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一、前言
黨的二十屆三中全會提出，完善碳排放統(tǒng)計(jì)核算體系、產(chǎn)品碳標(biāo)識認(rèn)證制度、產(chǎn)品碳足跡管理體系。產(chǎn)品碳足跡管理已成為我國碳達(dá)峰與碳中和（“雙碳”）戰(zhàn)略總體設(shè)計(jì)的關(guān)鍵組成。構(gòu)建符合國情的本土化碳足跡核算體系是我國摸清碳排放家底、開發(fā)重點(diǎn)產(chǎn)品碳標(biāo)簽、系統(tǒng)提升“雙碳”工作能力的必要基礎(chǔ)，可為我國建立能耗雙控向碳排放雙控轉(zhuǎn)型機(jī)制提供有力保障。當(dāng)前，全球已有147個國家、187個地區(qū)、278個城市以及1176家企業(yè)提出了碳中和目標(biāo)，覆蓋了全球88%的碳排放、93%的國內(nèi)生產(chǎn)總值、89%的人口，而完善有效的產(chǎn)品碳足跡核算體系則是實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)的重要支柱與堅(jiān)實(shí)底座。碳足跡指在生命周期視角下，提供某個產(chǎn)品、服務(wù)、活動等全過程排放的溫室氣體總量（以CO2當(dāng)量為單位計(jì)算）。通過碳足跡驅(qū)動不同地區(qū)的生產(chǎn)與消費(fèi)側(cè)碳減排，可有效應(yīng)對“碳泄露”與溫室氣體在不同階段或過程的負(fù)擔(dān)轉(zhuǎn)移等問題。與此同時，產(chǎn)品碳足跡已成為國際貿(mào)易考量的必要因素，甚至?xí)^度異化為綠色貿(mào)易壁壘。2021年，歐盟發(fā)布了關(guān)于使用環(huán)境足跡方法測算產(chǎn)品與組織的生命周期環(huán)境表現(xiàn)的建議；2023年8月，《歐盟電池與廢舊電池法案》（簡稱歐盟新電池法）正式生效，對不同應(yīng)用場景的電池都作出了碳足跡要求，按照碳足跡聲明、等級分級、設(shè)定門檻“三步走”陸續(xù)開展。在此背景下，我國產(chǎn)業(yè)發(fā)展將面臨越來越多與碳有關(guān)的外部挑戰(zhàn)。
國內(nèi)外已普遍針對某些具體產(chǎn)品開展了碳足跡核算的實(shí)證研究。投入產(chǎn)出法、生命周期法、政府間氣候變化專門委員會（IPCC）清單法在不同尺度上被廣泛用于計(jì)算光伏產(chǎn)品、風(fēng)機(jī)、電子通信產(chǎn)品、糧食等各領(lǐng)域典型產(chǎn)品的碳足跡并識別其影響因素?，F(xiàn)有產(chǎn)品碳足跡研究在量化方法、核算數(shù)據(jù)、不確定性分析等方面仍存在顯著差異，建立統(tǒng)一規(guī)范的產(chǎn)品碳足跡核算方法具有重要意義。鑒于生命周期評價（LCA）在實(shí)際建模過程中的較高不確定性，碳足跡核算方法本身尚存的可比性、透明性、通用性等挑戰(zhàn)有待剖析。在產(chǎn)品碳足跡量化所需的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)方面，國外團(tuán)隊(duì)的研究起步較早，已建成一定規(guī)模的LCA基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫并得到廣泛應(yīng)用，如Ecoinvent數(shù)據(jù)庫、LCA for Experts軟件及配套數(shù)據(jù)庫（原GaBi軟件）、USLCI數(shù)據(jù)庫等，但尚存投入產(chǎn)出和產(chǎn)業(yè)鏈上游數(shù)據(jù)不透明、數(shù)據(jù)格式不統(tǒng)一等挑戰(zhàn)。由于我國各地區(qū)的生產(chǎn)工藝、能源結(jié)構(gòu)、運(yùn)輸方式、管理體系不盡相同，同一產(chǎn)品或過程的碳排放系數(shù)存在時空異質(zhì)性，貿(mào)然使用國際數(shù)據(jù)庫可能難以準(zhǔn)確評估我國產(chǎn)品的實(shí)際碳足跡水平。例如，根據(jù)我國實(shí)際數(shù)據(jù)計(jì)算出的煤炭碳排放系數(shù)比IPCC推薦值低40%、水泥產(chǎn)生的碳排放比國外機(jī)構(gòu)的估算值低45%?！靶氯龢印碑a(chǎn)品中的鋰電池碳足跡受多重因素影響，如因鋰、鎳等原材料開采地區(qū)的不同會使鋰離子電池的碳足跡具有顯著差異，全球主要鎳生產(chǎn)國印度尼西亞使用新興工藝生產(chǎn)鎳的碳排放量比加拿大所生產(chǎn)鎳的碳排放量高出10倍。
