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關于碳足跡的概念、核算及標準,這篇總結終于講透了!

發布日期:2022-04-07 作者: 點擊:

碳足跡的概念


“碳足跡”的概念源自于“生態足跡”,主要以二氧化碳排放當量(CO2 equivalent,簡寫成CO2eq)表示人類的生產和消費活動過程中排放的溫室氣體總排放量。相較于單一的二氧化碳排放,碳足跡是以生命周期評價方法評估研究對象在其生命周期中直接或間接產生的溫室氣體排放,對于同一對象而言,碳足跡的核算難度和范圍要大于碳排放,其核算結果包含著碳排放的信息。關于“碳足跡”的準確定義和理解仍在不斷發展和完善,不同的學者或者組織,對于“碳足跡”的概念和內涵各有側重,其中學者更多從生命周期評價角度來定義,而機構組織則主要按照其評價對象背景和職能來定義,表1-1和1-2分別匯總了學者和組織機構對于“碳足跡”的概念和定義。目前碳足跡可以按照其應用層面(分析尺度)分成“國家碳足跡”、“城市碳足跡”、“組織碳足跡”、“企業碳足跡”、“家庭碳足跡”、“產品碳足跡”以及“個人碳足跡”。


“產品碳足跡”是指某一產品在其生命周期過程中所導致的直接和間接的CO2及其他溫室氣體(以CO2排放當量的形式表示)排放總量。


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碳足跡的核算方法


生命周期評價方法(Life cycle assessment,LCA)作為一種評價工具,主要應用于評價和核算產品或服務整個生命周期過程,即從搖籃到墳墓的能源消耗和環境影響。從搖籃到墳墓一般指的是從產品的原材料收集到生產加工、運輸、消費使用及Z終廢棄物處置(ISO,1998)。目前比較常用的生命周期評價方法可以分為下列三類(依據方法的系統邊界設定和模型原理):


(1)過程生命周期評價(Process-based,PLCA),該方法是Z傳統的生命周期評價法,同時仍然是目前Z主流的評價方法(ISO,199SETAC,1993,1998)。根據ISO頒布的《生命周期評價原則與框架》(ISO14040)(ISO,1998),該方法主要包括四個基本步驟:目標定義和范圍的界定、清單分析、影響評價和結果解釋,而每個基本步驟又包含一系列具體的步驟流程。過程生命周期評價方法,采用“自下而上”(bottom-up)模型,基于清單分析,通過實地監測調研或者其實他數據庫資料(二手數據)收集來獲取產品或服務在生命周期內所有的輸入及輸出數據,來核算研究對象的總的碳排量和環境影響。對于微觀層面(具體產品或服務方面)的碳足跡計算,一般釆用過程生命周期法居多。該方法優勢在于能夠比較精確地評估產品或服務的碳足跡和環境影響,且可以根據具體目標設定其評價目標、范圍的精確度。但是由于其邊界設定主觀性強以及截斷誤差等問題,其評價結果可能不夠準確,甚至出現矛盾的結論。


(2)投入產出生命周期評價(Input-outputLCA,I-OLCA):克服過程生命周期評價方法中邊界設定和清單分析存在的弊端,引入了經濟投入產出表,這個方法又稱為經濟投入產出生命周期評價(Economicinput-outputLCA,EIO-LCA)。此方法主要采用的是“自上而下”(up-bottom)模型,在評估具體的產品或服務的環境影響時,首先‘自上’表示需要先核算行業以及部門層面的能源消耗和碳排放水平,此步驟需要借助于間隔發表(非連年發表)的投入產出表,然后再根據平衡方程來估算和反映經濟主體與被評價的對象之間的對應關系,依據對應關系和總體行業或部門能耗進行對具體產品的核算。該方法一般適用于宏觀層面(如國家、部門、企業等)的計算,較少應用于評價單一工業產品。該方法優勢在于能夠比較完整地核算產品或者服務的碳足跡和環境影響。但是該方法的評估受到投入產出表的制約,一方面時效性不強,因為該表間隔數年定期發布,另外表中的部門不一定能夠很好與評價對象相互對應,故而一般無法評價一個具體產品,同時也不能夠完整核算整個產品生命周期的排放(運行使用和廢氣處理階段均不核算)。


(3)混合生命周期評價(Hybrid-LCA,HLCA),指的是將過程分析法和投入產出法相結合的生命周期評價方法,按照兩者結合方式,目前可以按照其混合方式將其劃分為三種生命周期評價模型:(A)分層混合、(B)基于投入產出的混合和(C)集成混合??傮w來講,該方法的優勢在于不但可以規避截斷誤差,又可以比較有針對性評價具體產品及其整個生命周期階段(使用和廢棄階段)。但是前兩種模型易造成重復計算,并且不利于投入產出表的系統分析功能的發揮;而Z后一種模型則由于難度較大,對數據要求較高,尚且停留于假說階段。


