崔明琦 ，宋松林 ，吳啟震 ，徐國長

(福建省產(chǎn)品質(zhì)量檢驗研究院，福建 福州 350002)

1 引言

2013年2月18日，由國家發(fā)改委和認監(jiān)委共同制定的《低碳產(chǎn)品認證管理暫行辦法》發(fā)布實施，將中小型三相異步電動機與3類建筑材料共計4種產(chǎn)品列入了《低碳產(chǎn)品認證目錄（第一批）》，2014年5月27日，國家認監(jiān)委發(fā)布了《國家認監(jiān)委關于發(fā)布低碳產(chǎn)品認證實施規(guī)則的公告》，正式發(fā)布了通用硅酸鹽水泥、平板玻璃、鋁合金建筑型材和中小型三相異步電動機等四類產(chǎn)品的低碳認證實施規(guī)則及相關技術規(guī)范，這標志著我國低碳產(chǎn)品認證制度進入正式實施階段。文章以PAS2050:2011為依據(jù)，對電動機碳足跡核查方法進行理論研究，并與國內(nèi)現(xiàn)行技術規(guī)范要求對比，分析兩者間存在的差異及其原因。

2 碳足跡計算方法概述

在產(chǎn)品低碳認證的整個過程中，一個最重要的環(huán)節(jié)是對產(chǎn)品進行碳排放評價分析，即碳足跡核算。目前國際上普遍采用英國標準協(xié)會（BSI）發(fā)布的PAS 2050:2011(Specification for the assessment of the life cycle greenhouse gas emissions of goods and services)為主要依據(jù)，以生命周期評價法為產(chǎn)品制定碳足跡核查方案。

生命周期評價法包括產(chǎn)品或活動從原材料加工、生產(chǎn)、運輸、銷售、使用、再利用到最終處置的整個生命周期。通過建立產(chǎn)品的生命周期清單(Life Cycle Inventory LCI)，然后將產(chǎn)品生命周期過程中歸類于全球變暖的數(shù)據(jù)進行特征化，最后通過計算得出產(chǎn)品的碳排放結果。具體評估方法可依據(jù)ISO14040（GB/T 24040-2008）進行。

3 國內(nèi)外電動機碳足跡核查方法比較分析

3.1 國際現(xiàn)行碳足跡核查方法

根據(jù)PAS2050規(guī)定，如果從某一方向向終端客戶提供各種輸入，則生命周期的系統(tǒng)邊界為從商業(yè)到消費者的B to C模式，即從原材料采集到最終處理全過程；如果從某一方向向非終端客戶提供各種輸入，則系統(tǒng)邊界為從商業(yè)到商業(yè)的Bto B模式，即從原材料采集至運輸?shù)椒墙K端客戶的全過程。由于中小型三相異步電動機多為工業(yè)用電機，面對消費者既可能是終端客戶，也可能是配套產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)或經(jīng)銷商，故本次研究采用B to C模式進行分析。

按照理論分析，電動機全生命周期內(nèi)碳排放應至少包含原料/零部件引進階段、產(chǎn)品制造階段、使用階段、運輸階段及最終處理（回收）階段(如圖1)。將其他溫室氣體轉(zhuǎn)化成相應的CO2當量（CO2e）后，分析各個階段可能導致碳排放的因素（活動數(shù)據(jù)），然后進行碳足跡計算。碳足跡值一般可用活動數(shù)據(jù)與排放因子乘積的形式表示。排放因子(emission factor)，指活動水平數(shù)據(jù)相對應的系數(shù)，用于量化單位活動水平的溫室氣體排放量，是碳足跡計算中最重要的數(shù)據(jù)，往往需要長期的統(tǒng)計積累。如電力的排放因子可以表示為CO2e/kWh,燃油的排放因子可以表示為CO2e/L等。國際上在此環(huán)節(jié)一般使用專業(yè)的碳足跡計算軟件，該類軟件包含不同地區(qū)從事各種生產(chǎn)活動時的碳排放因子，通過制定核查方案、確定系統(tǒng)邊界，調(diào)用數(shù)據(jù)庫最終求取產(chǎn)品的碳足跡計算值，目前最廣泛使用的是由德國斯圖加特大學 LBP 研究所和德國PE公司共同研發(fā)的Gabi，由荷蘭Leiden大學研發(fā)的SimaPro 等軟件。

