产品碳足迹评价中不确定度与敏感度相结合的数据质量分析

产品碳足迹评价中,数据种类、来源、获取途径和量化方法的选择不同将直接影响到评价结果的可靠与否.本文建立了结合敏感度和DQI-Monte Carlo不确定度分析的产品碳足迹评价数据质量分析模型.首先通过敏感度分析识别出产品碳足迹评价中的主要数据,再采用DQI-Monte Carlo不确定度分析方法对主要数据进行数据质量判定,甄选出影响评价结果可靠性的关键数据,并由此有针对性地提出数据质量改进意见,从而有效地优化数据收集方案,减少碳足迹评价结果的不确定度.建立的方法应用于我国某塑料软包装印刷企业的印刷前阶段碳足迹评价中.     

中国生命周期参考数据库的建立方法与基础模型

缺乏完善的本地化LCA(Life Cycle Assessment)数据库是国内广泛开展LCA研究与应用的主要障碍.本文总结提出了建立中国生命周期参考数据库(Chinese Reference Life Cycle Database,CLCD)的基本方法,包括环境影响类型与物质名录的选择、单元过程清单数据的收集与审核、生命周期清单数据的建模与计算、CLCD数据库的建立等4个方面.按照上述方法,以电力、煤炭、燃油、运输等基础性产品为核心,初步建立了可扩展的中国基础工业系统的生命周期模型,收集了单元过程的全国平均清单数据,通过模型计算获得了这些基础性产品的生命周期清单数据,从而得到了CLCD基础数据库,为下一步扩展为更完善的CLCD数据库提供了方法与模型基础.     

生命周期分析(LCA)的技术框架

ISO14040标准将LCA的实施步骤分为目的与范围的确定、清单分析、影响评价和结果解释四个阶段。a.目的和范围的确定:为开展LCA研究提供了一个初步计划。它说明开展LCA的目的和意图、研究结果的可能应用领域,确定LCA的研究范围,保证研究的广度、深度与要求的目标一致。b.清单分析:量化和评价所研究的产品、工艺或活动整个生命周期阶段资源和能量使用以及环境释放的过程。c.生命周期影响评价:为可选阶段。将清单数据进一步与环境影响联系起来,让非专业的环境管理决策者更容易理解。一般将影响评价定为一个“三步走”的模型,即分类、特征化和加权。d.解释:根据规定的目的和范围,综合考虑清单分析和影响评价的发现,从而形成结论并提出建议。如果仅仅是生命周期清单研究,则只考虑清单分析的结果。生命周期分析(LCA)的技术框架     

生命周期清单分析的数据质量评价

生命周期清单分析(LCI)数据质量的分析方法可概括为两类：采用诸如地理代表性、数据年代或数据获取方式等一系列指标来表示；根据不确定性来综合反映LCI质量。笔者在分析了这两类方法各自所存在缺陷的基础上，提出了将这两者相结合的评价方法：采用5个独立的反映数据质量的指标，根据系统各单元各数据属性对各指标从1-5进行打分，形成数据的质量指标向量元素。根据数据质量向量元素的算术平均在总指标范围中所占的百分数将质量指标向量转化为对应的综合数据质量指标(DQI)，继而根据DQI可得出每个数据的随机分布，以便进行清单结果的不确定性随机模拟。最后将方法应用于钢铁生产生命周期清单数据中。     

基于改进FWA-NN的污水处理过程溶解氧浓度预测

为实现对污水处理过程溶解氧质量浓度的实时准确预测,提出了一种改进的混沌烟花混合优化算法并构建了基于改进算法的神经网络在线软测量模型.结合污水处理过程的数据特征,定义了一项新的样本相似度衡量指标用于提取更具代表性的建模数据.在改进算法中,为提高基本烟花算法初始成员的质量,定义了一种改进的两级正弦混沌映射并利用混沌运动的遍历性精选烟花算法的初始群成员;通过融合混沌算法改进了基本烟花算法的搜索机制,基于设定准则将寻优过程分为两阶段并采用两分群同时进行.测试结果表明改进算法的收敛速度和收敛精度有较大程度提高.将改进的软测量建模方法和样本数据提取方法用于污水处理过程溶解氧质量浓度软测量建模,应用结果表明该模型的均方根误差和平均泛化误差分别为0.0175和0.0118,具有较强的泛化性能.     

生命周期评价在环境管理中应用的局限性及其技术进展研究

生命周期评价法(Life Cycle Assessment)在国际上广泛应用于工业企业部门、政府管理部门和服务行业,但最突出的贡献是在环境管理方面的应用.LCA的技术框架分为确定目的与范围、生命周期清单分析、生命周期影响评价(LCIA)和结果解释4个部分.LCIA的方法可归纳为中点法和终点法.LCA存在数据获取、清单分配、边界选择、评价模型、时空限制,以及结果不确定性等方面的局限性.为适应环境管理和评价技术本身的要求,LCA评价技术朝系统化方向发展,目前主要有IO-LCA、ALCA、CLCA、LCC、S-LCA和LCSA等评价技术.不同的评价技术从不同侧面拓展了LCA的应用领域和回避LCA评价的局限性,使得LCA越来越成为环境管理不可或缺的工具.     

