生命周期节能减排评价方法介绍

1、生命周期节能减排评价方法简介Introduction of life cycle energy conservation &emission reduction (ECER) assessment生命周期节能减排评价方法（简称ECER方法）由国家工信部组织的十一五科技支撑计划“重点行业节能减排技术评估与应用研究”项目支持由四川大学、清华大学研究提出由成都亿科环境科技开发，在eBalance软件和CLCD数据库中实现2012年1月节能减排评价方法中存在的问题在“十一五”和“十二五”国民经济与社会发展规划纲要中，提出了具 体而量化的全国节能减排政策目标，为中国经济与环境的协调发展指定了约束

2、性 目标，对各行业和全社会的未来发展提出了明确的要求。在实际落实和实现节能减排政策目标的过程中，无论是采用何种技术性措施, 例如采用不同的产品生态设计、技术研发、清洁生产、绿色供应链管理等技术性 方案、也无论采用何种政策性匸具或市场化机制，都离不开对各种方案节能减排 效果的量化评价。但节能减排的评价方法一直存在着严重的局限性，亟待解决。1）节能减排评价经常依赖于专家对各种方案的主观判断，缺乏量化评估， 这无法保证所选方案切实符合节能减排目标，共至有可能是误导的。2）国家节能减排政策包含着多项量化的目标，因此在节能减排方案评价中 不应片面强调某方面的优点，而忽视了环境问题“可能在不同节能减排政策

3、目标 之间转移”这种非常普遍的情况，即一种方案往往是以某些方面为代价换得另一 些方面的改进。例如火电烟气脱硫技术就是以额外的能耗和温室气体排放换得SO?的减少，三者都在节能减排的政策目标范围之内。如何确定这种减排方案的“代价”的合理性,需要全面的节能减排评价方法。3）节能减排评价不应局限丁孤立的生产过程，而忽略了上游原材料生产过程的影响，即忽略了环境问题“可能在不同生产阶段之间的转移”这种非常普遍 的情况。理论上，当两种方案的原材料消耗不同时，如果不考虑上游原材料的生 产过程，是不可能得出可信结论的。例如评价电动汽车而忽略电力生产过程，评 价太阳能发电而忽略太阳能电池的生产过程，评价生物燃油而

4、忽略种植和提炼过 程等等，都是典型的例子。这也是全直的节能减排评价方法必须考虑的问题。4）即便一种节能减排评价方法涵盖了原材料生产阶段、涵盖了与政策目标 对应的各项环境指标，仍然存在着不同方案的各项指标相互冲突、因而无法得出 明确结论的问题。因此还需要综合的评价方法，必须得到单一的综合指标，才能 得出明确的结论。二、生命周期节能减排评估方法简介针对上述节能减排评价方法中的局限性，我们研究并提出了生命周期节能减 排评价方法（简称为ECER方法）。1. ECER评价指标体系（1）评价指标的选择十二五国民经济与社会发展规划纲要中规定了若干与节能减排相关的约束性指标（如表1所示）。表1十二五节能减排政

5、策目标与基准值主要的节能减排约束性指标政策目标可比政策目标（TJ2010基准值（NJ单位GDP能耗减少16%16%3 02E+12kgce单位工业增加值用水减少30%30%1 44E+14 kg单位GDP :氧化碳减少17%17%8 30E+08 kgSO?排放总最减少8%34%2 19E+10kgCOD排放总量减少8%34%1.24E+10kg氨猱排放总崑减少10%36%1 15E+09 kgNO*排放总量减少10%36%2 08E+10kg因此，在ECER评估抬标体系中设置了一一对应的7项生命周期指标（A"）， 即备种方案的生命周期综合能耗（Comprehensive Energ

