基于生命周期評(píng)價(jià)的快遞碳足跡核算

周楊，甘陸軍，韓方方

（1.圓通速遞有限公司，上海 201705；2.物流信息互通共享技術(shù)及應(yīng)用國家工程實(shí)驗(yàn)室，上海 201705）

1 緒論

1.1 背景

我國的碳排放量居世界第一，且人均占有資源、能源有限，發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)已經(jīng)成為可持續(xù)發(fā)展的必由之路。作為國家的戰(zhàn)略性、基礎(chǔ)性和先導(dǎo)性產(chǎn)業(yè)，我國快遞行業(yè)在電子商務(wù)的帶動(dòng)下呈現(xiàn)井噴式發(fā)展，2020年全年快遞服務(wù)企業(yè)業(yè)務(wù)量完成833.6億件，穩(wěn)居世界第一。隨著快遞業(yè)的高速發(fā)展，快遞包裝使用量激增，由此產(chǎn)生了大量快遞包裝廢棄物，導(dǎo)致快遞碳排放增多，引發(fā)廣泛的關(guān)注。近年來，國家和行業(yè)主管部門針對(duì)快遞包裝的減量化、可循環(huán)、可降解出臺(tái)了大量的引導(dǎo)和管控措施，制定并出臺(tái)了快遞綠色包裝方面的國家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，并印發(fā)相關(guān)的指導(dǎo)意見和包裝規(guī)范，將綠色發(fā)展的理念在快遞企業(yè)的運(yùn)輸、辦公、運(yùn)營等全業(yè)務(wù)鏈條推廣落實(shí)，行業(yè)的綠色發(fā)展取得了一定的成效。

本文立足快遞包裹生命周期的全過程，涉及的碳排放主體包括快遞業(yè)務(wù)上下游相關(guān)參與方，以追蹤單個(gè)快遞生命周期中的碳足跡。

1.2 目的和意義

隨著綠色物流政策法規(guī)的出臺(tái)，快遞服務(wù)企業(yè)越來越重視綠色發(fā)展。國家郵政局發(fā)布了《快遞服務(wù)溫室氣體排放測(cè)量方法（YZ/T0135-2014）》[1]行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)的出臺(tái)意在量化快遞服務(wù)企業(yè)在在日常服務(wù)中主動(dòng)節(jié)能減排，引導(dǎo)國內(nèi)快遞服務(wù)企業(yè)提高節(jié)能減排意識(shí)。標(biāo)準(zhǔn)中列舉的快遞相關(guān)物料的碳排放因子清單，為快遞行業(yè)的碳排放測(cè)算提供了重要參考。

本文根據(jù)上述行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中提供的碳排放因子清單，基于生命周期評(píng)價(jià)原理，運(yùn)用排放因子法追蹤快遞的碳足跡，計(jì)算單個(gè)快件產(chǎn)生的碳排放。單個(gè)快件的碳排放量是指從發(fā)件人到收件人整個(gè)過程中產(chǎn)生的碳排放，包括快遞產(chǎn)業(yè)鏈上下游關(guān)聯(lián)方產(chǎn)生的碳排放量。例如，大多數(shù)電商件由電商企業(yè)包裝，即電商件的包裝物產(chǎn)生的碳排放屬于電商企業(yè)的碳排放量。因此單個(gè)快件產(chǎn)生的碳排放量不完全是由快遞企業(yè)產(chǎn)生的碳排放量。通過研究快遞全生命周期的碳足跡，分析碳排放產(chǎn)生的源頭，從根源上降低快遞產(chǎn)生的，從而達(dá)到節(jié)能減排的目的。本文運(yùn)用的快遞碳排放計(jì)算方法既核算了轉(zhuǎn)運(yùn)中心之間的碳排放量，也核算了城市內(nèi)運(yùn)營管理的碳排放量，適用于不同運(yùn)營模式的快遞企業(yè)。