中国人为源VOC排放清单不确定性研究

针对采用"排放因子法"构建的中国人为源VOC排放清单,开展了不确定性研究工作.基于排放清单输入信息的准确性和可靠性,构建了活动水平和排放因子的不确定度评估系统,获得了清单输入信息概率密度分布函数.利用Monte Carlo模型将输入信息的不确定度传递到清单的输出值,计算了2005年我国人为源VOC排放概率密度分布函数....     

结构应力逆向推演模型及其不确定度定量分析

目的 针对现有结构安全在线监测与评估方法存在的短板,结合人工智能方法探索新的解决方案。提出一种基于有限测点应力逆向推演整体结构应力分布的方法,以数据驱动的模式,基于神经网络技术搭建算法模型。方法 以结构有限元仿真数据为基础,运用相关性分析方法,获取代表结构响应特征的有限个测点,利用神经网络方法构建基于有限测点应力推演结构全场应力分布的算法模型。结果 以科学试验平台的连接器结构为对象,开展该算法模型的应用研究,并且对该应用实例下的算法模型开展不确定度分析,推演结果的相对不确定度u95rel为8.6%。结论 该算法模型的推演结果正确反映了结构总体响应特征。从建模过程角度分析,该算法模型的不确定度来源主要包括相关性分析方法、神经网络建模以及模型收敛条件3个方面。     

以晶体硅太阳能电池产业为例的产业生命周期评价初探

面对日益复杂的环境问题和精细化环境管理需求,为了将生命周期评价在产业结构调整、发展方式转变中更好地发挥作用,对在产业层面开展生命周期评价的方法进行了探索研究.产业生命周期评价是在产品生命周期评价的基础上增加了:①基于“可拆解可组合”生态设计理念的功能单位和系统边界确定;②质量评估和数据整合的数据收集过程;③以不确定性分析来验证数据的合理性.选择晶体硅太阳能电池产业进行了产业生命周期评价的案例应用.结果表明:晶体硅太阳能电池产业可分为4个产品单元和11个工艺单元.基于上述产品单元和工艺单元的资源能源投入和污染物排放数据进行收集,在数据质量评估之后通过数据整合形成了产业生命周期数据清单.产业生命周期环境影响主要集中在呼吸系统影响（41.94%）、化石燃料（25.20%）、致癌（14.89%）和气候变化（8.80%）4个环境影响类别;减少环境影响的精准化途径是减少高纯多晶硅、硅片、电池片产品的电耗,组件产品中焊带消耗,硅片产品中的砂浆消耗和组件产品的铝合金边框消耗.蒙特卡洛分析结果显示,高纯多晶硅生命周期评价结果不确定性较高,与数据质量评估的结果较为一致.案例应用结果说明,产品生命周期评价可将生命周期评价从产品层面提升到产业层面,可为国家产业发展提供科学支撑.      

生物质气化费托合成制航煤生命周期评价

基于生命周期评价（LCA）,对生物质气化费托合成制航煤（Bio-Jet Fuel）工艺进行资源-环境性分析.根据副产品水蒸汽的用途研究了供热和发电两种方案,并进行了数据不确定度分析.结果显示：除EP指标外,发电方案的各环境影响指标比供热方案降低了11.7%~40.8%.相比化石航煤,生物质航煤GWP降低52.6%~71.9%,不可再生资源消耗减少84.4%~93.6%.生物质生长阶段采用不同的分配方法,资源消耗潜值差异较小,但GWP、EP环境影响负荷会产生较大差异.且生物质航煤综合性能对原料消耗率敏感性最大,变化幅度为-16.6%~+17.3%.采用不确定度分析方法对评价结果进行数据质量评估,各环境影响类型的不确定度处于5.0%~12.5%.     

动态生命周期评价的研究与应用现状

生命周期评价（LCA）在理论和实际应用中存在一些局限性,包括清单和评价方法缺乏时间维度和空间维度,主要表现为缺乏对产品能源系统随时间变化的考虑,使用静态的过时的清单数据而非基于时间的动态生命周期清单数据,以及影响评价方面缺乏动态特征因子的选择和计算方法.动态生命周期评价（DLCA）是针对工业和环境系统的时间和空间变化的动态建模过程的评价方法,可大大提高传统生命周期评价的科学性和准确性.本文从3个方面对动态生命周期评价方法进行总结和评述,即将时间信息作为不确定因素的动态建模分析;生产过程或污染物排放的实时数据的获取;基于时间分化的动态特征因子的影响评价方法.通过目前的动态生命周期评价的研究现状来看,其方法框架并不统一,另外缺乏科学的时间分化的LCI计算的数学模型和软件以及生命周期影响评价的建模解决方案.因此,本文对DLCA未来的发展进行展望,以期为LCA方法的研究、应用、发展和完善提供更多的支持.     

