產(chǎn)品碳排放數(shù)據(jù)庫標準化建設淺析

許立杰 陳秉楠 吳薇群

摘 要：在國際社會對產(chǎn)品碳足跡的核算和管控逐漸收緊，國內(nèi)迫切需要開展產(chǎn)品碳排放數(shù)據(jù)庫建設的背景下，本文介紹了國內(nèi)外典型產(chǎn)品碳排放數(shù)據(jù)庫的整體情況；總結國際權威數(shù)據(jù)庫的標準化建設經(jīng)驗；剖析我國數(shù)據(jù)庫建設現(xiàn)存問題；最后針對如何標準化建設中國產(chǎn)品碳排放數(shù)據(jù)庫提出了針對性的思考和建議，對于提高我國產(chǎn)品碳排放數(shù)據(jù)庫建設能力具有重要的參考意義。

關鍵詞：產(chǎn)品碳足跡，生命周期清單，數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)質量，標準化

DOI編碼：10.3969/j.issn.1002-5944.2023.05.006

0 引 言

實現(xiàn)碳達峰碳中和目標首先要做實的就是碳排放量的核算，量化數(shù)據(jù)的準確性是監(jiān)測、評估和預測氣候變化的核心基礎。產(chǎn)品碳足跡評價是一種數(shù)據(jù)密集型方法，需要大量不同地區(qū)、行業(yè)的材料及生產(chǎn)過程的碳排放因子做數(shù)據(jù)支持。高質量的產(chǎn)品碳排放數(shù)據(jù)庫是開展碳足跡評價的必要前提，數(shù)據(jù)的可靠性也直接影響碳足跡核算結果可信度和應用性。目前國內(nèi)進行產(chǎn)品碳足跡評價首選是歐洲地區(qū)運行較為成熟的數(shù)據(jù)庫。但國外數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)是基于其國家或區(qū)域各行業(yè)的平均數(shù)據(jù)，具有代表性的中國數(shù)據(jù)少之又少，評價結果無法真實反映中國本土產(chǎn)品的碳排放情況。同時，國外數(shù)據(jù)庫智能化系統(tǒng)的數(shù)據(jù)錄入要求與國內(nèi)企業(yè)常規(guī)設備可提供的數(shù)據(jù)存在一定差異，不利于大面積普及。綜上，至今我國仍沒有一個統(tǒng)一的可代表中國平均生產(chǎn)能耗和碳排放量情況的數(shù)據(jù)庫，這在很大程度上制約了我國產(chǎn)品碳足跡評價的推廣和發(fā)展。

1 國際數(shù)據(jù)庫建設情況

在過去的二三十年中，國際已開展大量的數(shù)據(jù)庫標準化建設工作，現(xiàn)已形成一批數(shù)據(jù)全面且公信度較高的數(shù)據(jù)庫，可充分支撐其國家或更大區(qū)域的產(chǎn)品碳足跡評價。其中，歐美區(qū)域的生命周期清單（Life Cycle Inventory， LCI）數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)種類多樣且豐富，除碳排放外還可支撐多種環(huán)境影響類型評價，在全球范圍內(nèi)被廣大用戶所使用。亞洲碳標簽推行較好的國家，為保障產(chǎn)品碳足跡評價結果的區(qū)域代表性和準確性，紛紛建設本土產(chǎn)品碳排放數(shù)據(jù)庫。具體數(shù)據(jù)庫對比信息見表1。