總體上，隨著人們環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)以及國家低碳減排的政策引導(dǎo)，綠色發(fā)展勢(shì)必會(huì)成為以后的發(fā)展趨勢(shì)。因此關(guān)于快遞碳足跡量化與優(yōu)化的相關(guān)研究對(duì)提高快遞服務(wù)企業(yè)在未來低碳市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)力、影響國家環(huán)保政策等方面有著極為重要的意義?？爝f生命周期碳足跡研究可以核算快遞每個(gè)活動(dòng)環(huán)節(jié)的碳排放量，制定降低碳排放量的方法，從而幫助快遞服務(wù)企業(yè)減少碳排放量。單個(gè)快件生命周期的碳足跡的研究，可以為降低快遞業(yè)的碳排放策略制定及實(shí)施提供決策支持。

1.3 文獻(xiàn)綜述

目前國內(nèi)外關(guān)于快遞碳足跡的研究主要聚焦快遞包裝碳足跡和基于快遞碳排放的配送路徑優(yōu)化，缺少快遞生命周期碳足跡研究。

耿會(huì)君和趙方方[2]總結(jié)歸納了快遞包裝箱循環(huán)利用中產(chǎn)生碳足跡的環(huán)節(jié)，分析了快遞包裝箱循環(huán)利用減少碳足跡存在的問題，提出了降低碳足跡的對(duì)策；鄭曉陽[3]首先明確了快遞碳排放對(duì)象和核算范圍，基于此建立了碳排放核算體系，并對(duì)比分析了常用的碳排放測(cè)算方法；付天琴，等[4]主要圍繞快遞包裝、碳足跡、綠色快遞包裝三方面展開對(duì)國內(nèi)外的相關(guān)研究進(jìn)行梳理，為綠色快遞包裝的進(jìn)一步探究提供理論基礎(chǔ)。蔡依平，等[5]研究冷鏈物流碳足跡計(jì)算，計(jì)算了新鮮番茄生命周期生產(chǎn)、配送、預(yù)冷和存儲(chǔ)、廢棄階段的碳排放量，結(jié)果表明，生產(chǎn)方式和運(yùn)輸方式是影響番茄碳排放的主要因素。楊寧[6]總結(jié)低碳物流和城市快遞配送車輛路徑問題國內(nèi)外研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上,重點(diǎn)研究了考慮碳排放的城市快遞配送車輛路徑問題。

2 快遞生命周期碳排放計(jì)算方法

2.1 碳足跡范圍界定

2.1.1 溫室氣體核算對(duì)象。《快遞業(yè)溫室氣體排放測(cè)量方法（YZ/T0135-2014）》規(guī)定快遞服務(wù)組織溫室氣體排放主要包括CO2、CH4、N2O。因此本文將以CO2、CH4、N2O作為快遞業(yè)的碳排放核算對(duì)象，采用CO2當(dāng)量的方法核算CH4、N2O總量，即在輻射強(qiáng)度上與某種溫室氣體質(zhì)量相當(dāng)?shù)亩趸嫉牧浚╰CO2e）。為了衡量不同溫室氣體對(duì)溫室效應(yīng)的影響，聯(lián)合國政府間氣候變化專門委員會(huì)（IPCC）以二氧化碳輻射功能為1單位，得到了不同溫室氣體的全球升溫潛勢(shì)值（GWP）。

2.1.2 碳足跡邊界界定。由快遞生命周期流程圖（如圖1所示）可知，快遞的全生命周期通常包括11個(gè)步驟，可以劃分為三個(gè)環(huán)節(jié)計(jì)算碳排放量，分別為快遞包裝環(huán)節(jié)、分揀建包（集包）環(huán)節(jié)、運(yùn)輸環(huán)節(jié)。本文的核算碳排放的范圍不考慮快遞包裝物的回收及銷毀產(chǎn)生的碳排放量。