我國是全球唯一擁有聯(lián)合國產(chǎn)業(yè)分類全部工業(yè)門類的國家。然而，我國仍面臨不同產(chǎn)業(yè)鏈生產(chǎn)特征復(fù)雜、技術(shù)產(chǎn)品迭代更新快、碳核算邊界模糊不清、產(chǎn)品碳足跡支撐數(shù)據(jù)涉及企業(yè)生產(chǎn)機(jī)密、產(chǎn)品分類規(guī)則與相應(yīng)碳足跡量化標(biāo)準(zhǔn)仍待完善等挑戰(zhàn)，致使開展本土化產(chǎn)品碳足跡核算存在一定的“卡脖子”難題。加快建立并完善我國各行業(yè)產(chǎn)品碳足跡核算規(guī)則以及與之匹配的本土化碳足跡背景數(shù)據(jù)庫，闡明所有相關(guān)本土化數(shù)據(jù)的邊界、來源、質(zhì)量，算清、算準(zhǔn)各類產(chǎn)品碳足跡，對我國建設(shè)現(xiàn)代化產(chǎn)業(yè)體系、發(fā)展新質(zhì)生產(chǎn)力，突破國際貿(mào)易綠色壁壘，具有重大現(xiàn)實(shí)意義和科學(xué)價值。
基于系統(tǒng)布局、急用先行的原則，本文圍繞加快開展有組織的我國本土化產(chǎn)品碳足跡核算，剖析國家戰(zhàn)略部署，闡釋產(chǎn)品碳足跡核算的內(nèi)涵、方法與進(jìn)展；從基本單元過程建立、物質(zhì)流能量流分析、可擴(kuò)展結(jié)構(gòu)化產(chǎn)品碳足跡建模等關(guān)鍵步驟出發(fā)，提出建立我國產(chǎn)品碳足跡核算的基本技術(shù)路徑。選取產(chǎn)業(yè)鏈復(fù)雜且碳足跡具有較高國內(nèi)外關(guān)注度的鋰電池產(chǎn)業(yè)為例，具體闡述碳足跡核算的實(shí)際操作過程，使研究建立的方法具有較好的產(chǎn)業(yè)代表性、現(xiàn)實(shí)需求性與實(shí)踐參考價值，進(jìn)而為我國統(tǒng)籌建立碳足跡核算體系、促進(jìn)各行業(yè)綠色低碳轉(zhuǎn)型與全社會綠色低碳消費(fèi)提供參考。
二、我國產(chǎn)品碳足跡核算的需求與進(jìn)展
（一）“1+N ”政策促進(jìn)產(chǎn)品碳足跡核算需求
《中共中央 國務(wù)院關(guān)于完整準(zhǔn)確全面貫徹新發(fā)展理念做好碳達(dá)峰碳中和工作的意見》指出，制定重點(diǎn)行業(yè)和產(chǎn)品溫室氣體排放標(biāo)準(zhǔn)，完善低碳產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)識制度?！?030年前碳達(dá)峰行動方案》要求，探索建立重點(diǎn)產(chǎn)品全生命周期碳足跡標(biāo)準(zhǔn)。在碳達(dá)峰、碳中和“1+N”政策體系的引領(lǐng)下，我國致力于碳足跡標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)與政策體系的協(xié)同增效。
在標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)方面，充分發(fā)揮標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)則在規(guī)范行業(yè)實(shí)踐與推動企業(yè)碳足跡管理方面的作用。2023年，國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會等部門發(fā)布的《碳達(dá)峰碳中和標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)指南》明確，到2025年，制定／修訂不少于1000項(xiàng)有關(guān)“雙碳”的國家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（包括外文版本），其中要研制產(chǎn)品碳足跡量化和種類規(guī)則等通用標(biāo)準(zhǔn)，探索制定重點(diǎn)產(chǎn)品碳排放核算及碳足跡標(biāo)準(zhǔn)。2024年，國家發(fā)展和改革委員會等三部門發(fā)布的《關(guān)于進(jìn)一步強(qiáng)化碳達(dá)峰碳中和標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量體系建設(shè)行動方案（2024—2025年）的通知》中要求，加強(qiáng)產(chǎn)品碳足跡碳標(biāo)識標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，加快研制新能源汽車、光伏、鋰電池等產(chǎn)品碳足跡國家標(biāo)準(zhǔn)，開展電子電器、塑料、建材等重點(diǎn)產(chǎn)品碳足跡標(biāo)準(zhǔn)研制。
