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。     

面向生命周期评价的土地利用生态影响评价方法

初步建立了面向生命周期评价(LCA)的适合我国土地利用生态影响评价的指标、特征化因子和影响大小计量模型.评价指标包括土地利用时间、面积、净初级生产力、土壤有机质含量和地形坡度.分别研究确定了基于NPP、土壤有机质含量和地形坡度的特征化因子及其当量系数.提出了基于顶级群落理论的土地利用生态影响评价计量模型.案例应用表明,提出的方法可为我国开展土地利用的LCA提供初步的技术框架和相关参数.     

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.     

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     

中国化石能源生命周期清单分析

利用生命周期评价方法,建立了我国化石能源的生命周期清单模型,详述了模型相关因子的确定方法,计算了原煤、原油、天然气等初级能源及汽油、焦炭等几类主要次级能源的生命周期清单,揭示了我国能源生产的环境负荷,为工业系统分析和材料、产品的生命周期评价提供基础数据.清单分析表明我国化石能源清单的主要特点为能源消耗的97%以上主要来自生产过程,运输占到3%左右的比例;通过与2002年清单相比,我国化石能源生产的总能耗和排放出现不同程度变化;通过与国外能源清单相比,我国能源投入及排放整体处于较高水平.     

基于LCA方法的水泥企业清洁生产审核

水泥行业是典型的高能耗、高污染的工业,其快速发展带来了严重的资源、能源、环境等问题.因此,本文选择生命周期评价方法(LCA)作为清洁生产审核工具,对大连某水泥企业进行了清洁生产审核.本文在调研水泥工艺及现状的基础上,运用生命周期评价方法对水泥生产过程中原料开采、运输、生料制备、煤粉制备、熟料煅烧及水泥粉磨阶段进行清单分析与建模.采用了生命周期评价软件Gabi4进行清单计算与分析,评价模型为CML2001Dec07特征化模型.在整个水泥生产过程中考虑了全球变暖,人体毒性,环境酸化等环境影响类型,得出整个生命周期中石灰石和煤炭的资源能源耗竭潜值和资源消耗量最大,而环境排放影响中熟料煅烧阶段对各个类型的环境影响远远高于其他几个阶段,同时熟料煅烧过程中排放的二氧化碳等温室气体的影响最严重.最终根据评价分析结果确定清洁生产审核重点并提出了清洁生产方案,并且在清洁生产方案中选择其中最重要的余热发电方案,进行余热发电清洁生产方案前后环境影响比较和清洁生产方案量化分析.     

全工业固废原料制备水泥工艺的生命周期评价研究

运用生命周期评价(LCA)方法,对以电石渣等工业固废为全部原料的水泥制造工艺产生的环境影响进行评价.通过对生产工艺进行分解及建模,基于实际数据建立生命周期清单,利用ReCiPe2016方法,在全球变暖、化石资源消耗、土地占用等17个小类及人体健康影响、生态系统影响及资源消耗3个大类中对工艺产生的环境影响进行评价.评价过程包括特征化、标准化和敏感性分析.结果表明,在以1 t成品水泥为功能单位的生产过程中,造成的环境影响总值为-0.0045 pt,其中,在人体健康影响和生态系统影响分类下最为显著,分别为-0.0027 pt和-0.0020 pt.与传统水泥生产相比,本工艺具有更低的资源能源消耗与碳排放量.固废作为原料来源带来的正面环境效益最为显著,而熟料煅烧与水泥粉磨则显示出最大的环境损害,也说明由于消纳了大量工业固废,本工艺对环境总体上是有益的.     

产品生命周期可得性水足迹计算方法

水足迹方法试图量化评价人类活动对水资源可得性的影响,从而为水资源可持续利用提供科学的依据.水足迹的评价方法尚未统一,目前全球应用最为广泛的是WFN（water footprint network,水足迹协作网络）水足迹计算方法.基于LCA（life cycle assessment,生命周期评价）方法的基本框架,围绕水资源可得性的水量、水质和空间分布3个因素,在分析现有水足迹计算公式的基础上,指出了WFN水足迹计算方法的不足.根据国际水足迹标准（ISO 14046）的原则和要求,改进了WFN的水足迹计算公式,提出了产品生命周期WAF（water availability footprint,可得性水足迹）定义和评价方法,其中包括单元过程数据计算、背景过程数据处理和生命周期汇总.通过方法对比和案例研究得到:WAF方法统一了水消耗量与水污染量定义中的水质基准,可以明确区分水污染和水净化两类过程,还可以反映区域水资源稀缺程度的影响;采用WAF方法,在现有LCA数据库和软件的支持下可以更为规范地完成生命周期水足迹建模与计算但目前单元过程数据计算中各种污染物的基准浓度选取有不可避免的主观性,将直接影响到水足迹计算结果及其客观性,有待进一步研究.      

