基于過程分析法的碳排放計(jì)量的分析——以華德精工制造公司為例

王大川，吳 勇，艾曉艷，呂 利，陳 彬，居鳴華

近年來，大氣中溫室氣體的濃度急劇上升，2010年11月24日世界氣象組織發(fā)布的《2009年度溫室氣體公報(bào)》顯示，2009年大氣中主要溫室氣體的濃度再次突破了有歷史紀(jì)錄以來的最高點(diǎn)，全球CO2平均濃度比1750年前增加了38%，N2O、CH4平均濃度分別比1750年前增加了19%和158%［1］。世界各國(guó)已關(guān)注到面臨氣候變化的嚴(yán)峻形勢(shì)，并采取了相應(yīng)的措施來應(yīng)對(duì)。

在西方國(guó)家，通常用二氧化碳當(dāng)量來衡量溫室氣體的排放，二氧化碳當(dāng)量是指對(duì)于給定的溫室氣體，用一定時(shí)間 (通常是100a)來衡量，這些氣體會(huì)產(chǎn)生同樣的GWP值從而導(dǎo)致全球變暖?；谶@一原理，西方國(guó)家從概念內(nèi)涵、計(jì)算方法以及案例計(jì)算研究三個(gè)方面開展了碳計(jì)量工作［2，3］，Shafik在20世紀(jì)90年代就發(fā)現(xiàn)了149個(gè)國(guó)家的二氧化碳和人均收入之間呈正向線性關(guān)心;Birdsall研究了人口增長(zhǎng)對(duì)溫室氣體排放產(chǎn)生的兩種方式;Friedl在21世紀(jì)初發(fā)現(xiàn)人均GDP和二氧化碳排放量之間存在立方關(guān)系。而在我國(guó)碳計(jì)量研究仍處于初級(jí)階段，2001年陳泮勤對(duì)我國(guó)溫室氣體排放、監(jiān)測(cè)進(jìn)行了研究;2005年，我國(guó)學(xué)者張德英用系統(tǒng)擬真的方法對(duì)我國(guó)工業(yè)部門碳排放量進(jìn)行了估算;2006年徐國(guó)泉等定量分析了1995～2004年中國(guó)碳排放量與人均碳排放量;2007年杜婷婷研究了中國(guó)十年來經(jīng)濟(jì)發(fā)展與溫室氣體排放之間的相依關(guān)系;2008年譚丹等測(cè)算了各行業(yè)單位GDP碳排放量變化。

本文以華德精工制造公司為例，以過程分析法為基礎(chǔ)，分析了產(chǎn)品在生產(chǎn)過程中各個(gè)環(huán)節(jié)因耗能而排放的溫室氣體，量化了各個(gè)工藝環(huán)節(jié)的碳排放量。

1 應(yīng)用簡(jiǎn)介

1.1 過程分析法的基本內(nèi)涵

過程分析法以過程分析為基本出發(fā)點(diǎn)，通過生命周期清單分析得到所研究對(duì)象的輸入和輸出數(shù)據(jù)清單，量化研究對(duì)象在生命周期中的碳排放［4］。此方法是基于生命周期評(píng)價(jià)理論提出的。這里的生命周期包含了產(chǎn)品從原材料的準(zhǔn)備到產(chǎn)品的制造、包裝運(yùn)輸和最終回收利用整個(gè)生命周期系統(tǒng)［5］。

與其它的方法相比，該法在對(duì)某一活動(dòng)進(jìn)行分析評(píng)價(jià)時(shí)，既要評(píng)價(jià)活動(dòng)本身直接產(chǎn)生的環(huán)境問題，也要考慮與活動(dòng)相關(guān)產(chǎn)生的伴隨效應(yīng)，它包含了該活動(dòng)所有的過程、成分和輸入輸出。

1.2 過程分析法的基本原則

過程分析法在用于評(píng)價(jià)時(shí)有4個(gè)基本原則:①產(chǎn)品的比較。比較可以是一個(gè)階段的不同產(chǎn)品，也可以是一產(chǎn)品的不同階段比較;②產(chǎn)品的整個(gè)生命周期。過程分析法的最重要的原則是必須把產(chǎn)品的整個(gè)生命周期考慮在內(nèi)，包括從原材料的準(zhǔn)備到產(chǎn)品的制造、包裝運(yùn)輸和最終回收利用;③環(huán)境影響因素。在進(jìn)行研究時(shí)所有的環(huán)境因素都必須考慮在內(nèi)，只考慮有限的方面影響碳計(jì)量結(jié)果;④定量化。過程分析法在進(jìn)行碳計(jì)量的過程中將產(chǎn)品的各個(gè)階段定量化，只有這樣產(chǎn)品比較才有意義，并提供一定的科學(xué)依據(jù)。