在政策體系發(fā)展方面，近年來，我國針對產(chǎn)品碳足跡管理體系發(fā)布了針對性意見與實(shí)施方案?！蛾P(guān)于加快建立產(chǎn)品碳足跡管理體系的意見》（2023年）明確了碳足跡管理體系建設(shè)的系統(tǒng)推進(jìn)、急用先行、以我為主、開放合作等原則，確立了2025年、2030年分別出臺約50個、200個重點(diǎn)產(chǎn)品碳足跡核算規(guī)則標(biāo)準(zhǔn)的兩階段目標(biāo)，提出了規(guī)則標(biāo)準(zhǔn)制定、背景數(shù)據(jù)庫建設(shè)、碳標(biāo)識認(rèn)證、應(yīng)用場景豐富、國際銜接互認(rèn)等重點(diǎn)任務(wù)?！蛾P(guān)于建立碳足跡管理體系的實(shí)施方案》（2024年）進(jìn)一步要求，到2027年、2030年，碳足跡管理體系分別實(shí)現(xiàn)初步建立、更加完善，并作出了具體工作部署；優(yōu)先針對電力、煤炭、天然氣、燃油、鋼鐵、電解鋁、水泥、化肥、氫、石灰、玻璃、乙烯、合成氨、電石、甲醇、鋰電池、新能源汽車、光伏和電子電器等19類重點(diǎn)產(chǎn)品研制核算標(biāo)準(zhǔn)指南，依托國家溫室氣體排放因子數(shù)據(jù)庫建立國家產(chǎn)品碳足跡因子數(shù)據(jù)庫，并從國家產(chǎn)品碳足跡核算通則標(biāo)準(zhǔn)、重點(diǎn)產(chǎn)品碳足跡核算規(guī)則標(biāo)準(zhǔn)、產(chǎn)品碳足跡因子數(shù)據(jù)庫、產(chǎn)品碳足跡標(biāo)識認(rèn)證和分級管理制度、重點(diǎn)產(chǎn)品碳足跡規(guī)則國際銜接等6個方面系統(tǒng)推進(jìn)碳足跡管理體系建設(shè)。國家溫室氣體排放因子數(shù)據(jù)庫是建立產(chǎn)品碳足跡因子數(shù)據(jù)時，沿產(chǎn)業(yè)鏈逐級追溯每一級生產(chǎn)過程匹配對應(yīng)排放因子的核心數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，因此，為建成高分辨本土化產(chǎn)品碳足跡數(shù)據(jù)庫，在構(gòu)建溫室氣體因子數(shù)據(jù)庫時，需同樣關(guān)注其因子時間、空間、過程、技術(shù)的典型性，不斷迭代形成各區(qū)域與行業(yè)的代表性排放因子。這直接決定了依據(jù)該因子形成產(chǎn)品碳足跡因子的準(zhǔn)確性與分辨率。表1從不同維度對比闡釋了國家溫室氣體排放因子數(shù)據(jù)庫和產(chǎn)品碳足跡因子數(shù)據(jù)庫的差異與聯(lián)系。
表1 國家溫室氣體排放因子數(shù)據(jù)庫和產(chǎn)品碳足跡因子數(shù)據(jù)庫的關(guān)系分析
注：ISO表示國際標(biāo)準(zhǔn)化組織。
（二）碳足跡核算研究的內(nèi)涵與進(jìn)展
我國碳足跡管理體系主要包括產(chǎn)品碳足跡核算通則標(biāo)準(zhǔn)、碳足跡因子數(shù)據(jù)庫、標(biāo)識認(rèn)證和分級管理、國際規(guī)則互認(rèn)銜接、碳足跡信息披露。其中，碳足跡核算標(biāo)準(zhǔn)與方法、因子數(shù)據(jù)庫是開展系列工作的理論與數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，產(chǎn)品種類則可優(yōu)先聚焦于能源品類、金屬與化學(xué)品等大宗原材料以及“新三樣”與終端消費(fèi)品。本研究鑒于戰(zhàn)略部署重點(diǎn)，進(jìn)一步剖析與此對應(yīng)的我國本土化碳足跡核算基本框架、操作方法與碳足跡因子數(shù)據(jù)庫的構(gòu)建流程。
產(chǎn)品碳足跡用于衡量某個產(chǎn)品在其生命周期各階段溫室氣體凈排放量的總和，即從原材料開釆、產(chǎn)品生產(chǎn)、運(yùn)輸、使用到最終處置（回收利用）等全生命周期各個階段的溫室氣體排放量與去除量之差的總和。因而，此處的“碳”是廣義的碳，通常指《京都議定書》及《多哈修正案》規(guī)定的CO2、CH4、N2O、氫氟碳化物（HFCs）、全氟化碳（PFCs）、六氟化硫（SF6）、三氟化氮（NF3）等7種主要溫室氣體，而不單單指CO2。由其定義可知，產(chǎn)品碳足跡核算的最主要方法是應(yīng)用LCA將每個階段的活動水平與排放因子相乘以評估碳排放，并將產(chǎn)品生命周期各階段碳排放累加?；顒铀剑ㄓ址Q實(shí)景數(shù)據(jù)）指在特定時期與地區(qū)內(nèi)，導(dǎo)致溫室氣體排放或清除的人類活動數(shù)據(jù)，如能源使用量、金屬生產(chǎn)量、化學(xué)品使用量以及廢棄物產(chǎn)生量數(shù)據(jù)等。排放因子（又稱背景數(shù)據(jù)）通常指在給定操作條件下對某一活動水平平均得到的代表性溫室氣體排放（清除）率。碳足跡核算的關(guān)鍵是要建立本地化高時空分辨率的活動水平清單和相應(yīng)的排放因子。這是我國建設(shè)本土化產(chǎn)品碳足跡核算體系的重點(diǎn)和難點(diǎn)。
