基于國際標準的輸電線路鐵塔生產企業溫室氣體排放量化及減排對策研究

摘要：輸電線路鐵塔生產企業在我國分布較廣，鐵塔是電網和電力系統的重要基礎設施，開展生產制造環節溫室氣體排放量化和減排策略研究，能夠幫助鐵塔行業在碳達峰碳中和以及新型電力系統發展背景下科學設定減碳目標，促進行業綠色低碳發展。根據溫室氣體排放量化的國際標準，結合某大型輸電線路鐵塔生產企業的實際生產運行數據，開展算例分析，使用聯合國政府間氣候變化專門委員會（Intergovernmental Panel on Climate Change，IPCC）方法學和國際認可度較高的Ecoinvent數據庫量化該企業2023年范圍1、范圍2和范圍3的溫室氣體排放量。結果顯示，組織層面，該企業溫室氣體排放量共計165 942.36 t CO2e，金屬原料獲取環節的溫室氣體排放量占比較高，達到92.76%。結合排放數據與企業實際情況，提出針對性的溫室氣體減排對策，最后對未來研究方向進行展望。總體來說，要建立綠色供應鏈體系，提高金屬原料回收利用率，使用清潔能源，更換焊接保護氣，使用高效防腐工藝。研究成果有助于規范輸電線路鐵塔企業溫室氣體排放計量，提高鐵塔企業溫室氣體排放的管理能力，打破綠色貿易壁壘，促進行業綠色低碳發展。

關鍵詞：鐵塔；溫室氣體排放；國際標準；溫室氣體減排；電力系統

中圖分類號：X196 文獻標識碼：A 文章編號：1008-9500（2025）01-0-06

Research on Quantification of Greenhouse Gas Emissions and Emission Reduction Strategies for Transmission Line Tower Production Enterprises Based on International Standards

Abstract： The production enterprises of transmission line towers are widely distributed in China， and towers are important infrastructure for the power grid and power system， conducting research on the quantification and reduction strategies of greenhouse gas emissions in the production and manufacturing process can help the tower industry scientifically set carbon reduction goals in the context of carbon peak and carbon neutrality， as well as the development of new power systems， and promote the industry’s green and low-carbon development. Based on the international standards for quantifying greenhouse gas emissions and combined with the actual production and operation data of a large transmission line tower manufacturing enterprise， a case study analysis is conducted to quantify the greenhouse gas emissions of Scope 1， Scope 2， and Scope 3 of the enterprise in 2023 using Intergovernmental Panel on Climate Change （IPCC） methodology and the internationally recognized Ecoinvest database. The results show that at the organizational level， the total greenhouse gas emissions of the enterprise are 165 942.36 t of CO2e， with the greenhouse gas emissions from the metal raw material acquisition process accounting for a relatively high proportion， reaching 92.76%. Based on emission data and the actual situation of enterprises， the targeted greenhouse gas emission reduction measures are proposed， and the future research directions are finally looked forward. Overall， it is necessary to establish a green supply chain system， improve the recycling and utilization rate of metal raw materials， use clean energy， replace welding protection gas， and use efficient anti-corrosion processes. The research results will help standardize the measurement of greenhouse gas emissions in transmission line tower enterprises， improve the management capability of greenhouse gas emissions in tower enterprises， break down green trade barriers， and promote the green and low-carbon development of the industry.

Keywords： towers; greenhouse gas emissions; international standards; greenhouse gas emissions reduction; power system

輸電線路鐵塔也被稱為電力鐵塔，用于支撐高壓或超高壓輸電線路，確保電力從發電廠安全傳輸到用戶端。它們通常由鋼鐵或鋁合金材料制成，具有強度高、耐腐蝕等特點[1]。根據材料差異，輸電線路鐵塔主要可分為角鋼塔、鋼管塔、鋼筋混凝土塔等類型。輸電線路鐵塔的上游行業主要包括鋼鐵制造業、建筑材料制造業和機械制造業。鋼鐵制造業為電力鐵塔提供所需的各種鋼材，包括角鋼、鋼管和鋼筋等；建筑材料制造業則提供混凝土、水泥等材料；機械制造業則提供各種施工設備和維護工具。輸電線路鐵塔生產制造的典型工藝流程包括放樣（檢驗）、來料加工（檢驗）、材料矯正、制作樣板、下料、成型、制孔、組裝（檢驗）、焊接（特殊過程，檢驗）、半成品矯正（必要時進行）、試組裝（檢驗）、除油污、除銹、溶劑處理、浸鋅（特殊過程，檢驗）、成品矯正（有必要時進行二次試組裝）、包裝、運輸、安裝（當合同要求時進行）和驗收等工序。