圖1 快遞生命周期流程圖

2.1.3 碳排放體系。本文從快遞生命周期出發(fā)確定碳排放核算體系，根據(jù)產(chǎn)生碳排放的源頭，采用分類研究的方法進(jìn)行核算。其中，燃燒過程和化學(xué)過程產(chǎn)生溫室氣體排放為第一碳足跡；企業(yè)外購的電力、熱力等產(chǎn)生溫室氣體排放為第二碳足跡；快遞包裝用品及耗材消耗產(chǎn)生的溫室氣體排放為第三碳足跡，詳見表1。

表1 快遞業(yè)的碳排放核算體系

2.2 碳足跡核算模型

目前無法通過實(shí)測(cè)的方式直接獲取快遞業(yè)的碳排放量數(shù)據(jù)。根據(jù)《2006年ICPP國家溫室氣體清單指南》[7]中提出的排放因子法，它是政府氣候變化專門委員會(huì)IPCC（Intergovernmental Panel on Climate Change）提出的第一種碳排放估算方法，也是目前應(yīng)用最廣泛的方法。排放因子法的基本思路是依照快遞業(yè)的碳排放清單列表，針對(duì)每一種排放源構(gòu)造其活動(dòng)數(shù)據(jù)與排放因子，以活動(dòng)數(shù)據(jù)和排放因子的乘積作為該排放項(xiàng)目的碳排放量估算值。公式如下：

AE:快遞服務(wù)組織活動(dòng)溫室氣體排放量，單位為CO2當(dāng)量；

AD:活動(dòng)數(shù)據(jù)；

EF:排放因子；

GWP:溫室氣體全球變暖潛值。

快遞生命周期的溫室氣體排放總量包含第一、二、三碳足跡的溫室氣體碳排放。快遞溫室氣體排放總量計(jì)算公式為：

E:快遞生命周期的溫室氣體碳排放總量；

E1:第一碳足跡的溫室氣體碳排放量；

E2:第二碳足跡的溫室氣體碳排放量；

E3:第三碳足跡的溫室氣體碳排放量。

2.2.1 第一碳足跡核算。第一碳足跡主要是運(yùn)輸?shù)仍O(shè)備化石燃料燃燒產(chǎn)生的碳排放，涉及的能源主要有柴油、汽油、航空煤油等。由于快遞主要以公路運(yùn)輸為主，運(yùn)輸過程中貨車的CO2、CH4、N2O排放量占較大比重，因而該計(jì)算方法旨在計(jì)算每單位貨物周轉(zhuǎn)量的CO2當(dāng)量排放量，先利用燃料年消耗量和各種車輛所用燃料的排放系數(shù)計(jì)算出CO2當(dāng)量年排放量，然后再利用年總里程和平均載重量計(jì)算出貨物周轉(zhuǎn)量與單位周轉(zhuǎn)量的CO2年排放量。步驟如下：

（1）利用各種燃料的年消耗量和燃燒的碳排放系數(shù)計(jì)算出CO2、CH4、N2O的碳排放量。

Eg：燃料產(chǎn)生溫室氣體g（g為CO2、CH4、N2O）的碳排放總量；

FUa：燃料a（a為柴油、汽油、航空煤油）的年消耗量；

EFag：燃料a產(chǎn)生的溫室氣體g的排放因子；

EFIPCC：燃料a產(chǎn)生溫室氣體g的IPCC排放因子；

Qa：燃料a的平均低位發(fā)熱量。

（2）計(jì)算貨車平均載重量G。

Q：貨車載重量；

η：貨車平均裝載效率。

（3）計(jì)算貨物周轉(zhuǎn)量K

D表示貨車年總里程。

（4）計(jì)算每單位貨物周轉(zhuǎn)量的CO2年排放量。以CO2年排放量除以貨物周轉(zhuǎn)量，即得出每單位貨物周轉(zhuǎn)量的CO2年排放量，單位為tCO2e/(t·km)，其計(jì)算公式為：