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需要定量評估產品碳足跡核算標準對于碳足跡的影響,以具體產品為研究對象,選取的傳統的過程生命周期評價方法較為恰當。

產品碳足跡核算標準


由于許多國家或組織均開發并出臺了針對不同系統層級的碳足跡核算標準,所以目前碳足跡標準種類較多。首先根據評估對象的系統層級,碳足跡標準大致可以分為了三個層級,


(1)國家、部門或者地域層級,國際比較通用的主要是《IPCC國家溫室氣體清單指南》(IPCC,2006)以及《ICLEI城市溫室氣體清單指南》(ICLEI,2009);


(2)企業、組織活動層級,主要包括《溫室氣體核算體系:企業核算與報告標準》(WRI,WBCSD,2004)以及《ISO14064標準系列》(ISO,2006);


(3)在產品層級,主要的國際標準主要有三個:《PAS2050:2011產品與服務生命周期溫室氣體排放的評價規范》(BSI.,2011)、《產品生命周期核算與報告標準》(GHGP rotocol)(WRI,WBCSD,2011)以及《ISO14067產品碳足跡量化與交流的要求與指導技術規范》(ISO,2013)。

產品碳足跡國際標準


目前,在全球范圍內受到公認并且應用相對廣泛的有三個國際標準,三個標準的簡稱、標準封面、發布單位名稱和發布時間如圖所示:


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PAS2050,全稱“PAS2050:2011產品與服務生命周期溫室氣體排放的評價規范”;其標準配的指導標準PASguide的全稱為“GuidetPAS2050:2011:如何核算產品碳足跡、識別熱點和減少供應鏈的碳排放”。PAS2050是世界上首例針對產品碳足跡的核算標準,為企業提供了一個一致的方法評估產品生命周期內溫室氣體的排放(Sinden,2009),如圖2-1所示,該標準首版由英國標準協會(BSI)編制,于2008年10月29日發布。該標準的Z初發起者是由英國環境、食品和鄉村事務部(Defra)和英國碳信托(Carbon Trust)兩個組織聯合發起的。該標準主要應用于對產品和服務在整個生命周期(fullife-cycle)中所產生的溫室氣體排放量進行核算與評估,這里的全生命周期(fullife-cycle)指的是產品從原材料的收集到產品的加工生產、后期產品的市場分配和銷售、消費者使用以及產品廢棄后廢棄物處理的全過程。2011年,PAS2050的修訂版出臺,相較于2008年的首版,其更具有針對性并且適用范圍更加廣泛的組織機構。


GHGProtocol全稱為“產品生命周期核算和報告標準”,其發布單位如圖2-1所示,是由兩個組織(WRI和WBCSD)聯合制定,正式發表于2011年10月,是一項面向公眾開放的標準。GHGProtocol標準是根據生命周期評價標準(ISO14044)制定的,是用于評測產品的生命周期碳排放的報告,旨在幫助企業或組織針對產品設計、制造、銷售、購買以及消費使用等等環節制定相應的碳減排策略。早在2010年,GHGProtocol標準草案就已經出臺,并且經過60家公司進行試用和測試,在關于碳足跡核算的規定、要求和指導等方面,GHGProtocol被認為是Z為詳細和清晰的。


ISO14067,是國際標準化組織(ISO)根據PAS2050標準發展而來,其全稱比較簡單直觀,就叫“產品碳足跡”,2012年10月4日,在國際標準化組織的官網上,該標準的草案版被公布,該標準提供了產品碳足跡核算Z基本的要求和指導,被認為是更具普遍性的標準,其正式版本發布于2013年。在ISO14067中,產品碳足跡的定義為:基于生命周期法評估得到的一個產品體系中對溫室氣體排放和清除的總和,以二氧化碳當量(CO2eq)表示其結果。ISO14067規定研究目標必須說明開展研究的原因,預期的應用以及觀眾(Soodeeta1.,2013)。ISO14067標準頒布之后,其它產品碳足跡的相關標準將被終止使用或者根據此國際標準進行修正。


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國際標準的發展歷程和相互關系


三個產品碳足跡國際標準的發展歷程和相互關系如圖所示。國際標準化組織(ISO)于2006年發布了ISO14040,ISO14044兩個標準,為生命周期評價(LCA)的提供了基本框架結構和概念,為其他碳足跡的核算以及核算標準的建立奠定了基礎。