為確保產(chǎn)品碳足跡量化工作的規(guī)范性與結(jié)果的可靠性，國內(nèi)外針對LCA和產(chǎn)品碳足跡量化制定了多項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)。在LCA領(lǐng)域，目前國際上應(yīng)用最為廣泛的是ISO制定的相關(guān)原則框架與要求指南標(biāo)準(zhǔn)，如ISO 14040：2006、ISO 14044：2006 ；在此基礎(chǔ)上，歐盟制定了產(chǎn)品環(huán)境足跡（PEF）方法；我國則制定了對應(yīng)于ISO的國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)，如《環(huán)境管理 生命周期評價 原則與框架》（GB/T 24040—2008）、《環(huán)境管理 生命周期評價 要求與指南》（GB/T 24044—2008）。在產(chǎn)品碳足跡領(lǐng)域，英國標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會制定了《商品勞務(wù)的生命周期溫室氣體排放評價規(guī)范》（PAS 2050：2011）；世界資源研究所制定了溫室氣體核算體系；ISO在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步制定了產(chǎn)品碳足跡量化要求指南（如ISO/TS 14067：2018）；我國則參考上述ISO標(biāo)準(zhǔn)，制定了國內(nèi)的對應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)《溫室氣體 產(chǎn)品碳足跡 量化要求和指南》（GB/T 24067—2024），作為指導(dǎo)產(chǎn)品碳足跡量化過程的通則。由于不同類型產(chǎn)品生產(chǎn)、使用、處理處置等過程差異顯著，實(shí)踐中需在這些通則性標(biāo)準(zhǔn)的框架下，結(jié)合行業(yè)和產(chǎn)品特征進(jìn)一步細(xì)化產(chǎn)品碳足跡量化方法。
圖1展示了產(chǎn)品碳足跡核算的總體框架，包括目標(biāo)定位、核算方法與底層邏輯3個方面。碳足跡核算的根本目的是推動行業(yè)可持續(xù)發(fā)展，應(yīng)對氣候變化，用于橫向比較同行業(yè)不同企業(yè)的產(chǎn)品碳足跡結(jié)果、縱向比較企業(yè)自身產(chǎn)品碳足跡變化。據(jù)此需建立統(tǒng)一規(guī)范的碳足跡核算原則與方法，確保各產(chǎn)業(yè)各節(jié)點(diǎn)測算結(jié)果的一致性與可比性。在LCA的方法框架下，產(chǎn)品碳足跡核算包括4個基本步驟：目標(biāo)范圍界定、碳排放清單構(gòu)建、碳足跡測算、結(jié)果闡釋。4個步驟間兩兩交互反饋，根據(jù)碳足跡評估結(jié)果與應(yīng)用目標(biāo)，不斷迭代，以提高核算的準(zhǔn)度與精度，同時針對產(chǎn)品碳排放熱點(diǎn)環(huán)節(jié)靶向開展降碳措施。碳足跡核算結(jié)果還可以直接應(yīng)用于產(chǎn)品開發(fā)與優(yōu)化（生態(tài)設(shè)計(jì)）、企業(yè)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃、公共政策制定、市場營銷、產(chǎn)品碳足跡標(biāo)識與生態(tài)標(biāo)志（環(huán)境標(biāo)識）等方面。在確定核算的系統(tǒng)邊界時，需根據(jù)LCA方法原理，追溯其原料、中間體、產(chǎn)品、回收各階段的供應(yīng)鏈構(gòu)成。雖然產(chǎn)品碳足跡核算的方法原理清晰，但由于在全球化背景下，供應(yīng)鏈涉及全球、國家、區(qū)域等不同尺度，導(dǎo)致實(shí)踐中面臨碳足跡核算具體操作復(fù)雜、結(jié)果異質(zhì)性高的挑戰(zhàn)。這就需要穩(wěn)健的物質(zhì)平衡與能量平衡的底層邏輯支撐，即針對產(chǎn)品每個階段的單元過程，建立物質(zhì)輸入輸出平衡、能流輸入輸出清單，在此基礎(chǔ)上再形成產(chǎn)品的高分辨碳排放清單，測算其碳足跡。