或者，基于步驟（1）計(jì)算單個(gè)快件的碳排放量。

M為運(yùn)輸快件總件數(shù)。

2.2.2 第二碳足跡核算。第二碳足跡指在快遞服務(wù)中外購電力、熱力所產(chǎn)生的溫室氣體排放。計(jì)算方法如下：

（1）外購電力計(jì)算

式（10）中，AD耗電為電力消耗量；EF電力為電力排放因子。

（2）外購熱力計(jì)算

式中，AD耗熱為熱力消耗量；EF熱力為熱力排放因子。

（3）計(jì)算第二碳足跡排放總量

2.2.3 第三碳足跡核算。第三碳足跡指在快遞服務(wù)中快遞包裝消耗產(chǎn)生的溫室氣體排放。計(jì)算方法為：

式中，M包裝用品i為快遞包裝用品i（i為塑料袋、紙箱、面單、封套、膠帶等）的消耗量；EF包裝用品i為包裝用品i的排放因子。

3 案例分析

3.1 數(shù)據(jù)獲取與處理

根據(jù)第2部分的快遞生命周期碳排放計(jì)算模型可知，快遞的碳排放核算需獲取燃油、電力、快遞包裝的年消耗量等數(shù)據(jù)。

（1）確定燃油類型及年消耗量、電力年消耗量、環(huán)保袋、編織袋的消耗量、貨車總載重量。本文根據(jù)上市快遞企業(yè)年報(bào)數(shù)據(jù)，模擬出以下數(shù)據(jù)，見表2。

表2 上市快遞企業(yè)年報(bào)數(shù)據(jù)的模擬值

（2）確定燃油的平均低位發(fā)熱量和排放因子。從《2006IPCC：國家溫室氣體清單指南》中查出燃油的平均低位發(fā)熱量和排放因子，見表3。

表3 柴油碳排放因子

（3）確定電力的碳排放因子。從eBlance中國生命周期數(shù)據(jù)庫[8]中獲得電能的CO2排放因子，見表4。

表4 電力碳排放因子

（4）確定快遞封裝用品的碳排放因子。確定快遞運(yùn)單、封套、包裝箱、塑料包裝袋、塑料編織袋、透明膠帶的碳排放因子，見表5。

表5 快遞封裝用品碳排放因子

（5）確定溫室氣體的GWP值。從《2006年IPCC：國家溫室氣體清單指南》中查表獲得CO2、CH4、N2O對(duì)應(yīng)的GWP值，見表6。

表6 溫室氣體及其全球變暖潛值

3.2 干線運(yùn)輸碳排放量計(jì)算

干線運(yùn)輸總耗油量為3 645 865L。已知柴油密度為840kg/m3，柴油密度乘以柴油體積得到柴油質(zhì)量30 625t。根據(jù)式（4）分別計(jì)算出柴油CO2的排放量、CH4的碳排放量、N2O的碳排放量，進(jìn)而得出干線運(yùn)輸中第一碳足跡的碳排放量。

根據(jù)車輛油耗數(shù)可知車輛平均燃油效率約為3.3km/L，得到車輛行駛總里程為12 031 354.5km。車輛總裝載重量為312 350.13t，按照式（8）計(jì)算出干線運(yùn)輸時(shí)每噸快遞每公里的CO2排放量為1.821×10-5kgCO2e/(t·km)，即每kg快遞每公里的CO2排放量為1.821×10-8kgCO2e/(kg·km)。

3.3 中心分揀建包（集包）的碳排放計(jì)算

（1）中心分揀電力的碳排放。中心消耗電量共5 280 000KWh，電力的碳排放因子為0.960tCO2e/MWh，根據(jù)式（10）計(jì)算得出，中心因耗電而產(chǎn)生的碳排放為5 068.8tCO2e，每kg快遞在中心耗電產(chǎn)生的碳排放為0.016 2kgCO2e/kg。