中國是全球最大的電力生產和消費國，輸電線路鐵塔用于支撐電力輸送線路，保障電力從發電站安全、高效傳輸到用戶端。中國于2020年9月提出碳達峰碳中和目標，在雙碳目標的指引下，新能源和智能電網的快速發展推動新型電力系統的構建，加快再電氣化進程[2]。隨著中國電力行業的迅速發展和電力需求的不斷增長，電網建設和改造將會持續推進，以接入可再生能源。在這一背景下，輸電線路鐵塔作為電力傳輸的重要基礎設施，其需求顯著增加。預計到2025年，鐵塔市場規模將超過400億元，年均增長率約為10%。

氣候變化是人類活動造成的全球環境問題之一。輸電線路鐵塔的制造過程需要大量金屬原材料，研究顯示，我國鋼鐵行業碳排放約占世界鋼鐵行業碳排放量的50%，占我國碳排量總量的15%[3]，此外，鐵塔制造過程消耗電力、二氧化碳保護氣以及燃油等，考慮全生命周期的組織層面溫室氣體排放不容忽視。目前，組織層面，鐵塔企業溫室氣體排放量化、報告及減排對策的研究較少。在雙碳目標下，隨著新型電力系統的不斷發展，應對綠色貿易壁壘的挑戰日益嚴峻。有必要基于國際標準，研究輸電線路鐵塔生產企業溫室氣體排放量化及減排對策，從而引導鐵塔生產企業加快規范溫室氣體排放計量，促進鐵塔行業減排降碳及綠色低碳發展。

1 溫室氣體排放量化的國際標準

溫室氣體排放量化和報告的國際標準包括《組織層上對溫室氣體排放和清除的量化和報告的規范及指南》（ISO 14064-1—2018）、《項目層級溫室氣體減排或清除增加的量化、監測和報告指南》（ISO 14064-2—2019）、《溫室氣體聲明審定與核查的規范及指南》（ISO 14064-3—2019）以及《溫室氣體 產品碳足跡量化要求和指南》（ISO 14067—2018）。

企業溫室氣體排放采用《組織層次上對溫室氣體排放和清除的量化與報告的規范及指南》（ISO 14064-1—2018）進行量化和報告，該規則介紹了組織層面量化和報告溫室氣體排放和移除的規范及指南[4]。組織層面，其他量化溫室氣體排放的國際標準與方法包括英國標準、溫室氣體議定書等[5]。

選擇《組織層上對溫室氣體排放和清除的量化和報告的規范及指南》（ISO 14064-1—2018）來量化企業溫室氣體排放，因為該標準是國際上核算組織層面溫室氣體排放的常用標準之一，也是很多國家碳核算、碳披露框架參照的主要標準之一[6]。該方法由國際標準化組織（International Standardization Organization，ISO）創建，經過技術驗證，可適用于任何組織，聯合國政府間氣候變化專門委員會（Intergovernmental Panel on Climate Change，IPCC）采用這種方法來制定世界各地的公共政策。此外，聯合國開發計劃署根據該方法評估一些可持續發展目標的實現情況[7]，也有研究采用《組織層上對溫室氣體排放和清除的量化和報告的規范及指南》（ISO 14064-1—2018）和溫室氣體議定書企業標準，報告了麥德林哥倫比亞國立大學主要城市校區范圍1、范圍2和范圍3排放的近似碳足跡計算結果[8]。