1.1 ecoinvent數(shù)據(jù)庫

ecoinvent數(shù)據(jù)庫自1998年開始創(chuàng)建，目的是為了解決瑞士長期存在的多個LCI數(shù)據(jù)庫建設內(nèi)容重復、數(shù)據(jù)質量不一致現(xiàn)象，為國家提供高質量、有代表性、透明性高的數(shù)據(jù)庫。初期由瑞士公路、能源、環(huán)保等幾大政府部門共同資助，并成立ecoinvent協(xié)會執(zhí)行數(shù)據(jù)庫建設工作。在得到更多政府部門、科研機構、行業(yè)企業(yè)的質量認可、技術支持和資金資助下，數(shù)據(jù)建設范圍逐步擴大到全球。因此，為更有效的開展工作，ecoinvent協(xié)會采用開放性的多方合作模式，拓展了多種數(shù)據(jù)收集渠道。同時，為保障數(shù)據(jù)質量，編制并公開發(fā)布《概述和方法：ecoinvent數(shù)據(jù)庫第三版的數(shù)據(jù)質量指南》，并依托指南開發(fā)信息化數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)ecoEditor和ecoQuery，采用開放的EcoSpold數(shù)據(jù)格式，組建數(shù)據(jù)集審核專家組，對數(shù)據(jù)庫基本結構、數(shù)據(jù)集類型、數(shù)據(jù)收集方法、數(shù)據(jù)集審核流程及要求等進行標準化指導[1]。最新發(fā)布的ecoinvent3.8版本，擁有19000多條系統(tǒng)數(shù)據(jù)集，內(nèi)容覆蓋基礎工業(yè)和多個行業(yè)，已成為世界范圍內(nèi)認可度最高的LCI數(shù)據(jù)庫。

1.2 GaBi數(shù)據(jù)庫

G a B i 數(shù)據(jù)庫有近三十年的歷史，由德國thinkstep公司開發(fā)，擁有來自全球20多個國家近60名代表各個行業(yè)且熟悉生命周期評價技術的專家開發(fā)團隊。最新的GaBi數(shù)據(jù)庫已擁有覆蓋基礎工業(yè)和高碳排行業(yè)的26個子數(shù)據(jù)庫，涵蓋系統(tǒng)數(shù)據(jù)集近17000條。數(shù)據(jù)質量管控方面，類似ecoinvent數(shù)據(jù)庫，發(fā)布數(shù)據(jù)質量管控指南《GaBi數(shù)據(jù)庫與模型導則》，對數(shù)據(jù)庫結構設計、數(shù)據(jù)收集和建模原則、數(shù)據(jù)集審核及記錄格式等提出標準化要求[2]。同時也開發(fā)了以導則為依據(jù)的GaBi數(shù)據(jù)庫管理應用系統(tǒng)，實現(xiàn)智能化數(shù)據(jù)質量管控和應用。此外，為進一步提高數(shù)據(jù)庫的權威性，GaBi數(shù)據(jù)庫2014年引入獨立的第三方機構DEKRA對數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)來源的可靠性、建設方法的合規(guī)性以及記錄內(nèi)容的準確性進行審核，為GaBi數(shù)據(jù)庫的標準化建設提供更具競爭性的技術保障。

1.3 其他數(shù)據(jù)庫

美國、日本、韓國、泰國等數(shù)據(jù)庫的建設背景類似，均為支撐國家層面生命周期評價（Life CycleAssessment， LCA）或碳標簽項目。且至少經(jīng)過3-5年建設，具備基礎工業(yè)和高碳排行業(yè)的數(shù)據(jù)集后，才能滿足其區(qū)域產(chǎn)品碳排放量核算的需求。為高效、統(tǒng)一且可持續(xù)的開展數(shù)據(jù)庫建設，初期均由政府相關部門牽頭并提供主要的建設資金，通過下設或成立非盈利性機構、委員會或專家團隊進一步為數(shù)據(jù)庫的建設提供技術支撐和資金保障。數(shù)據(jù)質量管控上，雖不像前兩大數(shù)據(jù)庫在國際層面上發(fā)布了較為權威的數(shù)據(jù)質量指南和智能化系統(tǒng)，但也聚焦原始數(shù)據(jù)收集規(guī)則、數(shù)據(jù)集格式規(guī)范、數(shù)據(jù)集質量評估等內(nèi)容出臺了系列標準化文件。