碳足跡核算的內(nèi)涵包括核點(diǎn)計(jì)算與核對計(jì)算，前者指針對每個關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)建立基本單元過程，搭建活動水平清單，匹配排放因子數(shù)據(jù)，保證系統(tǒng)邊界的完整性；后者指對碳足跡結(jié)果進(jìn)行交叉校驗(yàn)，使核算過程符合標(biāo)準(zhǔn)通則要求，避免生命周期過程缺失，還應(yīng)與國內(nèi)外行業(yè)企業(yè)的平均與先進(jìn)水平對比對標(biāo)，設(shè)立碳足跡的基準(zhǔn)值與標(biāo)桿值，為后續(xù)產(chǎn)品碳標(biāo)識體系構(gòu)建與碳足跡分級管理建立數(shù)據(jù)根基。在整個核算過程中還要統(tǒng)籌對象和要素、時間與空間、靜態(tài)與動態(tài)、局部與整體、直接與間接等5組關(guān)系，明晰產(chǎn)品系統(tǒng)邊界、厘清系統(tǒng)組成要素，考慮時空異質(zhì)性對產(chǎn)品生產(chǎn)、使用與處理處置階段的影響，基于碳足跡的直接與間接碳排放結(jié)果清晰劃定排放責(zé)任，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)鏈、供應(yīng)鏈的多利益相關(guān)方有效減排。
圖1 產(chǎn)品碳足跡核算總體框架
活動水平與排放因子的清單質(zhì)量是支撐產(chǎn)品碳足跡精準(zhǔn)核算的核心，需要具備來源明確、更新及時、核查可溯等特點(diǎn)。參考IPCC發(fā)布的關(guān)于溫室氣體核算指南的相關(guān)要求，清單數(shù)據(jù)的要求包括：① 透明性，碳足跡核算支撐文件應(yīng)充足清晰，能夠?qū)崿F(xiàn)可追溯、可核查、可重現(xiàn)；② 完整性，可以得到與產(chǎn)品全生命周期階段所有相關(guān)類別的溫室氣體源和溫室氣體匯的檢測值、估計(jì)值、缺省值的報告；③ 一致性，所有年份碳排放清單的年度趨勢應(yīng)盡可能運(yùn)用同一方法和數(shù)據(jù)來源計(jì)算；④ 可比性，碳足跡結(jié)果通過與其他利益相關(guān)方溫室氣體清單比較的方式報告；⑤ 穩(wěn)健性，盡可能消除清單估計(jì)值的偏差，并輔以不確定性評估。
三、我國本土化產(chǎn)品碳足跡核算技術(shù)路徑：以鋰電池產(chǎn)業(yè)為例
在闡明開展我國本土化產(chǎn)品碳足跡核算的必要性與豐富內(nèi)涵的基礎(chǔ)上，本研究旨在構(gòu)建符合上述要求并具有通用性、拓展性、便捷性的碳足跡測算技術(shù)路徑，以用于管理決策與行業(yè)推廣。鋰電池作為“新三樣”之一，近年來產(chǎn)業(yè)規(guī)模增長迅速，應(yīng)用前景廣泛，其碳足跡受到國內(nèi)外的廣泛關(guān)注，如歐盟新電池法對鋰電池的碳足跡管理按不同時間節(jié)點(diǎn)作出了明確要求。鋰電池產(chǎn)業(yè)鏈復(fù)雜，生產(chǎn)上游涉及多種原材料與能源品類，針對其碳足跡核算需求，亟待建立我國本土化鋰電池碳足跡背景數(shù)據(jù)庫?；诖耍狙芯恳凿囯姵仉娦荆姵睾诵慕M件）的碳足跡測算過程為例，闡述本土化產(chǎn)品碳足跡核算的技術(shù)路徑。
（一）沿工藝鏈供應(yīng)鏈追溯建立基本單元過程
明確定義系統(tǒng)邊界與基本單元過程是清晰準(zhǔn)確核算產(chǎn)品碳足跡的首要基礎(chǔ)。鋰電池的碳足跡評價涉及從原材料提取加工到報廢回收利用的生命周期全過程，每個單元過程宜基于物質(zhì)流與能量流分析，刻畫物質(zhì)能量在各過程中的流動轉(zhuǎn)化路徑，進(jìn)而獲得與之對應(yīng)的直接和間接碳排放流動圖景。圖2以樹狀圖結(jié)構(gòu)自上而下剖析了鋰電池的主材構(gòu)成，涵蓋正極、負(fù)極、電解液、隔膜等關(guān)鍵組件。以正極為例，又由活性材料、集流體、極耳、導(dǎo)電劑、黏結(jié)劑等部分組成；進(jìn)一步拆分，活性材料種類與不同類型電池關(guān)系密切，如鎳鈷錳（NCM）三元鋰電池活性材料的前驅(qū)體鎳鈷錳酸鋰生產(chǎn)需要硫酸鎳、硫酸鈷、硫酸錳、碳酸鋰等不同種上游物質(zhì)的投入，以此類推，沿鋰電池不同組分的產(chǎn)業(yè)鏈逐級層層追溯，可以梳理出鋰電池碳足跡測算中各物質(zhì)生產(chǎn)與能源消耗的基本單元過程。
圖2 鋰電池關(guān)鍵主材組成
注：考慮到鋰電池生產(chǎn)的多樣性與復(fù)雜性，本圖僅示意主要材料組成。