圖1 三相異步電動機B to C流程圖

3.2 三相異步電動機碳足跡計算

由上述分析可知，若按照生命周期評價法對三相異步電動機進行B to C碳足跡核查，可擬用以下方法求取：

（1）原材料/元器件引進階段

式中，=為原材料/元器件引進階段GHG排放量，單位kgCO2e；

Ai為生產(chǎn)活動中第i種材料質(zhì)量，單位kg；

EFi1為第i類材料排放因子，單位kgCO2e/kg。

（2）制造階段

式中，Eb為產(chǎn)品制造階段能源消耗的GHG排放量，單位kgCO2e；

Bi為生產(chǎn)活動中第i種能源消耗量，單位kWh；

EFi2為第i類能源排放因子(如電網(wǎng)電力排放因子)，單位kgCO2e/kWh。

（3）使用階段

式中， 為產(chǎn)品使用階段能源消耗的GHG排放量，單位kgCO2e；

（4）運輸階段

式中，Ed為產(chǎn)品運輸階段能源消耗的GHG排放量，單位kgCO2e；

為第i類交通工具每公里的能源消耗量，單位kg/km；×為運輸路程，單位km；

為第i類能源生產(chǎn)排放因子，單位kgCO2e/kg。

（5）報廢階段

式中，Ee=為產(chǎn)品報廢階段能源消耗的GHG排放量，單位kgCO2e；

Mi為處理第i類材料時的能源消耗量，單位kWh；

EFi5為第i類能源生產(chǎn)排放因子，單位kgCO2e/kWh；

EFj6為第j類材料生產(chǎn)排放因子，單位kgCO2e/kg。

則中小型三相異步電動機碳足跡計算結果為：

3.3 國內(nèi)碳足跡評價方法

根據(jù)國內(nèi)現(xiàn)行的《低碳產(chǎn)品認證實施規(guī)則 中小型三相異步電機》(CNCA-LC-0104：2014)及《中小型三相異步電動機低碳產(chǎn)品評價方法及要求》(CQC4101-2014)，我國電動機產(chǎn)品低碳認證采取型式試驗+現(xiàn)場核查+獲證后跟蹤檢查的認證模式。對于其碳排放主要從兩個方面進行核查：

（1）企業(yè)送樣至指定檢測機構對樣機進行型式試驗，檢驗項目為標準GB 14711、GB 18613規(guī)定的全部適用項目和相關產(chǎn)品標準的功率因數(shù)規(guī)定值及容差要求。如能提供安全認證證書及節(jié)能認證證書，則認為此項符合要求，無需進行型式試驗；

（2）按照相關公式歸算到電機每千瓦所使用的銅、鐵、鋁的二氧化碳當量排放量（kgCO2e/kW），對碳排放結果進行審核，并與《中小型三相異步電動機低碳產(chǎn)品評價技術方法及要求》中規(guī)定的單位可比二氧化碳排放限值做對比，判定認證產(chǎn)品是否在限值范圍內(nèi)。

3.4 國內(nèi)外碳足跡核查方法的差異

通過比較不難發(fā)現(xiàn)，我國現(xiàn)行碳足跡計算方法與PAS2050:2011中理論分析所依據(jù)的計算方法存在較大差異，主要表現(xiàn)在以下幾個方面。

（1）系統(tǒng)邊界確定。由CQC低碳認證核查報告看到，我國電動機生命周期系統(tǒng)邊界包括定轉(zhuǎn)子壓裝、線圈饒制，轉(zhuǎn)子鑄鋁三個工序。既不遵從B to C模式也不遵從B to B模式。根據(jù)PAS2050要求，在沒有現(xiàn)成核算方案時，可以根據(jù)具體情況自行制定PCR（產(chǎn)品認證規(guī)則），忽略掉碳排放較小的環(huán)節(jié)。而從臺灣工研院一份依據(jù)PAS2050的馬達生命周期碳排放評估案例中，得出的結論是電機的使用階段約占整個生命周期的99.23%，原材料/元件約占0.087%，生產(chǎn)制造階段約占0.067%，所以在電動機碳足跡計算中，是否可以完全忽略其他階段的碳排放，仍有待于進一步研究探討。

（2）碳排放計算。從認證單元碳排放量計算過程中發(fā)現(xiàn)，其計算值實際上應是原材料引進時的碳排放量。以漆包線為例：中小型三相異步電動機生產(chǎn)過程消耗的原材料所產(chǎn)生的碳排放量主要包括定子線圈耗用的銅，