2 基于國際標準的鐵塔企業組織層面溫室氣體排放量化實例分析

企業A是從事角鋼塔、鋼管塔和鋼管桿設計研發、生產制造與售后服務的綜合型專業化企業，位于山東省，年營業額為10億元，出口占比達到10%。基于ISO標準開展該企業組織層面溫室氣體量化和報告[9]。以A鐵塔生產企業為實例，根據《組織層上對溫室氣體排放和清除的量化和報告的規范及指南》（ISO 14064-1—2018），通過確定組織邊界、核算范圍，采集該企業2023年的溫室氣體排放活動水平數據，依據IPCC方法學和Ecoinvent數據庫進行數據核算，得出2023年A企業溫室氣體排放量化數據。

根據鐵塔企業溫室氣體排放量化流程，明確組織界限，包括組織在溫室氣體排放計算范圍內涉及的設施（工作界限）；確定范圍1（直接排放源，組織擁有或控制的排放源）、范圍2（間接排放源，從外部購買電力等）和范圍3（除范圍2已包括的排放源以外的其他間接排放源，如原料采購、物流運輸和廢物處置等）的排放源；收集數據，計算和報告。

2.1 確定組織邊界

鐵塔生產企業溫室氣體量化的組織邊界可通過控制權或股權比例來確定。根據運營控制權的方法確定A企業組織邊界，通過現場核查的方式，獲知A企業有兩處控制運營的廠區，均納入組織邊界范圍。

2.2 確定核算范圍

核算范圍包括核算覆蓋的時間段、溫室氣體種類和溫室氣體排放類型[10]。覆蓋的時間段通常為一個自然年，溫室氣體種類根據企業生產工藝、消耗原料以及能源種類等情況確定。溫室氣體排放類型分為直接溫室氣體排放、能源間接溫室氣體排放和其他間接溫室氣體排放。直接溫室氣體排放需要識別由企業所擁有或管控的排放源產生的排放，能源間接溫室氣體排放需要識別由企業外購的電力、熱力及蒸汽產生的排放，其他間接溫室氣體排放需要識別因企業生產經營活動導致的排放活動，包括原料獲取及運輸、組織使用產品等。

根據標準需要確定間接排放的排除原則，研究發現，員工通勤產生的排放較總排放量小，鐵塔產品在使用過程中幾乎不產生額外的溫室氣體，因此排除組織產品使用和員工通勤導致的間接排放。

核算A企業2023年二氧化碳（CO2）、甲烷（CH4）、氧化亞氮（N2O）3種溫室氣體排放量，包括直接溫室氣體排放、能源間接溫室氣體排放和其他間接溫室氣體排放。經確認，直接溫室氣體排放包括屬于固定源的食堂爐灶液化石油氣燃燒的排放以及屬于移動源的商務用車、貨車或叉車柴油及汽油消耗的排放；能源的間接溫室氣體排放為外購電力的排放；其他間接溫室氣體排放包括原料獲取、采購運輸和廢水處置等。綜上，納入核算的2023年A企業溫室氣體排放范圍如表1所示。

2.3 收集活動數據

溫室氣體活動數據是指導致溫室氣體排放的活動的定量測定數據，如消耗的能源、燃料或電量，生產的材料、提供的服務和受影響的土地面積等。活動數據分為初級數據或次要數據。初級數據是指通過直接測量或基于直接測量的計算獲得的某一過程或活動的量化值，包括溫室氣體排放系數和溫室氣體活動數據。次級數據是指從初級數據以外的來源獲得的數據，包括某些數據庫和由主管部門提供的已出版文獻等。經現場核查與采集，納入核算的2023年A企業溫室氣體活動水平數據如表2所示，排放因子數據如表3所示。其中，道路運輸方面，柴油和汽油的N2O和CH4排放因子取3.9 kg/GJ。范圍1數據來源于《中國能源統計年鑒2023》《省級溫室氣體清單編制指南（試行）》和IPCC，范圍2數據來源于生態環境部，范圍3原料運輸數據來源于Ecoinvent數據庫，廢水數據來源于IPCC，原料輸入的鋅錠和低合金鋼數據均來源于Ecoinvent數據庫。