6、y Consumption, CEC） L 业用水星、二氧化碳排放（CO?）、二氧化硫排放（SO?）、化学盂氧星排放（COD）、氨氮、氮氧化物（NOx）o（2）可比政策目标与2010年基准值由于一些政策目标定义是基于全国总最、另一些则基于单位GDP,为保证 可比性，统一将这些政策目标换算为单位GDP目标，即“十二五期间单位GDP 减少率”（见表1）,其中GDP的增长率按十二五规划预计为7%。另外，收集了中国2010年相应消耗或排放的总量（见表1）。其中煤、石油、 天然气的消耗量来自国民经济和社会发展统计公报；SO?和COD的排放数据为 环保部公布数据；氨氮和工业用水量的数据來自中国环境统计年鉴

7、；CO?和NO、 的排放数据來自国际应用系统分析研究所。（3）ECER综合指标定义定义生命周期节能减排综合指标（ECER指标）的计算公式如下：71AS = V x -L（1）£ T, N,式中，儿表示一种方案的生命周期综合能耗、工业用水量、CO?、SO?、COD、 氨氮和NOx七项指标；T,表示可比的节能减排政策目标；Ni为2010年对应指标 的全国总量，即基准值。当对比分析两种节能减排方案时，由（1）式可得出ECER综合指标的改进 值为：“仝（Z）/A：3<2）勺 T, N,式中，At°和A/分别代表基准方案和改进方案的各项指标，ZS则为改进 方案相对于基准方案的节

8、能减排综合效果（正数代表改进，数值越大代表改进幅 度越大；负数反之）。（2）式中各项含义解释如下：（A°a）/aF表示改进方案的各项指标相对 于基准方案的改进幅度（其中正数代表改进，数值越大代表改进幅度越大；负数 反之）；将其与可比政策目标T,相除，代表各项目标的达标度评分（正数情况下， 1代表正好达标，小于1代表不达标，大于1代表超额达标）：儿°恥是此方案的 指标在全国总最中所占的比例，以此对达标度评分进行加权，以反映各项指标的 重要性：最终，ZS代表两种方案的7项节能减排指标的综合达标度评分，由此 定量、全面、综合地对比分析了不同方案的节能减排效果。在（2）式中，当各项

9、（AFA,）/AF恰好等于1；相时，意味着改进方案各项 指标的改进幅度刚好达到各项政策目标的要求，此理想达标方案与基准方案的差 值为：7 A02订乞（3）幺N,由此，可以为各种产品的慕准方案设定节能减排达标箜求。当单项节能减排方案不能达到要求的效果时，企业可以组合使用多种方案技术，并采用ECER指标评价此方案组合的效果。2. ECER评价步骤采用ECER方法评价节能减排方案包括四个步骤：1）基准方案和对比方案选择基准方案和对比方案选择的目的首先是为了明确评价的基准和对象。2）生命周期模型建立与数据收集生命周期模型的建立与普通的LCA模型基本相同，但由于ECER所基于的 政策目标是中国范围内的目

10、标，所以生命周期模型必须区分国内和国外生产过程。 发生在国外过程的消耗与排放，不应计入ECER指标。调査基准方案与对比方案的清单数据，包括现场的资源消耗与环境排放以及 上游原材料的消耗数据。通过从数据库中导入上游原材料的背景数据，追溯技术 或产品的整个生命周期。必须注意的是，背景数据库本身在数据库开发过程中也 应该区分在中国国内和国外发生两种情况，才能与政策目标的适用范围保持一致。3）指标计算结果与对比分析结论首先，可根据模型计算得到基准方案与对比方案的各项生命周期指标值，即 生命周期的综合能耗、工业用水量、CO?、SO?、COD、氨氮和NO*的排放量。 通过这一步的计算，涵盖了技术或产品的整

11、个生命周期，可避免环境问题在生命 周期不同阶段Z间的转移。然后,根据公式（1）的ECER指标定义，可以将7项指标综合成一个单一 指标，即节能减排综合指标。通过这一步的计算，可以解决各项节能减排指标常 常互相冲突的问题。下一步，将各对比方案的综合指标与基准方案对比，得到相对于基准方案的 改进白分比，使得各项对比方案的改进结果更加直观。最后，通过比较各对比方案的综合抬标和改进百分比，可用于技术对比和技 术目录的制订。同时，还可计算出理想达标方案的各项指标值。理想达标方案是指将基准方 案的7项牛命周期指标均按政策目标的箜求减少，即得到为理根达标方案的 ECER综合指标，其与基准方案的差値如公式（3）