式中：

ECu——每臺中小型三相異步電動機電磁線所消耗的銅所產(chǎn)生的碳排放量，單位：kgCO2e/kW；

MCu——每臺中小型三相異步電動機所消耗的銅的質(zhì)量，單位：kg；

EFCu——每臺中小型三相異步電動機所消耗的銅的碳排放因子，單位：kgCO2e/kg，默認值為4.42kgCO2e/kg；

Cnrp——每臺中小型三相異步電動機的額定功率，單位：kW。

由此可知，其計算值為中小型三相異步電動機電磁線所消耗的銅所產(chǎn)生的碳排放量，而并非線圈饒制過程中的碳排放量。這與核查報告中排放邊界的描述有所出入。

若此環(huán)節(jié)實際計算的是原材料/元件的引進階段的碳足跡，又忽略了由銅制成電磁線、由鐵制成硅鋼片這一過程的碳排放。而且作為主要元件機殼（鑄鐵）的碳排放也未被考慮。

（3）無實際制造階段的碳排放。電機制造階段的碳排放主要來自其生產(chǎn)系統(tǒng)與輔助生產(chǎn)系統(tǒng)的各種能源消耗。生產(chǎn)耗能包括：沖剪(如有)、鑄鋁、板焊(如有)、機加工、繞線、嵌線、浸漆、總裝配、試驗等各工序所耗費的電力和燃料的總和。輔助生產(chǎn)能耗包括：機修、供電、供水、供氣、制冷、儀修、庫房、廠內(nèi)原料場地、環(huán)境設施等部門所消耗的電力和燃料，以及為生產(chǎn)服務的廠內(nèi)運輸工具、照明等所消耗的電力和燃料。

目前我國關于中小電機產(chǎn)品能源消耗的相關標準正在制定中，主要針對中小電機裝配階段，規(guī)定其能源消耗算法及限值。深入研究產(chǎn)品制造(裝配)階段的碳排放具有重要意義，不僅可以完善產(chǎn)品的生命周期碳足跡核查方案，明確產(chǎn)品制造過程中能源消耗計算方法與限值，還有助于督促制造業(yè)更新制造工藝，升級生產(chǎn)設備，有效實現(xiàn)節(jié)能減排。

（4）用節(jié)能認證代替使用階段碳排放核查。由于電動機是用能產(chǎn)品，使用階段的排放主要來自于電網(wǎng)發(fā)電，碳排放的高低與電動機的效率有直接關系，由能效等級作為電機使用階段是否低碳的評判標準有一定道理。但對于該階段具體的碳足跡并沒有實際求出，低碳的概念仍然比較模糊。

由以上分析可知，我國電動機產(chǎn)品碳足跡核算方法較為簡單，其中一個重要原因是尚未建立健全產(chǎn)品碳排放信息數(shù)據(jù)庫，缺少初級數(shù)據(jù)及相關活動數(shù)據(jù)的排放因子，許多階段的碳排放核查便無法進行。目前我國相關機構正致力于碳排放因子的統(tǒng)計工作，并嘗試與外國機構及國內(nèi)高校合作，將外國應用的溫室氣體排放測算軟件的排放因子進行本地化應用，或可促進建設國內(nèi)碳排放數(shù)據(jù)庫的進程。

4 結語

嚴格按照國際技術規(guī)范進行產(chǎn)品碳足跡核算是一個比較復雜的過程，需要投入較多的時間和人力，并且借助專門的碳足跡計算軟件，國際知名的第三方認證機構如TUV，SGS等，在依據(jù)PAS2050或ISO14067為產(chǎn)品進行低碳認證時，也往往需要較長的認證周期，且費用較高。我國低碳認證技術還不夠成熟，在電動機產(chǎn)品碳足跡核算方法、碳足跡清單編制要求、碳足跡基礎數(shù)據(jù)采集和質(zhì)量控制技術規(guī)范等方面，還需進一步研究探討，使之在符合我國基本國情的前提下，更與國際認證要求接軌。隨著對產(chǎn)品碳足跡計算研究的不斷深入與完善，中國的低碳認證制度將得到更好更快的發(fā)展。

[1]PAS 2050:2011,Specifi cation for the assessment of the life cycle greenhouse gas emissions of goods and services[S].

[2]ISO/TS 14067:2013,Greenhouse gases-Carbon footprint of products - Requirements and guidelines for quantification and communication[S].

[3]GB/T 24040-2008,環(huán)境管理生命周期評價原則與框架[S].

[4]CNCA-LC-0104：2014,低碳產(chǎn)品認證實施規(guī)則 中小型三相異步電動機[S].