鋰電池生產(chǎn)工藝流程復(fù)雜，若缺失某些單元過程可能導(dǎo)致最終的碳足跡評估結(jié)果差異巨大。為此，實(shí)踐中可運(yùn)用協(xié)整性生命周期評價（H-LCA）方法，將核算邊界統(tǒng)一，識別影響鋰電池碳足跡的關(guān)鍵生產(chǎn)環(huán)節(jié)與技術(shù)參數(shù)，進(jìn)一步運(yùn)用統(tǒng)計(jì)學(xué)方法將各案例研究中取值不一的參數(shù)一致化（見圖3）。H-LCA運(yùn)用薈萃分析（meta-analysis）的原理，從時效性、代表性、完整性與變化趨勢等維度對已有產(chǎn)品碳足跡評估結(jié)果進(jìn)行綜合分析?，F(xiàn)有鋰電池碳足跡研究由于功能單元、系統(tǒng)邊界、背景碳排放因子選取的不同導(dǎo)致最終結(jié)果差異巨大，通過應(yīng)用meta-analysis對現(xiàn)有獨(dú)立研究的定量評估結(jié)果進(jìn)行系統(tǒng)綜述，分析各研究結(jié)果的異質(zhì)性來源以獲得穩(wěn)健的碳足跡計(jì)算結(jié)果，并給出對應(yīng)的不確定區(qū)間，使不同企業(yè)生產(chǎn)的鋰電池產(chǎn)品碳足跡結(jié)果透明可比且可追溯。基于meta-analysis原理，H-LCA的具體過程如下：首先針對待研究對象（各類鋰電池）篩選合規(guī)文獻(xiàn)，評估各研究中LCA的質(zhì)量、透明度、完整性與穩(wěn)健性，選擇符合數(shù)據(jù)質(zhì)量評估要求的LCA數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)評估，綜合劃定統(tǒng)一規(guī)范的系統(tǒng)邊界與功能單元。協(xié)整分析過程可以分為系統(tǒng)協(xié)整與技術(shù)協(xié)整兩種，前者針對不同研究統(tǒng)一調(diào)整系統(tǒng)邊界并使用一致的過程與指標(biāo)；后者指通過統(tǒng)計(jì)分析考慮不同生產(chǎn)工藝和技術(shù)的關(guān)鍵參數(shù)差異，對鋰電池碳足跡有重要影響的能源轉(zhuǎn)換效率、電池循環(huán)壽命、正極金屬元素占比等關(guān)鍵清單物質(zhì)及參數(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)協(xié)整（如采取各研究中的均值、中位數(shù)或給出極值范圍），最終建立透明可比的產(chǎn)品碳足跡核算清單?；趨f(xié)整后各個關(guān)鍵參數(shù)的分布范圍，可以得到碳足跡的不確定性區(qū)間，基于此進(jìn)一步給出碳足跡核算基礎(chǔ)數(shù)據(jù)缺失時可采用的缺省值，在保證碳足跡評估結(jié)果穩(wěn)健性的同時避免數(shù)據(jù)泄露風(fēng)險。
圖3 鋰電池碳足跡核算的協(xié)整性分析框架
H-LCA方法可以為構(gòu)建鋰電池碳足跡的投入產(chǎn)出清單奠定一致性與透明性基礎(chǔ)，進(jìn)一步對每一種清單物質(zhì)建立物質(zhì)流與能量流分析模型，形成與投入產(chǎn)出清單中的活動水平相匹配的本土化背景排放因子，進(jìn)而將活動水平與排放因子以可擴(kuò)展結(jié)構(gòu)化的矩陣形式相乘，精準(zhǔn)計(jì)算處于鋰電池復(fù)雜產(chǎn)業(yè)鏈不同層級企業(yè)產(chǎn)品的碳足跡。
（二）開展基本單元過程的物質(zhì)流與能量流分析
鋰電池產(chǎn)業(yè)鏈條復(fù)雜，涉及環(huán)節(jié)眾多，以其生產(chǎn)環(huán)節(jié)為例，運(yùn)用物質(zhì)流與能量流分析方法（見圖4），梳理能源、原輔料投入和環(huán)境排放沿著鋰電池供應(yīng)鏈的流動轉(zhuǎn)化路徑，以此構(gòu)建生命周期物質(zhì)與能量清單，將其分辨率下沉到主要企業(yè)、主要產(chǎn)品、主要過程、主要原料、主要技術(shù)路徑，同時考慮鋰電池在不同應(yīng)用場景（如儲能型、動力型、消費(fèi)型）下，正極（磷酸鐵鋰、三元鋰、鈷酸鋰、錳酸鋰）、負(fù)極（石墨、硅）等關(guān)鍵材料的差異。
圖4 支撐鋰電池碳足跡核算的物質(zhì)流與能量流分析示意
在圖3中，沿供應(yīng)鏈追溯至第五級物質(zhì)各自的生產(chǎn)過程，基于五級物質(zhì)生產(chǎn)企業(yè)的實(shí)際報表（BOM）搭建該物質(zhì)生產(chǎn)過程的實(shí)景數(shù)據(jù)清單，再匹配現(xiàn)有的碳足跡因子背景數(shù)據(jù)，從而在五級物質(zhì)層面建立本土碳核算清單，自下而上將每一個物質(zhì)的碳足跡逐級加和，得到鋰電池電芯碳足跡與其產(chǎn)業(yè)鏈一至五級各級物質(zhì)的碳足跡；每一級物質(zhì)的碳足跡因子都可以作為下一級物質(zhì)核算碳足跡時采用的背景排放因子數(shù)據(jù)，由此形成我國重點(diǎn)行業(yè)與產(chǎn)品的碳足跡核算背景數(shù)據(jù)庫。