1.3 過程分析法在本研究中的應(yīng)用簡(jiǎn)介

本研究主要采用過程分析法，對(duì)四川華德精工制造有限公司整個(gè)廠區(qū)的碳排放總量進(jìn)行了計(jì)量，得出了該公司2009年的碳排放量，并計(jì)算了該公司2009年萬(wàn)元產(chǎn)值CO2的排放量。再根據(jù)工藝過程中各環(huán)節(jié)的分配系數(shù)，計(jì)算出該公司各工藝環(huán)節(jié)的CO2排放當(dāng)量，最后對(duì)計(jì)量結(jié)果作出了相應(yīng)的分析與討論。

2 碳排放計(jì)量

2.1 計(jì)量目的

產(chǎn)品的生產(chǎn)從原料的準(zhǔn)備、制造、運(yùn)輸?shù)交厥绽枚加心芰康膫鬏?，此過程為產(chǎn)品的生命周期。生命周期的各個(gè)環(huán)節(jié)都會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的碳排放。此外，生活辦公區(qū)也有著一定的碳排放，本文研究的目的是對(duì)華德精工制造公司產(chǎn)品的生命周期碳排放進(jìn)行計(jì)量的基礎(chǔ)上，評(píng)價(jià)各單元過程碳排放對(duì)整個(gè)公司碳排放的影響程度，為降低該公司溫室氣體排放提供決策與參考。

2.2 計(jì)量的系統(tǒng)邊界

本次碳計(jì)量的研究范圍為2009年四川華德精工制造有限公司整個(gè)廠區(qū)包括生活辦公區(qū)與生產(chǎn)作業(yè)區(qū)。

生活辦公區(qū)污水及生活垃圾 (包括糞便)排放的溫室氣體CH4歸一化CO2當(dāng)量進(jìn)行計(jì)量。

生產(chǎn)作業(yè)區(qū)的碳計(jì)量范圍主要涉及原料準(zhǔn)備環(huán)節(jié)、產(chǎn)品的制造環(huán)節(jié)、產(chǎn)品的包裝與運(yùn)輸環(huán)節(jié)、產(chǎn)品的回收利用4個(gè)部分，如圖1所示［9］。各個(gè)環(huán)節(jié)都會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的碳排放，原料準(zhǔn)備主要分為前道備膠及前道骨架處理，主要的碳排放是人力在生產(chǎn)過程能耗的碳排放;制造環(huán)節(jié)主要的碳排放為機(jī)器動(dòng)力能耗及相關(guān)輔助活動(dòng)能耗的碳排放，成品檢驗(yàn)和包裝入庫(kù)環(huán)節(jié)的碳排放主要是包裝材料能耗、膠料的能耗以及成品檢驗(yàn)中的不合格品能耗的碳排放。由于該公司生產(chǎn)區(qū)規(guī)模較小，生產(chǎn)區(qū)運(yùn)輸由一輛叉車完成，因此本次碳計(jì)量?jī)H考慮叉車運(yùn)輸中耗能所排放的溫室氣體，不考慮其它車輛運(yùn)輸能耗產(chǎn)生的溫室氣體的排放。

2.3 計(jì)算模型

四川華德精工制造有限公司的溫室氣體排放主要來自原料準(zhǔn)備環(huán)節(jié)、產(chǎn)品的制造環(huán)節(jié)、產(chǎn)品的包裝與運(yùn)輸環(huán)節(jié)、產(chǎn)品的回收利用環(huán)節(jié)。根據(jù)《2006年國(guó)家溫室氣體清單指南》和《IPCC優(yōu)良作法指南》，每個(gè)環(huán)節(jié)中二氧化碳的排放量計(jì)算公式為［10］:

式中:AD—有關(guān)人類活動(dòng)發(fā)生程度的信息;EF—量化單位活動(dòng)的排放量或清除量的系數(shù);GWP—?dú)怏w在與二氧化碳比較下，會(huì)造成大氣溫暖化的相對(duì)能力。

2.4 計(jì)量的基本數(shù)據(jù)