12、所示。将理想达标方案的ECER 综介指标与基准方案对比，可以得到理想达标方案的改进口分比。将各对比方案 的改进白分比与理想达标方案的改进白分比相比，即可得出该方案是否达标的结 论，为技术筛选提供支持。4）改进分析与改进建议通过贡献分析和敏感度分析可以为技术或产品进行改进分析并提供改进建 议。其中，贡献分析是分析各过程（包括上游过程和现场过程）和各指标（七项 节能减排指标）对综合指标的贡献。而敏感度分析则是分析各种消耗和排放对结 果的影响大小。上述分析步骤的示意图如图1所示。在eBalance中的操作步骤请参看“ECER 功能操作简介”3. ECER分析方法的应用在得到ECER指标的基础上，还可

13、以与其他相关指标相结合，分析更多的实 际问题。例如，与各种经济指标相结合，可以分析各项方案的成本效益，例如计 算单位投资的环境效益；与市场占有率的变化相结合，可以评估各项方案应用后 的全行业节能减排潜力，而技术市场占有率的变化主要受技术适用性、投资成本 等因素的影响，可采用情景分析的方法，设计技术市场占有率的变化情景，并分 析相应的行业节能减排潜力。另外，需要注意的是，当ECER在企业中应用时，必须结合企业现有的技术 与设备状况、原材料及产品特点等因素，因此需要另行建立符合企业实际情况的 LCA模型并进行分析。6方案选择一 生命周期模型建立基准方案与对比方案选择同类技术对比：不同类技术对比：以

14、技术功能作为基准流以产品作为基准流1数据收集（两种数据来源）从生产过程收集数据从数据库导入背景数据对比方案2基准方案理想达标方案;35算与分析对比结论翟议1111计算得到1 I1 11 11 1计算得到1 1 1 11 11 1计算得到1 11 11 11 1按政策目标削111生命周期1 11 11 1生命周期1 11 11 1生命周期1 1十减后的生命周11111各项指标1 11 11 11 11各项指标1 11 11 11 11 1各项指标1 11 11 11 11 1期各指标值计算ECER综合指标1 1 11 11 11 11 11 11 1计算ECER综合指标1 11 11 11 11

15、 11 11 11 1计算ECER综合指标1 11 11 11 11 11 11 11 1计算ECER综合指标1 11 1 11 <11 11 1J:4:;: :i对基准方 案的改进1 11 11 11 11 11 11 11 |对基准方 案的改进11111I1I111111111111111111111|达标方案 改进1 11 1 1 111r1 1 1r1 1 1 11 1 1 1结论：是否 达标？结论：是否 达标？改进分析与改图1节能减幷方案的生命周期评价步骤84. 基础数据库与软件功能开发在亿科环境科技开发的LCA软件(eBalaiice)中，可以支持上述ECER评 估方法步骤，

16、除生命周期建模、清单数据输入、LCA计算与指标分析等主要功 能外，允许用户指定LCA模型中的某个单元过程是否是发生在中国国内的过程, 由此区分国内与国外过程(ECER方法只涉及国内过程部分)。并且，eBalaiice 预置了节能减排指标体系，包括中国2010年归一化基准值、权重因子等，在清 单数据的基础上，可以计算特征化指标、归一化加权的节能减排综合指标，并进 行贡献分析、敏感性分析等。四川大学与亿科环境科技联合开发了 CLCD数据库，包括电力、煤炭、柴 油、汽油、钢铁、焦炭、蒸汽、水泥、玻璃、铝、纯碱、烧碱、硫酸、盐酸、公 路运输、铁路运输等500多种基础性产品的生命周期数据，数据涵盖了十二五节 能减排政策所要求的主要物质，而且在