生命周期评价方法研究综述——兼论混合生命周期评价的发展与应用

生命周期评价(Life cycle assessment,LCA)随着其评价对象不断复杂化、系统化,逐渐发展出包含基于清单分析的过程生命周期评价(Process-based LCA,PLCA)、投入产出的生命周期评价(Economic input-output LCA,EIO-LCA)和混合生命周期评价(Hybrid LCA,HLCA)三种方法。论文简述了各类LCA方法的发展过程和特征,并结合实例分析了各自的优势与不足。结果认为:自下而上的PLCA方法针对性较好,其评价结果较为详细,但由于主观边界设定,核算结果存在无法避免的截断误差;自上而下的EIO-LCA方法采用投入产出表进行评价,边界为整个国民经济系统,但存在部门聚合、数据滞后等问题;HLCA结合PLCA与EIO-LCA两种方法,既保持了结果的精准性,又消除了截断误差。研究最后总结并提出未来HLCA的发展方向,以期为LCA方法的进一步发展提供参考。     

Identification of key issues for further investigation in improving the reliability of life-cycle assessments

The interative nature of life-cycle assessment (LCA) means that more details are looked for until a certain level of reliability has been achieved. This paper is concerned with the identification of key issues for further investigation in such an iterative procedure. Key issues in this context are defined as those aspects of an LCA which need more detailed research to arrive at a solid conclusion. The main concept in the context of finding key issues is the study of the propagation of uncertainties in underlying data. The structured procedure of LCA can be described in mathematical terms, so that standard mathematical techniques for the study of the propagation of uncertainties can be employed. The influence of uncertainties in input data on uncertainties in output data can be calculated, and the main source of the resulting uncertainties can be identified. The result of the analysis is a list of prioritized key issues for more detailed research and more accurate data.     

不确定数据条件下的生命周期评价及其应用

针对产品生命周期评价中普遍存在着的不确定性数据问题，提出基于概率统计的方法，进行生命周期评价以及重要环境影响清单参数的识别与灵敏度分析。结合水源中央空调系统，建立了统计平均意义下的污染排放清单，运用MonteCarlo模拟获得了以均值219．746和方差9．4243所表征的空调机系统生命周期环境影响的概率分布。进一步通过K—S检验与灵敏度分析，识别出10个具有重要环境影响贡献的清单参数及其中4个对环境影响分布较敏感的参数。以概率分布代替固定数值可以反映产品环境绩效的统计信息，能够有效地用于不确定数据条件下的产品生命周期评价。     

生命周期评价数据库分析与建模

基于关系数据库和面向对象程序设计理论建立了生命周期评价数据库系统。通过综合分析生命周期评价数据，根据生命周期评价数据的数据类型，将数据分为产品评价数据、产品档案数据、基础材料数据和影响评价基础数据，相应的设计了4个数据库。运用关系数据库理论分别对4个数据库建立了物理结构模型。     

LCA环境影响分析新探

影响分析是ＬＣＡ的核心内容,也是难度最大的部分。目前采用的定性方法和定量方法都存在不少缺点。本文在笔者构筑的ＬＣＡ指标体系的基础上探索在影响分析中引入了我国现行的环境质量评价方法和手段使影响分析的方法更易于操作,其结果更具有客观性和可比性。本文论述了各项评价指标和计算方法及要素指标的形成并指出利用５个要素指标的数据能比较全面地反映产品的环境性能。     

Economic-balance hybrid LCA extended with uncertainty analysis: case study of a laptop computer

The emergence of Life Cycle Assessment (LCA) on the global stage as a design and policy tool increases the importance of assessing and managing uncertainty. This article develops and implements uncertainty methods for hybrid LCA. Hybrid LCA combines a bottom-up construction of the supply-chain based on facility-level data on material/energy use with a top-down economic input-output (EIO) model to account for processes for which direct data were unavailable. For the bottom-up part of the LCA, we account for variability in process and usage pattern data by developing parameter ranges. For the EIO side we develop a method to assess price uncertainty. These methods are explored through a case study examining energy use and carbon dioxide emissions of manufacturing and use of a laptop computer, a 2001 Dell Inspiron 2500. Results show that manufacturing the computer requires 3010-4340 MJ of primary energy, 52-67% less than the energy to make a desktop computer, and emits 227-270 kg CO₂. The manufacturing phase represents 62-70% of total primary energy of manufacturing and operation. This indicates, as for desktop computers, that mitigating manufacturing energy use, for example through extending lifespan, can be an important strategy to manage the life cycle energy of laptop computers. Results also indicate that truncation error from excluded processes in the bottom-up process model is significant, perhaps particularly so due to complex supply chains of information technology products.     

基于多元统计的大气环境质量评价模型与应用

为解决传统主成分分析在环境质量评价应用中的局限性并构造合理有效的大气环境质量综合指数,在利用改进的主成分方法并融合层次分析法(AHP)、聚类分析和判别分析方法的基础上,建立一种将主、客观指标赋权方法优点相结合并可准确可靠地判定样本点环境质量级别的大气环境质量评价模型,利用此模型对2个大气环境质量样本进行评价。结果表明:这是一种适合于大气环境质量综合定量评价且切实有效的方法模型,构造的大气环境质量综合指数有较强的实践价值。