圖5展示了電池級碳酸鋰、單水氫氧化鋰、三元前驅(qū)體原料等五級物質(zhì)碳足跡測算中的物質(zhì)流與能量流分析過程。按此方法構(gòu)建清單可提高完整性、一致性、透明性，有助于快速識別鋰電池生產(chǎn)不同單元環(huán)節(jié)的碳排放關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，并可通過橫向?qū)Ρ?，分析某種原材料或能源投入在電池各主材之間的分布規(guī)律。
圖5 鋰電池典型原料的部分物質(zhì)流與能量流過程示意
注：圖中藍(lán)色表示上游原材料流；黃色表示能量流；灰色表示廢棄物流；線條粗細(xì)表示物質(zhì)投入／能源消耗／廢物排放的多少。數(shù)據(jù)來源于企業(yè)BOM表和綠色產(chǎn)品與綠色工廠評價報告中相應(yīng)產(chǎn)品的投入產(chǎn)出數(shù)據(jù)；VOCs為揮發(fā)性有機(jī)化合物。
基于物質(zhì)流與能量流分析建立的碳足跡核算方法，在刻畫我國鋰電池本土化高時空分辨的物質(zhì)流、能量流、廢棄物排放流動清單的同時，進(jìn)一步可與IPCC國家溫室氣體清單指南要求的能源、工業(yè)過程和產(chǎn)品使用、廢棄物等部門劃分對應(yīng)（見圖6），并與國家發(fā)布的能源相關(guān)碳足跡因子銜接，實(shí)現(xiàn)聯(lián)動更新?；趫D5和6的多流協(xié)同分析方法，可將物質(zhì)流、能量流 ? 排放因子 ? LCA模型相互嵌套耦合，支撐本土化可追溯的鋰電池碳足跡背景數(shù)據(jù)庫的靶向開發(fā)與動態(tài)更新。
上述鋰電池碳足跡核算方法還可以為鋰電池碳足跡對標(biāo)評價提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。通過追溯每種材料的生產(chǎn)排放來源，建立材料相關(guān)參數(shù)關(guān)聯(lián)關(guān)系，便于量化后續(xù)可再生能源大規(guī)模接入、生產(chǎn)工藝優(yōu)化等轉(zhuǎn)型升級對鋰電池碳足跡的影響，提高數(shù)據(jù)庫的自適應(yīng)性和可拓展性。針對歐盟新電池法明確提及的鋰電池六大環(huán)節(jié)，結(jié)合我國本土企業(yè)實(shí)景生產(chǎn)數(shù)據(jù)，在能源流動中考慮電力、熱力、煤炭與天然氣的分品種能源消耗；相關(guān)工藝和產(chǎn)品使用過程涵蓋鋰電池產(chǎn)業(yè)鏈中正負(fù)極活性材料、集流體、極耳、導(dǎo)電劑、溶劑等直接關(guān)聯(lián)的數(shù)百種原輔料；廢棄物流包括化學(xué)需氧量（COD）、NH3-N、SO2、NOx、VOCs、粉塵等傳統(tǒng)與新興的水和大氣污染物，以及鋰渣、爐渣等多種固體廢棄物。
（三）運(yùn)用可擴(kuò)展結(jié)構(gòu)化方法建立產(chǎn)品碳足跡模型
動力、儲能、消費(fèi)等不同應(yīng)用場景的鋰電池電芯由多個部分組成，考慮到矩陣運(yùn)算的迭代優(yōu)勢，運(yùn)用可擴(kuò)展結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)表，建立基于基本單元過程的鋰電池碳足跡評價模型，核算其生產(chǎn)環(huán)節(jié)溫室氣體排放，以清晰分辨各個環(huán)節(jié)中主要物質(zhì)和資源能源投入的環(huán)境影響。通過應(yīng)用矩陣式擴(kuò)展結(jié)構(gòu)，將每層級物質(zhì)向量矩陣（每個單元過程的資源輸入）與對應(yīng)單耗自下而上逐級相乘，構(gòu)建鋰電池生產(chǎn)全系統(tǒng)的碳足跡模型（見圖7）。每個矩陣代表一個特定的供應(yīng)鏈層級，矩陣以逐層展開形式關(guān)聯(lián)不同層級單元過程間的物質(zhì)流動和能量交換。該模型適用于鋰電池產(chǎn)業(yè)鏈中不同層級企業(yè)間復(fù)雜、多層次的結(jié)構(gòu)。企業(yè)可根據(jù)其自身生產(chǎn)特征，計(jì)算相應(yīng)產(chǎn)品的碳足跡，識別熱點(diǎn)排放節(jié)點(diǎn)；同時可在情景假設(shè)與不確定性分析中靈活調(diào)整關(guān)鍵參數(shù)，使結(jié)果更加可靠，滿足碳足跡評估數(shù)據(jù)清單質(zhì)量要求。
圖6 基于物質(zhì)流與能量流分析建立的鋰電池碳足跡核算方法示意