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2008年發布的PAS2050,將生命周期評價(LCA)概念引入后,又對溫室氣體(GHG)白勺排放與消除過程進行了一定的細化,在舊版的基礎上,PAS2050(2011)又新增了補充要求,這些要求有助于加強PAS2050與其他標準的一致性。PAS2050guide與PAS2050的關系就像是ISO14044與ISO14040的關系一樣,前兩者都是在后兩者的基本框架和原則下,又進一步提供了關于具體內容的詳細補充與操作指導。PAS2050本身內容己經比較詳細,PAS2050guide則是按照實際計算和操作處理的先后順序及具體方式給出更詳細清晰的指導。


2011年出臺的GHGProtocol,借鑒了PAS2050(2008)的內容,并且同樣增添了補充性的條款要求,同時還細化并強調了一些被ISO14044和PAS2050忽視的概念闡述,如關于產品“功能單位”以及“基準流”詳細定義方式和概念等。PAS2050以及GHGProtocol在系統邊界設定步驟上(即是否考慮和核算某項排放、過程與貢獻時),同時要求:不僅要根據生命周期評價方法(LCA)來設定,同時應當考慮“歸因過程”(attributable process),即依據歸因方式(追溯排放的起因和源頭)而非僅僅采用結果方法(僅依據Z終的排放結果)來設定系統邊界。


2013年正式出臺的ISO14067,從Z初構建到正式出臺歷時4年,是國際標準化組織(ISO)依據PAS2050標準發展而來,Z初草案是環境管理技術委員會US0/TC207)在2009年6月提出,而后2012年10月,ISO官方網站上公布了國際標準草案版。ISO14067的主體部分是依照ISO14040和ISO14044提出的生命周期評價的基本步驟和框架,其中有兩個小章節則部分引用和參照了前面所介紹的兩個標準:“特殊過程的處理”是來自于PAS2050(2011),“回收分配”是來源于GHGProtocol。從整個產品碳足跡的發展歷程看來,在ISO14040和ISO14044提供的生命周期評價的基本框架和原則之上,PAS2050首先提出來專門針對產品碳足跡核算的相關規范,可視作產品碳足跡標準的始祖。GHGProtocol則是在前面兩者的基礎上,更加完善補充了前面兩者的不足,主要目的為企業,公司核算產品碳足跡的提供詳細指導和規范,相對來說,更加針對性服務于企業的商業目標。在前面三個碳足跡標準的基礎上,ISO14067出臺,其步驟和結構實質上與生命周期評價(LCA)基本一致,內容上部分參考了前面的三套標準,不過它的出臺與發布使得產品碳足跡核算的全球影響力得到了提高。

產品碳足跡標準結構


按照生命周期評價的基本方法步驟,對三個產品碳足跡標準的具體結構安排和核算步驟如圖所示,從圖中可以更加清晰地看到各標準的結構安排與特點,相互關系以及不同之處。


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ISO14067是以ISO14040和ISO14044為基礎,發展制定的專門針對于產品碳足跡的生命周期評價標準,因此其核算步驟與生命周期評價的四個基本步驟保持一致,但是在各步驟的具體內容上有一定的調整:


(1)目標和范圍界定,該標準特別強調產品種類規范(Prouduct Category Rules,簡稱PCR),即針對每一類產品,應當依據或建立專門的PCR進行目標和邊界設定;


(2)清單分析,該標準針對碳足跡計算,在ISO14040和ISO14044的基礎上增添了相關特殊碳排放過程的處理規定,比如清單中是否應當包含生物碳、化石碳和土壤碳,以及如何具體核算;


(3)影響評價,由于該標準是僅僅針對性評估碳足跡的環境影響,因此對于生命周期過程中引起的其他多種環境影響的處理(如歸一化,特征化,加權等),在此標準中不再考慮和涉及,即在此僅涉及兩個步驟:一是將之前計算得到的溫室氣體排放乘以相應的全球變暖潛能值(GWP)以得到各種溫室氣體排放的二氧化碳當量,二是將所有溫室氣體排放的二氧化碳當量進行加和,得到Z后的碳足跡;


(4)結果解釋,該標準于這一步驟上基本上與生命周期評價的第四步驟內容一致。


PAS2050guide和GHGProtocol兩個標準則是將生命周期評價的步驟的位置、一些相對寬泛的術語和概念進行了一些調整與修改,使其更加直觀明確,并有利于針對產品碳足跡評價的實際操作與執行。PAS2050guide重新劃分評價步驟,從清單分析環節將數據收集以及其質量控制的內容剝離出來,單獨成章;而清單分析中的剩下的排放計算以及后一步的影響評價則被合并為一個步驟——“碳足跡計算”,名稱上更簡單清晰和具體,同時如此劃分也更利于對于計算環節的指導。GHGProtocol則是在步驟上的劃分更加細致清晰,將產品碳足跡的核算工作所需處理的重點環節一步一步展開,一共分成了12個步驟,每一個步驟再配以具體的規定和詳細的圖例進行闡述和指導。