雖然各國際數(shù)據(jù)庫的區(qū)域代表性不同，但已形成一套標準化的建設和管理方法，十分值得學習和借鑒。

（1）權威部門統(tǒng)籌下的開放性數(shù)據(jù)收集模式。數(shù)據(jù)庫建設具有涉及行業(yè)廣、數(shù)據(jù)處理專業(yè)性強、整體工作量大等特點，國際各主流數(shù)據(jù)庫建設過程中基本采用多方合作模式。此外，由政府主導技術機構支撐和由咨詢機構自發(fā)投資建設，這兩種模式更具備權威牽頭、資金保障、開發(fā)合作的特點，能最大力度保障數(shù)據(jù)庫前期建設的統(tǒng)一性、系統(tǒng)性和開放性。

（2）基于數(shù)據(jù)庫實際應用需求下的合理內(nèi)容規(guī)劃。目前國際上對數(shù)據(jù)集分類沒有統(tǒng)一要求，但一般會按照行業(yè)進行劃分。通過梳理發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫基本都涵蓋資源、能源、化學品、金屬、運輸?shù)裙I(yè)基礎數(shù)據(jù)集，此外電子電氣、食品、紡織品等行業(yè)也是各數(shù)據(jù)庫的必備數(shù)據(jù)集。說明工業(yè)基礎是所有產(chǎn)品開展碳排放量核算必不可缺少的基礎數(shù)據(jù)集，而碳排放量較大行業(yè)的數(shù)據(jù)集建設也不容忽視。

（3）標準規(guī)范、智能化操作、專家指導的數(shù)據(jù)質量管控措施。如何保障數(shù)據(jù)的質量和一致性是數(shù)據(jù)庫建設中的核心難點，應用標準化手段實現(xiàn)質量管控的具體做法為：一是標準化文件?；趪H標準，編制數(shù)據(jù)庫質量管控文件，對原始數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)計算與建模、數(shù)據(jù)集格式設定、數(shù)據(jù)集質量審核等各階段提出標準化要求；二是智能化系統(tǒng)?；跀?shù)據(jù)庫質量管控文件開發(fā)智能化系統(tǒng)，實現(xiàn)流程化的數(shù)據(jù)集建設、質量管控和實施應用；三是專業(yè)化人員。組建專家團隊或者引入第三方機構，從源頭對數(shù)據(jù)采集進行標準化指導，同時數(shù)據(jù)集發(fā)布前對其質量進行嚴格的審核，為數(shù)據(jù)庫的建設提供科學、嚴謹?shù)募夹g保障。

2 國內(nèi)數(shù)據(jù)庫建設情況

與歐美等發(fā)達國家相比，國內(nèi)相關研究起步較晚，但在政府的良性引導與支持下，國內(nèi)已有諸多機構開展了系列研究，并積累了一定成果。具體數(shù)據(jù)庫對比信息見表2。

2.1 Sino-Center數(shù)據(jù)庫

中國材料生命周期數(shù)據(jù)庫是在國家“863”“973”等國家計劃和北京重點基金的支持下，由北京工業(yè)大學材料學院環(huán)境材料與技術研究所與主要工業(yè)及行業(yè)部門合作建設，以材料產(chǎn)業(yè)為主體的LCI數(shù)據(jù)庫。目前，數(shù)據(jù)庫內(nèi)容涉及68類材料及過程清單，并形成商業(yè)數(shù)據(jù)集，可按照材料種類獨立銷售和使用[3]。為實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫建設的標準化管理，搭建了能夠滿足數(shù)據(jù)收集和查詢的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，開發(fā)了不同產(chǎn)品類別的數(shù)據(jù)庫應用軟件工具包。但由于相關信息的統(tǒng)計還存在不準確的情況，數(shù)據(jù)庫在材料行業(yè)的推廣和運用還有待于進一步提高。