（2）中心分揀建包（集包）的碳排放。2019年環(huán)保袋的總消耗量為88 147個(gè)，編織袋總消耗量為4 360 000個(gè)。一個(gè)環(huán)保袋的重量為420g，一個(gè)塑料編織袋的重量為200g，由表5可知，塑料編織袋的碳排放因子為2.507kgCO2e/kg。由式（13）計(jì)算出中心分揀建包（集包）碳排放量為2.789×106kgCO2e，在中心分揀建包（集包）時(shí)每kg快遞碳排放量為8.929×10-3kgCO2e/kg。

3.4 城市內(nèi)的運(yùn)營管理碳排放計(jì)算

城市內(nèi)的運(yùn)營管理碳排放過程包括攬派服務(wù)環(huán)節(jié)和支線運(yùn)輸環(huán)節(jié)，本文采用標(biāo)桿法計(jì)算城市內(nèi)運(yùn)營管理產(chǎn)生的快遞碳排放量。

（1）第一碳足跡，主要包括城市內(nèi)的攬收派送運(yùn)輸和支線運(yùn)輸環(huán)節(jié)消耗的燃油產(chǎn)生的碳排放。從單個(gè)包裹運(yùn)輸角度看，在整個(gè)運(yùn)輸距離上，根據(jù)運(yùn)輸距離長短的不同，支線運(yùn)輸產(chǎn)生的碳排放占干線運(yùn)輸產(chǎn)生的碳排放比例不同，具體見表7。

表7 城市內(nèi)第一碳足跡計(jì)算系數(shù)表

（2）第二碳足跡，主要是城市內(nèi)運(yùn)營管理時(shí)消耗的電力，包括分揀設(shè)備、攬收派送時(shí)電動(dòng)交通工具消耗的電力等。因此本文中心耗電和城市內(nèi)運(yùn)營管理耗電比例為1:1。

（3）第三碳足跡，由于快遞自身包裝大多由商家提供，不計(jì)入快遞企業(yè)攬收服務(wù)環(huán)節(jié)的碳排放量，而城市內(nèi)運(yùn)營使用的環(huán)保袋進(jìn)入到各個(gè)轉(zhuǎn)運(yùn)中心，因此上文中計(jì)算的中心分揀建包（集包）的碳排放量即快遞生命周期中第三碳足跡總的碳排放量。

3.5 碳排放計(jì)算總結(jié)

經(jīng)過快遞生命周期的碳排放計(jì)算，得出快遞生命周期各活動(dòng)環(huán)節(jié)對(duì)應(yīng)的單位碳排放量（見表8），從而可以計(jì)算出單個(gè)快件的碳排放量。例如，已知一個(gè)用郵政標(biāo)準(zhǔn)5號(hào)三層紙箱（紙箱重115g）包裝的包裹，包裹總重量為1kg，該包裹由北京某地發(fā)往上海某地的總距離為1 463km，干線距離為1 400km，計(jì)算該包裹碳排放量過程如下：

表8 快遞生命周期各活動(dòng)環(huán)節(jié)對(duì)應(yīng)的單位碳排放量

計(jì)算得出該包裹的碳排放量為220gCO2e，其中該包裹的第三碳足跡包括分揀包裝產(chǎn)生的碳排放、快遞自身包裝（5號(hào)紙箱、快遞面單）產(chǎn)生的碳排放。