產品碳足跡標準特征分析


基于對標準的解讀和梳理,在此從標準的服務對象、概念規定、方法及參數等相應規定和指導作用等方面對三個標準的主要特征進行一定的總結。


PAS2050的服務對象,雖然偏重于商業認證(企業),但也可以服務于消費者和組織等其他應用,該標準具備良好的實用性,主要體現概念的清晰和簡潔以及指導的具體與細致,具體表現在三個方面:


(1)概念方面:該標準概念上更加簡單明確,例如,在數據類型的選擇中,并非像其他標準那樣按照直接測量和間接獲取的數據獲取方式來對數據進行分類,而是直接針對計算需要采用的活動數據(activity data,簡稱AD)和排放因子(emission factor,簡稱EF)進行明確規定:活動數據多為初級數據而排放因子多為次級數據,這樣的規定讓標準的操作使用人員更容易理解并執行數據收集工作。


(2)方法層面:該標準的在方法上提供的指導相對具體細致,例如對于產品延遲排放(在使用過程或廢棄物處置過程的排放)的加權平均影響的計算,三個標準中只有PAS2050給出了具體的核算方法公式,盡管此點在Z新的PAS(2011版)中己經不再強制性要求。


(3)參數層面:該標準提供的參數都是有具體值和指標的,如截斷規則(過程或物質排放超過總共排放的1%則應當包含并核算)、初級(直接觀測)數據應當在數據收集中占的比例(如不小于10%)等等。綜上所述,PAS2050對于標準的使用人員而言,是一個非常實用且容易執行的標準。


GHGProtocol主要是服務于公司企業的商業目標,該標準概念全面并且具備比較強的靈活性,主要表現在以下兩個方面:


(1)概念層面:該標準概念全面并且分類精細。例如分析單位可以分為兩類:基準流和功能單位,前者為中間產品的分析單位,而后者則作為Z終產品的分析單位。該表中中的數據可分為3大類型:直接測量數據(按照其獲取方式定義:直接觀測或測量)、活動數據(activity data&AD)和排放因子(emission factor&EF),其中活動數據(AD)又包括過程和財務兩種類型,而排放因子(EF)又包括由投入產出法計算得到的和過程生命周期評價計算得到兩種類型。再例如,不確定性包括3種類型:參數、場景和模型不確定性。其中參數的不確定又包括四類參數的不確定性:直接測量數據、活動數據、排放因子以及全球變暖潛能(GWP)值。在目前的三個產品碳足跡標準中,GHGProtocol的概念和分類是Z為細致全面的。


(2)方法層面:該標準在數據收集、計算等方法上面相對開放靈活,選擇性強。例如對于數據收集中,優先選取的數據的參考標準和考慮(非排放)因素:高成本或者對公司來說具有重大戰略意義的過程,皆可以作為優先選項進行數據收集工作。該標準的截斷規則規定:可以將對于某一個過程,生命周期某一個階段或者全生命周期的總質量、體積或著碳排放而言不重要的排放源排除在外。從這個規定可以看出對于“不重要”的定義和參考方式很靈活多變,是基于具體核算目的而定。綜上所述,GHGProtocol在具體操作層面非常靈活,可以讓企業針對自身核算的商業目的比較自由地選取需要核算的過程和排放源,但是同時由于限制少,不可避免地會增加核算的主觀性,也有可能會造成對比性相對降低。


ISO14067標準,因由國際標準化組織(ISO)制定出臺,具有一定的普適性,其服務對象不僅包括是商業認證和目標,也包括個人的科研工作等。


(1)概念層面,該標準建立在ISO14040和ISO14044的生命周期評價的基本步驟和框架基礎上,省略了部分生命周期影響評價(LCIA)的內容,同時添加了處理碳排放的特殊過程的相關指導,增強標準的針對性和目的性。


(2)方法和參數層面,ISO14067目前缺乏在很多方面缺乏明確的方法參考和定量的參數規定(例如關于含碳產品延遲排放的影響,該標準規定產品延遲10年以上的排放,應當考慮延遲時間的影響,但是卻沒有提供任何核算方法,只要求如果核算請列舉使用的方法),甚至在有些方面(如是否考慮固定資產的影響)缺乏相關的闡釋和描述,這就給標準使用人員,尤其是沒有受到過嚴格培訓的人員的標準使用帶來了較大的困難,使其在解讀過程中產生歧義而Z終引起計算結果的不確定性。因此,ISO14067標準對于產品碳足跡核算的實際指導性較PAS2050和GHGProtocol而言稍弱。


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