2.2 CLCD數(shù)據(jù)庫

四川大學依托“十一五”科技支撐計劃，在參與歐盟研究總署發(fā)起的國際生命周期參考數(shù)據(jù)系統(tǒng)研究（International Reference Life Cycle Data System，ILCD）的基礎上與億科環(huán)境科技公司共同建設了以基礎工業(yè)為主體的CLCD數(shù)據(jù)庫，包含了中國多種大宗能源、原材料、運輸?shù)壬芷跀?shù)據(jù)。四川大學在參與ILCD研究的基礎上，編制了標準化的數(shù)據(jù)收集指南[4]，對數(shù)據(jù)質量進行管控。但數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)采集以背景數(shù)據(jù)為主，實景數(shù)據(jù)為輔，在數(shù)據(jù)庫代表性和實用性還有待于進一步提高。目前，CLCD數(shù)據(jù)庫及其配套評價軟件eBalance和eFootprint為國內(nèi)商業(yè)化運作較為成熟的代表。

2.3 CAS-RCEES數(shù)據(jù)庫

中科院生態(tài)中心的LCI數(shù)據(jù)庫，建設了超過1000個數(shù)據(jù)集，涵蓋了能源、基礎材料、運輸、廢棄物處理以及電子行業(yè)等部分數(shù)據(jù)。為便于數(shù)據(jù)集中管理，對國外數(shù)據(jù)系統(tǒng)進行二次開發(fā)并使用[5]。目前，數(shù)據(jù)庫軟件并未進行商業(yè)推廣，主要用于企業(yè)可持續(xù)性研究。

2.4 中國汽車產(chǎn)品生命周期數(shù)據(jù)庫

中國汽車產(chǎn)品生命周期數(shù)據(jù)庫包括基礎過程和產(chǎn)品生命周期數(shù)據(jù)庫、零部件生命周期數(shù)據(jù)庫和整車生命周期數(shù)據(jù)庫三大部分[6]。目前應用于中國生態(tài)汽車評價規(guī)程（C-ECAP）認證，指導認證汽車的生命周期評價，僅為內(nèi)部服務使用，尚未公開。

2.5 寶鋼產(chǎn)品LCI數(shù)據(jù)庫

寶鋼產(chǎn)品LCI數(shù)據(jù)庫作為企業(yè)數(shù)據(jù)庫，包含典型能源及鋼材產(chǎn)品內(nèi)外部工序的近六年生命周期數(shù)據(jù)。同時，為進行標準化的數(shù)據(jù)采集及管理，結合寶鋼數(shù)據(jù)系統(tǒng)，開發(fā)“LCA在線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)”，可自動從不同系統(tǒng)將基礎數(shù)據(jù)進行抽取、整合，保證數(shù)據(jù)的詳細、準確和完整。目前，寶鋼數(shù)據(jù)庫內(nèi)部生產(chǎn)工序數(shù)據(jù)已經(jīng)達到較高水平。但對于涉及到上下游用戶的外部數(shù)據(jù)，在準確性、一致性、代表性等方面還有待于進一步提高[7]。

目前，我國與瑞士數(shù)據(jù)庫建設初期類似，缺乏統(tǒng)一的標準化指導和要求，導致開發(fā)機構分散，建設內(nèi)容重復性高，數(shù)據(jù)質量不一致。具體存在的問題如下：

（1）數(shù)據(jù)庫建設缺乏統(tǒng)一規(guī)劃，建設內(nèi)容不全面?，F(xiàn)有數(shù)據(jù)庫多是各機構在國家項目或資金的支持下開發(fā)建設，因資金支持的階段性和局限性，無法持續(xù)進行數(shù)據(jù)庫的建設和拓展，影響數(shù)據(jù)庫的完整性和可持續(xù)性。此外，在缺乏權威機構牽頭的情況下，國內(nèi)數(shù)據(jù)庫建設內(nèi)容高度重復。多為基礎性的工業(yè)數(shù)據(jù)庫，包含基礎能源、原材料、運輸?shù)葦?shù)據(jù)，而對于出口量高、可持續(xù)發(fā)展需求度高的電子、紡織等快銷行業(yè)，則缺乏有針對性的專業(yè)數(shù)據(jù)庫。