2.4 數據計算

組織層面，溫室氣體排放量化方法包括排放因子法、質量平衡法和直接測量法。以排放因子法為基礎，采用式（1）核算化石燃料燃燒的碳排放量，采用式（2）核算保護焊焊接的碳排放量。其中，第i種保護氣的CO2排放量采用式（3）計算。根據電焊保護氣的購售結算憑證和企業臺賬，按照式（4）計算含二氧化碳的電焊保護氣凈使用量。

式中：E燃為企業邊界內化石燃料燃燒的碳排放量，t CO2；Di為報告期內第i種化石燃料的活動水平，GJ；Fi為第i種化石燃料的溫室氣體排放因子，t CO2/GJ；EW為二氧化碳氣體保護焊的CO2排放量，t CO2；Ei為第i種保護氣的CO2排放量，tCO2；Wi為報告期內第i種保護氣的凈使用量，t；Pi為第i種保護氣中CO2的體積百分比，%；Pj為混合保護氣中第j種氣體的體積百分比，%；Mj為混合保護氣中第j種氣體的摩爾質量，g/mol；Bi為第i種保護氣的期初庫存量，t；Ci為報告期內第i種保護氣的購入量，t；Ai為第i種保護氣的期末庫存量，t；Gi為報告期內第i種保護氣的售出量，t。

Ecoinvent數據庫是全球領先的數據庫，并且在收集數據方面有著悠久的歷史，其他可采用的數據庫包括GaBi Professional數據庫、ProBas數據庫、美國生命周期清單數據庫、歐洲參考生命周期數據庫和國際參考生命周期數據庫[11]。目前，廣泛使用的數據庫包括Ecoinvent數據庫和GaBi Professional數據庫。采用Ecoinvent數據庫進行范圍2和范圍3的溫室氣體排放量化，如原料獲取、廢水處理和原料運輸等環節。根據IPCC最新公布的增溫潛勢，將計算得到的CH4和N2O排放結果換算為二氧化碳當量，2種溫室氣體增溫潛勢分別取28、265。

2.5 結果與討論

經計算，組織層面，該鐵塔企業2023年溫室氣體排放量為165 942.36 t CO2e，從不同排放范圍來看，范圍1、范圍2和范圍3的溫室氣體排放量分別為936.39 t CO2e、2 545.02 t CO2e、162 460.95 t CO2e，分別占總排放量的0.56%、1.53%、97.90%。數據顯示，輸電線路鐵塔生產企業溫室氣體排放主要來源為范圍3。在范圍3中，低合金鋼原料的生產和獲取環節排放占據主導地位，占排放總量的92.76%。這與該行業企業生產工藝、產業特征相關，也間接反映上游原料鋼生產環節是碳排放的主要來源。計算結果如表4、表5和表6所示。

從不同排放類別來看，溫室氣體排放包括金屬原料獲取、外購電力、柴油汽油消耗和二氧化碳保護氣消耗等類型。其中，直接溫室氣體排放（范圍1）較少，二氧化碳保護氣在直接排放中的占比最高，達到74.92%；進口能源的間接排放中，僅有購入電力產生的排放；其他間接排放（范圍3）中，占比最高的為生產制造消耗的低合金鋼，該排放占范圍3排放總量的94.74%，占總排放量的92.76%。因此，應重點關注低合金鋼消耗產生的碳排放。鐵塔行業溫室氣體主要來源于上游原料生產階段，原因是我國鋼鐵生產溫室氣體排放占比較高。

3 減排對策分析

經分析，鐵塔生產企業溫室氣體排放主要來源于上游金屬原料生產與獲取環節，因此應重視采購環節的碳減排，通過建立綠色供應鏈體系，與供應商建立生態合作機制，收集原料供應商溫室氣體排放數據，建立供應商名錄，選擇在綠色低碳治理方面較為突出的供應商。

在生產制造環節，可通過更新老舊設備，采用更高效的電力設備，以降低電力消耗；焊接保護氣更換為不具有溫室效應的氣體，減少生產制造過程溫室氣體排放；采用高效防腐蝕工藝，提高產品耐久性，從而延長使用年限，降低使用階段的溫室氣體排放。在生產中，提升金屬原料的回收利用率，降低金屬原料采購比例，進一步降低原料獲取環節溫室氣體排放。

