淺析生命周期評價軟件eBalance的使用

摘 要：作為中國國內最出名的LCA軟件之一，eBalance4.0軟件是億科環(huán)境科技有限公司（IKE）員工和四川大學相關學者共同辛勤鉆研的成果。它是具有自主知識產(chǎn)權的通用生命周期評價分析軟件，并提供全世界范圍尤其是中國大陸境內的高質量數(shù)據(jù)庫支持。文章先簡要科普LCA知識，后從使用者的角度對軟件進行功能、難點、實例等幾個方面的探析。

關鍵詞：LCA；本土化；數(shù)據(jù)質量

1 LCA方法背景及政策支持

1.1 LCA方法背景

節(jié)能減排工作作為我國可持續(xù)發(fā)展策略的重要組成方面，越來越被京津冀等地區(qū)的高耗能、高污染和高排放企業(yè)、公司的高管所重視。特別是隨著歐盟EUP等指令的出臺，例如太陽能板等中國十余類相關優(yōu)勢出口產(chǎn)品將面臨著發(fā)達國家尤其是歐美等國極大的環(huán)境審核風險，因此基于可持續(xù)發(fā)展的國家要求與倡導保護環(huán)境的發(fā)展趨勢，生命周期評價（Life Cycle Assessment，簡稱LCA）方法作為國外發(fā)達國家先進經(jīng)驗也被引入到我國相關標準制定工作中。

產(chǎn)品在設計-生產(chǎn)-回收處理等階段在直接或間接地消耗各種能源、資源，排放污染物，運行使用階段更是如此。因此，相關企業(yè)如果想在此次環(huán)境產(chǎn)品標準大戰(zhàn)中實現(xiàn)長期盈利，就要通過合理制定產(chǎn)品設計方案，實現(xiàn)產(chǎn)品的可持續(xù)發(fā)展，重要手段就是對產(chǎn)品整個生命周期的環(huán)境性能進行綜合量化評價。LCA是目前世界上公認的量化評價產(chǎn)品和系統(tǒng)環(huán)境負荷的方法，同時也是EUP指令的核心理念。LCA作為一種環(huán)境管理工具，為各國政府提供環(huán)境政策支持。而eBalance作為國內專業(yè)的生命周期評價軟件，被廣泛應用于我國的節(jié)能減排及生態(tài)設計、研究等工作中。

1.2 LCA政策支持

LCA方法在近幾年得到了更有力的國內外政策及法規(guī)支持，特別是：2013年2月，國家發(fā)改委、工信部和環(huán)保部三部委聯(lián)合發(fā)布了“工業(yè)產(chǎn)品生態(tài)設計指導意見”，鼓勵“開展產(chǎn)品生命周期評價、減少產(chǎn)品生命周期的資源消耗和環(huán)境排放”。這是繼“節(jié)能減排先進適用技術評估”、“能效之星”產(chǎn)品評價體系之后，又一個鼓勵采用LCA方法的國內政策文件，并于2014年啟動了“生態(tài)設計示范企業(yè)創(chuàng)建”工作。

2013年4月，歐盟頒布 “建立統(tǒng)一的綠色產(chǎn)品市場”政策，倡議在所有綠色產(chǎn)品評價中，用基于LCA的產(chǎn)品環(huán)境足跡評價方法（PEF）逐步取代產(chǎn)品碳足跡評價方法。這意味著LCA已經(jīng)成為歐盟環(huán)境政策制定和實施中最佳、甚至是唯一的綠色產(chǎn)品評價方法，無疑將對出口驅動的外貿(mào)國家，尤其對于中國的出口產(chǎn)品和出口企業(yè)、甚至全球相關市場造成長遠影響。歐盟已經(jīng)啟動了為期三年的試驗階段，并于2014年3月申請開展第二輪試驗項目。

2 eBalance功能簡介及LCA對照

2.1 eBalance功能簡介

本軟件全面支持LCA方法的各個標準步驟，無論是目標與范圍定義、構造生命周期流程圖、輸入清單數(shù)據(jù)，還是LCI及LCIA的計算與分析等都可以實現(xiàn)。主要功能如下：