此次計(jì)量，主要涉及生活區(qū)燃燒煤所排放的溫室氣體，生活用水過程中耗能所排放的溫室氣體，機(jī)器設(shè)備運(yùn)作過程中電力耗能所產(chǎn)生的溫室氣體的排放，生產(chǎn)區(qū)建筑材料在生產(chǎn)過程中因能源消耗所排放的溫室氣體和產(chǎn)品鋼材及橡膠在生產(chǎn)過程中能源消耗所排放的溫室氣體，它們的碳排放系數(shù)分別如表1。另外，二氧化碳和甲烷的全球潛暖勢(shì)的數(shù)值見表2。的數(shù)據(jù)。

表1 各種要素的碳排放系數(shù)

表2 全球潛暖勢(shì)值

2.5 計(jì)量結(jié)果與討論

2.5.1 2009年主要生產(chǎn)要素CO2的排放量

該公司生產(chǎn)要素主要有生產(chǎn)過程中電力和動(dòng)力耗能、生活用水耗能、生活燃煤耗能、生產(chǎn)區(qū)建筑物材料在生產(chǎn)過程中耗能、鋼材耗能和產(chǎn)品包裝材料耗能，其CO2的排放量、各生產(chǎn)要素的碳排放量占碳排放總量的百分比、該企業(yè)2009年CO2排放總量和萬(wàn)元產(chǎn)值CO2排放量主要見表3。

表3 2009年主要生產(chǎn)要素CO2的排放量 (kg)

由表3可以看出在這些生產(chǎn)要素中，CO2排放量最大的要素是在生產(chǎn)過程中電力耗能，占總CO2排放量的46.428%，其次為廠房建筑材料折舊。因此可以對(duì)生產(chǎn)工藝中的設(shè)備進(jìn)行優(yōu)化處理，以降低在生產(chǎn)過程中電力耗能所排放的溫室氣體;可以最大化利用廠房，以節(jié)省資源;包裝可以選擇可回收利用的材料，從而減少CO2的排放量。

2.5.2 2009年主要生產(chǎn)環(huán)節(jié)CO2的排放量

該公司生產(chǎn)工藝環(huán)節(jié)主要包括前處理、一段硫化、二段硫化、整修、成品檢驗(yàn)及產(chǎn)品包裝。前處理階段主要是人力在生產(chǎn)過程耗能產(chǎn)生溫室氣體，一段硫化、二段硫化和整修環(huán)節(jié)主要是機(jī)器動(dòng)力、電力耗能產(chǎn)生溫室氣體，成品檢驗(yàn)及產(chǎn)品包裝環(huán)節(jié)主要有人力耗能、包裝材料及膠料的耗能產(chǎn)生溫室氣體。歸一化CO2當(dāng)量，其每個(gè)環(huán)節(jié)CO2的排放量和各環(huán)節(jié)的碳排放量占碳排放總量的百分比見表4。

由表4可以看出在生產(chǎn)工藝過程中，CO2排放量最大的過程是整修過程，占總排放量的94.242%，其次是前處理過程。在這兩個(gè)工藝過程中主要是機(jī)械設(shè)備能耗和人力能耗所排放的溫室氣體，因此，可以對(duì)這兩個(gè)過程中一些能耗大的設(shè)備進(jìn)行優(yōu)化和提高利用效率，并且人力資源合理利用，以降低企業(yè)的碳排放量，提高企業(yè)的效率。

表4 2009年主要生產(chǎn)環(huán)節(jié)CO2的排放量 (kg)

3 結(jié)語(yǔ)

本次研究用過程分析法計(jì)算了華德精工制造公司2009年的碳排放總量，量化了生產(chǎn)過程中各個(gè)環(huán)節(jié)的溫室氣體的排放量，直觀地反映了各環(huán)節(jié)溫室氣體排放量的大小。對(duì)降低企業(yè)的碳排放量，提高企業(yè)效率提供了一定的科學(xué)依據(jù)。

對(duì)企業(yè)進(jìn)行碳計(jì)量的最終目的是考察環(huán)境的負(fù)擔(dān)，通過對(duì)環(huán)境負(fù)擔(dān)的量化計(jì)算［12］，發(fā)現(xiàn)企業(yè)降低成本和提高效率的潛力，使企業(yè)更加合理地配置有限資源，從而使企業(yè)獲得更好的經(jīng)濟(jì)效益，最后實(shí)現(xiàn)溫室氣體減排和投資回報(bào)的最大化。

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