（2）數(shù)據(jù)庫建設標準不一致，數(shù)據(jù)質量不統(tǒng)一。在缺乏標準化指導的情況下，國內(nèi)數(shù)據(jù)庫架構設置、數(shù)據(jù)收集渠道、數(shù)據(jù)收集方法、數(shù)據(jù)處理方法及數(shù)據(jù)集審核要求等方面存在差異，導致數(shù)據(jù)庫結構千差萬別、數(shù)據(jù)質量參差不齊。同時，國內(nèi)數(shù)據(jù)庫多為科研院所或團隊直接建立，數(shù)據(jù)庫大多尚未公開，缺乏獨立的三方機構審核，數(shù)據(jù)的準確性和代表性也有待于檢驗。

3 國內(nèi)數(shù)據(jù)庫標準化建設思考

3.1 高效統(tǒng)籌有效資源

借鑒國外數(shù)據(jù)庫的建設管理方式，建議在政府主導下設立數(shù)據(jù)庫公共管理機構，對數(shù)據(jù)庫的開發(fā)建設進行統(tǒng)一規(guī)劃，有效匯總國內(nèi)現(xiàn)有數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)研究成果最大化利用，解決數(shù)據(jù)庫建設分散、建設內(nèi)容重復的問題，同時協(xié)調利用各政府部門、科研院校、行業(yè)及企業(yè)資源，高效開展基礎及行業(yè)數(shù)據(jù)庫的建設工作，保障數(shù)據(jù)庫的完整性和可持續(xù)性。

3.2 合理規(guī)劃建設內(nèi)容

無論是LCI數(shù)據(jù)庫還是針對性較強的產(chǎn)品碳排放數(shù)據(jù)庫，建設和更新周期都相對較長。這側面反映出數(shù)據(jù)庫建設工作的牽連性、復雜性和艱難性。因此，在明確數(shù)據(jù)庫應用目的情況下，數(shù)據(jù)庫建設要結合項目和用戶需求，制定階段性的開發(fā)計劃，設定合理的建設內(nèi)容和工作周期，遵循循序漸進的開發(fā)方式。同時，考慮到產(chǎn)品碳排放數(shù)據(jù)庫今后的推廣及國內(nèi)外認可情況，建議在數(shù)據(jù)集內(nèi)容建設和分類上盡量貼近國際權威數(shù)據(jù)庫。

3.3 統(tǒng)一數(shù)據(jù)質量標準

借鑒國際數(shù)據(jù)庫研究成果，融合我國數(shù)據(jù)庫建設條件，開發(fā)可用于指導中國數(shù)據(jù)庫建設的數(shù)據(jù)質量管控文件和智能化系統(tǒng)，以統(tǒng)一標準指導數(shù)據(jù)收集、匯總計算、分析處理、審核與記錄等環(huán)節(jié)，保障數(shù)據(jù)的質量一致性，強化數(shù)據(jù)整體可信度，同時積極參與國內(nèi)外數(shù)據(jù)庫交流合作，注重數(shù)據(jù)庫第三方審核，為我國數(shù)據(jù)庫在全球范圍進行數(shù)據(jù)交換和互聯(lián)奠定技術基礎。

4 結 語

隨著全球資源環(huán)境問題重視程度的不斷提高，產(chǎn)品碳排放數(shù)據(jù)庫將成為越來越重要的環(huán)境管理量化工具。目前，國內(nèi)數(shù)據(jù)庫建設中存在的力量分散、建設內(nèi)容重復、數(shù)據(jù)質量差異化等系列問題嚴重阻礙了本土數(shù)據(jù)庫的建設進程。因此，從統(tǒng)一管理角度出發(fā)，構建一套科學、客觀的數(shù)據(jù)庫建設及管理方法對于提高我國產(chǎn)品碳排放數(shù)據(jù)庫建設能力具有重要的指導意義。

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作者簡介

許立杰，博士，標準化高級工程師，環(huán)境所所長，研究方向為節(jié)能減排標準化。

陳秉楠，碩士，環(huán)境管理與科研工程師，環(huán)境所高級研究員，研究方向為節(jié)能減排標準化。

吳薇群，碩士，環(huán)境技術管理工程師，環(huán)境所部長，研究方向為節(jié)能減排標準化。

（責任編輯：張佩玉）