（1）生命周期建模：支持用戶構建任意形式的生命周期流程圖，適合于各種產(chǎn)品的生命周期建模（免費版不可超過十個過程框）；可支持浮動運輸框和廢物處理框的建模方式（屬于增強功能）。

（2）清單數(shù)據(jù)輸入：支持從清單數(shù)據(jù)庫或之前保存的清單文件中導入清單數(shù)據(jù)，同時也支持手工錄入單元過程的清單數(shù)據(jù)。還可從ILCD或EcoSpold格式的XML文件中導入清單數(shù)據(jù)。為此，程序還提供下列支持：a.清單物質名錄管理：采用國際生命周期基準數(shù)據(jù)系統(tǒng)（ILCD）的物質名稱和單位，完善了部分EcoSpold物質名錄，并根據(jù)中國大陸具體情況額外添加了一些物質名錄，同時也允許用戶個性化添加所需的物質名錄。b.清單數(shù)據(jù)庫管理：包含歐盟研究總署提供的歐盟生命周期基礎數(shù)據(jù)庫（ELCD）、瑞士Ecoinvent數(shù)據(jù)庫以及川大研發(fā)的中國生命周期基礎數(shù)據(jù)庫（CLCD），使用者可將計算結果添加到數(shù)據(jù)庫中。

（3）LCI與LCIA計算：a.指定基準流：不僅允許指定模型中任意一個過程的產(chǎn)品作為基準流進行計算（單基準流），而且也允許多個過程的產(chǎn)品作為基準流（多基準流），進行計算并比較。b.LCIA指標管理：eBalance程序內置了LCA常用的十幾種LCIA特征化指標、2005和2010年中國的歸一化基準值以及面向中國節(jié)能減排政策目標的ECER權重因子，支持完整的LCIA特征化指標、歸一化指標和加權綜合指標的計算，除此，用戶還可以根據(jù)研究需要自定義其他LCIA指標。

（4）計算結果分析與顯示：軟件還提供了多種數(shù)據(jù)圖表和圖表設置選項，用于顯示和分析各項計算結果。另外，用戶可以通過自定義圖表對比分析多種條件下的多套計算結果。

（5）計算結果輸出。

（6）增強功能

增強功能：a.廢物處理；b.多產(chǎn)品系統(tǒng)；c.多數(shù)據(jù)組；d.多基準流；e.敏感度計算；f.自定義圖表；g.數(shù)據(jù)收集；h.不確定性計算。

另外，eBalance必須在聯(lián)網(wǎng)下才能實現(xiàn)安裝、激活、安裝基礎數(shù)據(jù)庫以及更新。安裝完成后，則可以斷網(wǎng)使用程序。

2.2 eBalance功能與LCA方法對照

下面為使用mindmanager畫圖工具畫出的LCA方法與eBalance功能對照圖，簡介明了的呈現(xiàn)出該軟件的強大功能。

注：圖1中“復制/粘貼模型”、“浮動運輸過程”、“設置計算標簽”和“多數(shù)據(jù)組”增強功能僅存在于專業(yè)版以上版本中。（1）復制/粘貼模型：功能主要是方便使用者對模型中已經(jīng)存在的過程進行復制/粘貼操作。（2）浮動運輸過程：用戶通過添加浮動運輸框可記錄運輸方式和運輸距離等運輸信息。（3）設置計算標簽：用戶可以通過其標記該過程發(fā)生的實際情況（如是否發(fā)生在境內），并支持相應計算（如計算ECER指標時需要對是否在中國國內發(fā)生進行區(qū)分）；（4）多數(shù)據(jù)組：LCA中，一個過程（生產(chǎn)、使用、運輸、廢棄物處理）會有不同的可選方案，并且過程的清單數(shù)據(jù)也會有不同的來源。為了代表不同的數(shù)據(jù)來源或可選方案，程序允許在一個或多個過程框中輸入多組數(shù)據(jù)。通過在一個模型中計算不同方案的結果，對比分析這些方案之間的差別，尋找對環(huán)境更友好的技術方案，服務于產(chǎn)品和工藝設計改進的組合、篩選。