基于LCA的电器电子产品生态设计策略研究

本文首先从生命周期评价概念入手,分析生命周期评价技术框架的四个组成部分:目标定义和范围界定、清单分析、生命周期影响评价和改善评价;然后从生命周期评价的角度阐述电器电子产品生态设计的概念;并对传统产品设计与基于LCA的电器电子产品生态设计进行比较分析;最后从四方面探讨基于LCA的电器电子产品生态设计具体策略,包括电器电子产品系统的生态辨识与诊断、电器电子产品系统环境影响评价与比较、新电器电子产品的生态设计与开发、电器电子产品系统再循环工艺设计。     

基于LCA的建材生产能耗及污染物排放清单分析

利用生命周期方法,通过清单建模及计算,分析了12种建材产品生产的生命周期能耗与大气污染物排放.清单分析包括能源上游阶段、运输阶段和建材生产阶段;同时考虑了直接能耗、直接污染物排放以及间接能耗、间接污染物排放;并使用“迭代”法对能源上游阶段进行清单分析.清单输出结果表明:钢材生产的生命周期总能耗和CO₂排放量最大,分别为34.83 GJ/t和3 493 kg/t;草砖生产的生命周期总能耗和CO₂排放量最小,分别为0.14 GJ/t和11 kg/t,说明其环境友好性最佳.      

Life cycle inventory data for materials grouped according to environmental and material properties

Environmental data are presented for material groups to be used in simplified life cycle assessments at an early stage in product design. Life cycle inventory (LCI) data from cradle to gate were evaluated for 214 material cases used in mechanical design. Based on their environmental and physical properties, materials were structured into 17 different groups. The environmental characteristics of each material group were expressed in terms of LCI data as well as characterised and weighted inventory data. LCI data categories contributing significantly to environmental impact were identified. Multivariate analysis showed weak correlation between material properties and environmental impact. The environmental data presented provide averages of LCI data for each material group and can be used as estimates when LCI data for specific materials are missing.     

Significance of intermediate production processes in life cycle assessment of electronic products assessed using a generic compact model

In this paper a generic model for life cycle inventory (LCI) data collection is presented and applied to a product system of a Digital System Telephone (DST). It is shown that the intermediate unit processes (IUPs) are of global warming importance. Compared to earlier efforts in the field of environmental life cycle assessment of electronic products, this model enables a more partitioned LCA result, with respect to both components and processes. In our model the components are first divided into main groups and then into sub-groups. This division results in process modules for unit processes, some of which are similar to the ongoing components, thus, reducing the computational effort. The model is demonstrated for a “cradle-to-gate” calculation focusing on greenhouse gas emissions. Using scenario analysis for integrated circuits and printed wiring boards, the possible contribution from IUPs was analysed.     

LCAccess – Global Directory of LCI resources

LCAccess is an EPA-sponsored web-site intended to promote the use of life cycle assessment (LCA) in business decision-making by facilitating access to data sources that are useful in developing a life cycle inventory (LCI). While LCAccess does not itself contain data, it is a searchable global directory of potential data sources. In addition to directing users to relevant data sources, LCAccess also serves as a central source for LCA information. To find the LCAccess web-site go to: http://www.epa.gov/ORD/NRMRL/lcaccess. LCAccess is soliciting organizations that have completed LCI/LCA studies to provide their data sources for reference in LCAccess.     

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。     

The application of life cycle assessment to design

This paper explores the practical application of life cycle assessment (LCA) to product system development. While life cycle assessment methods have been studied and demonstrated extensively over the last two decades, their application to product design and development has not been critically addressed. Many organizational and operational factors limit the integration of the three LCA components (inventory analysis, impact assessment and improvement assessment) with product development. Design of the product system can be considered a synthesis of individual decisions and choices made by the design team, which ultimately shape the system's environmental profile. The environmental goal of life cycle design is to minimize the aggregate environmental impacts associated with the product system. Appropriate environmental information must be supplied to decision makers throughout each stage of the development process to achieve this goal. LCA can serve as a source of this information, but informational requirements can vary as the design moves from its conceptual phase, where many design choices are possible, to its detailed design and implementation. Streamlined approaches and other tools, such as design checklists, are essential. The practical use of this tool in product development also depends on the nature and complexity of the product system (e.g. new vs. established), the product development cycle (time-to-market constraints), availability of technical and financial resources, and the design approach (integrated vs. serial). These factors will influence the role and scope of LCA in product development. Effective communication and evaluation of environmental information and the integration of this information with cost, performance, cultural and legal criteria will also be critical to the success of design initiatives based on the life cycle framework. An overview of several of these design initiatives will be presented.     

复杂工业产品制造阶段生命周期清单数据获取方法:以轿车为例

准确可靠的工艺单元数据是开展产品生命周期清单分析和影响评价最重要的基础.目前开展的相关研究,由于数据获得性的问题,大多集中在结构或成分较为简单的工业产品.而利用相关数据库开展的生命周期清单分析,不能很好地满足对外公开的对比性评价或商业性应用需要.本文以国产轿车为例,研究提出了其制造阶段生命周期清单分析数据的获取方法,并通过理论研究和实践完善,设计出了一套系统化的数据收集表格,可用于机动车及类似复杂工业产品制造阶段生命周期清单数据获取.