中國快遞包裝以瓦楞紙箱和塑料袋為主，紙箱類快遞包裝約占44.03%(按件數(shù)計(jì))，塑料袋類包裝約占33.5%。為了解單件快遞的碳排放量特點(diǎn)，本文計(jì)算了由幾種不同型號(hào)的紙箱和塑料袋包裝的快件發(fā)往各地產(chǎn)生的快遞碳排放量，并對(duì)其進(jìn)行分析。假設(shè)存在21個(gè)包裹，分別用不同型號(hào)的包裝箱和塑料袋包裝，最終每個(gè)快件重量都為1kg，快件從A地分別發(fā)往B、C、D地。AB兩地相距450km，干線距離為400km；AC兩地相距900km，干線距離為840km；AD兩地相距1 470km，干線距離為1 400km。依據(jù)表9的快遞包裝材料的碳排放量清單和快遞生命周期碳排放計(jì)算方法，計(jì)算出各個(gè)快件的碳排放量，結(jié)果見表10。

表9 快遞包裝材料的碳排放量清單

從表10分析得出，快件運(yùn)輸距離越長，碳排放量越大；在快遞生命周期中，第三碳足跡的碳排放量最大，第二碳足跡次之，第一碳足跡最小，即快遞包裝及耗材產(chǎn)生的碳排放量最多，電能次之，燃油最少。

表10 各個(gè)快件的碳排放量計(jì)算結(jié)果

4 結(jié)語

4.1 研究結(jié)果

本文基于生命周期評(píng)價(jià)原理，采用排放因子法研究單個(gè)快件碳排放量?？爝f生命周期碳排放源主要包括運(yùn)輸環(huán)節(jié)消耗的燃油、城市內(nèi)運(yùn)營管理和中心分揀建包（集包）環(huán)節(jié)消耗的電能以及包裝環(huán)節(jié)消耗的快遞包裝及耗材。研究結(jié)果表明，在快遞生命周期碳足跡中，快遞包裝及耗材對(duì)快件碳排放量的影響最大，電能次之，燃油最小。單個(gè)快件產(chǎn)生的碳排放量由快遞企業(yè)及上下游相關(guān)參與主體共同產(chǎn)生。

針對(duì)上述研究結(jié)果，本文建議從三個(gè)方面降低快遞包裹的碳排放量。第一，在運(yùn)輸環(huán)節(jié)，通過優(yōu)化路由、減少中轉(zhuǎn)次數(shù)、縮短運(yùn)輸距離來降低燃油消耗量，進(jìn)而降低碳排放；同時(shí)，增加燃油效率高的發(fā)動(dòng)機(jī)貨車使用比例，逐步提高新能源車的使用比例。第二，在分揀建包（集包）環(huán)節(jié)，結(jié)合綠色運(yùn)營和綠色辦公的相關(guān)要求，推廣和使用節(jié)能燈等低耗電設(shè)備；在轉(zhuǎn)運(yùn)中心場(chǎng)地裝置太陽能發(fā)電設(shè)備，提高太陽能等清潔能源使用比例。第三，快遞包裝及耗材環(huán)節(jié)，按照包裝減量化、可降解和可循環(huán)的指導(dǎo)原則，進(jìn)一步減少膠帶和包裝填充物的使用量，通過懸空緊固包裝等方式增強(qiáng)寄遞過程的包裝安全性；推廣縮小面單和減少包裝物的油墨印刷量；推廣可降解塑料包裝物和可循環(huán)、可回收包裝物的使用，多措并舉實(shí)現(xiàn)快遞包裝物碳排放量的下降。

4.2 研究展望

本文從學(xué)術(shù)研究的角度，基于快件全生命周期，系統(tǒng)梳理核算快遞上下游關(guān)聯(lián)主體的碳排放足跡，以期對(duì)行業(yè)監(jiān)管部門給予決策參考，對(duì)各參與主體的節(jié)能減排明確重點(diǎn)。同時(shí)，本文在快遞生命周期碳足跡核算過程中，如第一碳足跡核算過程中未考慮多種運(yùn)輸方式，第二碳足跡核算過程中忽略了外購熱力產(chǎn)生的碳排放，第三碳足跡核算過程中未考慮膠帶、填充物等其他包裝耗材產(chǎn)生的碳排放，這將是下一步深化研究探討的方向。