3 軟件的難點——LCIA指標管理

生命周期評價是全球近年來環(huán)境科學研究的熱點，而生命周期影響評價（Life Cycle Impact Assessment，簡稱LCIA）是LCA的第三階段，也是其核心及難點部分。eBalance軟件的LCIA指標管理器中包括“特征化指標”、“歸一化指標”和“加權綜合指標”三個標簽頁。它對前期清單分析所識別的環(huán)境影響進行定性與定量的表征評價，確定產(chǎn)品系統(tǒng)的物質能量交換對其外部環(huán)境，主要是對生態(tài)系統(tǒng)及人體健康等方面的影響。

3.1 特征化指標

本指標用來表征LCA中某項影響類型的指標。它可將清單物質數(shù)量匯總為相應影響類型。程序已內置了常用的16種左右LCIA特征化指標及面向中國節(jié)能減排政策目標的指標。每個特征化指標都有相對應的特征化因子（包括物質名稱，單位，因子值等）。

3.2 歸一化指標

歸一化指標是特征化指標與歸一化基準值的無量綱比值，用于表示所研究產(chǎn)品系統(tǒng)在基準值所代表系統(tǒng)中所占的比重。軟件方案的右方窗格里對應顯示各清單物質的消耗或排放總量（物質名稱，單位和基準值）。

其中歸一化基準值指某個基準的各項影響類型的特征化指標，一般選用某個區(qū)域某一年的各項影響類型的特征化指標作為基準。打個比方，2005年中國的SO2排放總量（排放到大氣，未指定類型）為3.2×1010kg，氨氮排放總量（排放到水體）為1.5×109kg；則2005年中國SO2和氨氮的歸一化基準值分別為3.2×1010kg和1.5×109kg。

3.3 加權綜合指標

加權綜合指標指不同影響類型經(jīng)加權得到的綜合指標。是為了綜合各個影響類型，得出的單一結果。程序已內置了專家調查法（ISCP2009）以及面向中國節(jié)能減排政策目標的ECER-115和ECER-125等三種加權綜合指標。程序右方窗格對應顯示各影響類型的權重因子（指標名稱，單位和因子值）。

4 實例分析

文章選擇某化工企業(yè)氯化鉀加工的物質流為例做LCA分析，圖2為使用Microsoft office visio畫圖工具畫出的氯化鉀加工物質流圖；之后，運用ebalance軟件畫出氯化鉀加工物質流相對應的流程圖，如圖3所示。

本次操作除了如圖4的多基準流選取外，還進行了計算條件其他設定。

5 結束語

在國際LCA領域，來自荷蘭Leiden大學環(huán)境科學中心的SimaPro軟件和來自德國PE-INTERNATIONA公司的Gabi是兩大主流。中國自行設計的生命周期評價軟件eBalance，相比于SimaPro，Gabi等非本土化LCA軟件，體積小，反應快，且具有本土化數(shù)據(jù)特征，所以文章以eBalance軟件平臺研究為主。eBalance于2010年9月19日首次發(fā)布，是國內首個自主開發(fā)并公布的通用型LCA分析軟件。由于其具有本土數(shù)據(jù)的豐富性和項目可操作性，其客戶遍布國內眾多企業(yè)、高校以及科研院所，如清華大學、中國農(nóng)大、聯(lián)想集團和北京城市系統(tǒng)工程研究中心等。開發(fā)軟件的億科環(huán)境科技有限公司官網(wǎng)上有很多可供軟件初學者參考的論文資料和方法，方便隨時查閱。

參考文獻

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作者簡介：平旭彤，男，北京信息科技大學研究生，研究方向：生命周期評價（LCA）。