在運輸與物流環節，通過優化運輸路線，使用低排放或電動運輸工具，實施集中配送，減少車輛使用，降低溫室氣體排放。在企業管理方面，建立溫室氣體排放管理制度，使用數字化、智能化手段，搭建能碳管理系統、碳足跡平臺等，提高能碳管理效率，定期評估和報告溫室氣體排放情況，從而實現精準降碳的目標。在生產設施中安裝太陽能電池板或小型風電裝置，提高清潔能源利用率，以實現部分清潔零碳電力的自給，降低用電溫室氣體排放。

4 結論

原料生產和獲取環節會間接排放大量溫室氣體，隨著我國節能減排工作的推進，鋼鐵行業碳交易市場機制逐步完善，電力溫室氣體排放因子下降，上游鋼鐵制造過程的溫室氣體排放量降低，鐵塔行業溫室氣體排放量減少，但這也可能提高鋼材采購成本。本研究未從角鋼鐵塔和鋼管鐵塔等產品類別量化溫室氣體排放，后續研究可從產品碳足跡角度加以分析，從而衡量產品綠色低碳水平，為鐵塔產品國際綠色認證、綠色產品標識應用和推廣提供借鑒。本研究未考慮鐵塔基礎結構建設涉及的建筑材料（水泥、鋼材）以及使用環節涉及的土地利用變化引起的溫室氣體排放，未來可在相關環節進行分析，提高該類型企業溫室氣體排放量化的全面性。使用Ecoinvent數據庫進行范圍2和范圍3的量化評估，更加全面地對鐵塔溫室氣體排放進行量化分析，但不同數據庫對結果有一定影響，未來可使用GaBi軟件和Open LCA軟件中的環境足跡數據庫，從而評估不同數據庫和核算軟件對結果的影響。

參考文獻

1 黃 耀，蘇志鋼，朱彬榮，等.腐蝕對架空輸電線路鐵塔承載力特性影響[J].有色金屬科學與工程，2024（5）：723-731.

2 舒印彪，范建斌，李 群，等.國際電工委員會《以新能源為主體的零碳電力系統》白皮書解讀[J].電力系統自動化，2024（9）：1-10.

3 田 旭，李照令，耿 涌，等.碳中和目標下中國鋼鐵行業碳減排的資源環境影響[J].資源科學，2024（4）：700-716.

4 許海靈，樓才英，斯 超，等.碳達峰碳中和背景下重點國際標準解讀[J].中國纖檢，2023（9）：91-93.

5 世界可持續發展工商理事會.溫室氣體核算體系：企業核算與報告標準[M].北京：經濟科學出版社，2012.

6 王宏濤，張 雋，李 璐.“碳達峰、碳中和”標準解讀與認證實踐[J].質量與認證，2021（5）：38-40.

7 Intergovernmental Panel on Climate Change.2019 refinement to the 2006 IPCC guidelines for national greenhouse gas inventories[EB/OL].（2023-08-15）[2024-10-15].https：//www.ipcc-nggip.iges.or.jp/public/2019rf/index.html.

8 Cano N，Berrio L，Carvajal E，et al. Assessing the carbon footprint of a Colombian University Campus using the UNE-ISO 14064-1 and WRI/WBCSD GHG Protocol Corporate Standard[J].Environmental Science and Pollution Research，2023（2）：3980-3996.

9 國際標準化組織.組織層上對溫室氣體排放和清除的量化和報告的規范及指南：ISO 14064-1—2018[S].日內瓦：國際標準化組織，2018.

10 豐廷玉，楊永剛.基于ISO14064標準下的印刷企業溫室氣體量化方法學實踐研究[J].綠色包裝，2024（5）：15-20.

11 Weidema B P，Wesn?s M.Data quality management for life cycle inventories：an example of using data quality indicators[J].Journal of Cleaner Production，1996（3）：167-174.