外數據系統進行二次開發并使用[5]。目前，數據庫軟件并未進行商業推廣，主要用于企業可持續性研究。

2.4 中國汽車產品生命周期數據庫

中國汽車產品生命周期數據庫包括基礎過程和產品生命周期數據庫、零部件生命周期數據庫和整車生命周期數據庫三大部分[6]。目前應用于中國生態汽車評價規程（C-ECAP）認證，指導認證汽車的生命周期評價，僅為內部服務使用，尚未公開。

2.5 寶鋼產品LCI數據庫

寶鋼產品LCI數據庫作為企業數據庫，包含典型能源及鋼材產品內外部工序的近六年生命周期數據。同時，為進行標準化的數據采集及管理，結合寶鋼數據系統，開發“LCA在線數據采集系統”，可自動從不同系統將基礎數據進行抽取、整合，保證數據的詳細、準確和完整。目前，寶鋼數據庫內部生產工序數據已經達到較高水平。但對于涉及到上下游用戶的外部數據，在準確性、一致性、代表性等方面還有待于進一步提高[7]。

目前，我國與瑞士數據庫建設初期類似，缺乏統一的標準化指導和要求，導致開發機構分散，建設內容重復性高，數據質量不一致。具體存在的問題如下：

（1）數據庫建設缺乏統一規劃，建設內容不全面。現有數據庫多是各機構在國家項目或資金的支持下開發建設，因資金支持的階段性和局限性，無法持續進行數據庫的建設和拓展，影響數據庫的完整性和可持續性。此外，在缺乏權威機構牽頭的情況下，國內數據庫建設內容高度重復。多為基礎性的工業數據庫，包含基礎能源、原材料、運輸等數據，而對于出口量高、可持續發展需求度高的電子、紡織等快銷行業，則缺乏有針對性的專業數據庫。

（2）數據庫建設標準不一致，數據質量不統一。在缺乏標準化指導的情況下，國內數據庫架構設置、數據收集渠道、數據收集方法、數據處理方法及數據集審核要求等方面存在差異，導致數據庫結構千差萬別、數據質量參差不齊。同時，國內數據庫多為科研院所或團隊直接建立，數據庫大多尚未公開，缺乏獨立的三方機構審核，數據的準確性和代表性也有待于檢驗。

3 國內數據庫標準化建設思考

3.1 高效統籌有效資源

借鑒國外數據庫的建設管理方式，建議在政府主導下設立數據庫公共管理機構，對數據庫的開發建設進行統一規劃，有效匯總國內現有數據庫，實現研究成果最大化利用，解決數據庫建設分散、建設內容重復的問題，同時協調利用各政府部門、科研院校、行業及企業資源，高效開展基礎及行業數據庫的建設工作，保障數據庫的完整性和可持續性。

3.2 合理規劃建設內容

無論是LCI數據庫還是針對性較強的產品碳排放數據庫，建設和更新周期都相對較長。這側面反映出數據庫建設工作的牽連性、復雜性和艱難性。因此，在明確數據庫應用目的情況下，數據庫建設要結合項目和用戶需求，制定階段性的開發計劃，設定合理的建設內容和工作周期，遵循循序漸進的開發方式。同時，考慮到產品碳排放數據庫今后的推廣及國內外認可情況，建議在數據集內容建設和分類上盡量貼近國際權威數據庫。

3.3 統一數據質量標準

借鑒國際數據庫研究成果，融合我國數據庫建設條件，開發可用于指導中國數據庫建設的數據質量管控文件和智能化系統，以統一標準指導數據收集、匯總計算、分析處理、審核與記錄等環節，保障數據的質量一致性，強化數據整體可信度，同時積極參與國內外數據庫交流合作，注重數據庫第三方審核，為我國數據庫在全球范圍進行數據交換和互聯奠定技術基礎。

4 結 語

隨著全球資源環境問題重視程度的不斷提高，產品碳排放數據庫將成為越來越重要的環境管理量化工具。目前，國內數據庫建設中存在的力量分散、建設內容重復、數據質量差異化等系列問題嚴重阻礙了本土數據庫的建設進程。因此，從統一管理角度出發，構建一套科學、客觀的數據庫建設及管理方法對于提高我國產品碳排放數據庫建設能力具有重要的指導意義。

參考文獻

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[7]王偉晗，劉濤，劉穎昊．鋼鐵產品生命周期數據庫探究與開發[J].世界科技研究與發展，2015（37）：564-569．

作者簡介

許立杰，博士，標準化高級工程師，環境所所長，研究方向為節能減排標準化。

陳秉楠，碩士，環境管理與科研工程師，環境所高級研究員，研究方向為節能減排標準化。

吳薇群，碩士，環境技術管理工程師，環境所部長，研究方向為節能減排標準化。

（責任編輯：張佩玉）