圖7 鋰電碳足跡測算可擴(kuò)展結(jié)構(gòu)化矩陣模型架構(gòu)
注：Cs,j、Mh,j、Nk,j分別表示鋰電池s、h、k種三、四、五級材料／能源的消耗量或溫室氣體現(xiàn)場排放量；Bs,i、Dh,s、Pk,h分別表示s、h、k種三、四、五級材料／能源／溫室氣體現(xiàn)場排放在i種生產(chǎn)過程中的單耗／排放矩陣；Ai,j為j類鋰電池所涵蓋的i種生產(chǎn)過程；Fx,k為k種五級材料／能源消耗或排放的x種溫室氣體排放因子（從LCA數(shù)據(jù)庫獲?。?；Ex，j為第j類鋰電池的碳足跡測算結(jié)果，可根據(jù)100年全球增溫潛勢GWP100將x種溫室氣體統(tǒng)一轉(zhuǎn)換為CO2表征，以CO2eq表示。
四、產(chǎn)品碳足跡核算方法的應(yīng)用推廣與對策建議
（一）產(chǎn)品碳足跡核算方法的應(yīng)用推廣
1.建立和健全普適性的標(biāo)準(zhǔn)化碳足跡方法論
當(dāng)前，我國尚缺少與復(fù)雜產(chǎn)業(yè)體系適配且可操作性強(qiáng)的各類產(chǎn)品碳足跡核算具體方法。鋰電池產(chǎn)業(yè)的本土化碳足跡核算案例揭示了多層級物質(zhì)流、能量流與廢物流耦合的分析方法，并基于矩陣式擴(kuò)展結(jié)構(gòu)的核算模型為其他產(chǎn)品碳足跡測算提供了可借鑒的技術(shù)路徑?？梢罁?jù)本研究建立的技術(shù)路徑形成統(tǒng)一規(guī)范的碳足跡核算方法與標(biāo)準(zhǔn)，明確供應(yīng)鏈不同層級物質(zhì)的數(shù)據(jù)收集與建模精度要求，開發(fā)涵蓋各類產(chǎn)品的全生命周期碳足跡核算模型，針對重點(diǎn)典型產(chǎn)業(yè)率先開展應(yīng)用示范，面向企業(yè)應(yīng)用開發(fā)易于操作的碳足跡核算模塊化工具包，確保跨行業(yè)數(shù)據(jù)互通比較的一致性與質(zhì)量控制.
2. 持續(xù)提升碳足跡數(shù)據(jù)質(zhì)量與透明度
建設(shè)碳足跡核算體系的關(guān)鍵是獲取具有高時空分辨率的本土化活動水平與排放因子數(shù)據(jù)，而現(xiàn)有常用的LCA商業(yè)數(shù)據(jù)庫大多對我國產(chǎn)業(yè)體系綠色低碳發(fā)展程度的刻畫不足。為此，需要整合政府、企業(yè)與研究機(jī)構(gòu)的數(shù)據(jù)資源，建立與現(xiàn)有數(shù)據(jù)收集及管理系統(tǒng)兼容、覆蓋主要產(chǎn)業(yè)鏈的標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)平臺，為碳足跡核算結(jié)果提供充分透明的支撐，并做好數(shù)據(jù)的安全管理。
3. 提高碳足跡核算體系動態(tài)更新與自適應(yīng)能力
隨著產(chǎn)品結(jié)構(gòu)與生產(chǎn)工藝的不斷更新，碳足跡核算方法需要具備較強(qiáng)的動態(tài)自適應(yīng)能力，及時反映技術(shù)進(jìn)步對碳排放的影響?；诒狙芯刻岢龅奈镔|(zhì)流、能量流與LCA模型通過矩陣嵌套的方法，可將各物質(zhì)生產(chǎn)普遍涉及的電力、大宗基礎(chǔ)材料等作為基礎(chǔ)流統(tǒng)一歸總，通過直接調(diào)整這些基礎(chǔ)流的排放因子，反映可再生能源裝機(jī)規(guī)模大幅增長與綠色低碳技術(shù)升級對全產(chǎn)業(yè)鏈各物質(zhì)碳排放的影響。數(shù)據(jù)更新頻率需要與現(xiàn)有管理體系匹配，產(chǎn)業(yè)鏈前端的原材料和能源相關(guān)碳足跡因?qū)ο掠纹渌a(chǎn)品碳足跡有較為明顯的影響，更新頻率應(yīng)適度提高，如考慮年度更新；其他技術(shù)流程較為復(fù)雜的行業(yè)產(chǎn)品碳足跡可據(jù)此進(jìn)行相應(yīng)更新。未來，隨著我國碳足跡核算體系硬基礎(chǔ)和軟實(shí)力的同步加強(qiáng)，各類產(chǎn)品碳足跡的動態(tài)更新頻率可隨之提升。
（二）推動我國本土化產(chǎn)品碳足跡核算體系建設(shè)對策建議
在技術(shù)方面，建立高分辨率的國家溫室氣體排放因子數(shù)據(jù)庫和重點(diǎn)產(chǎn)品碳足跡因子數(shù)據(jù)庫，做好與國際數(shù)據(jù)庫和標(biāo)準(zhǔn)的銜接互認(rèn)依托政府與市場雙輪驅(qū)動，聚焦基礎(chǔ)能源、大宗基礎(chǔ)產(chǎn)品及關(guān)鍵原材料，統(tǒng)一規(guī)范碳核算標(biāo)準(zhǔn)與方法，推動企業(yè)完善三級硬件計(jì)量體系與碳核算技能水平，練好數(shù)據(jù)內(nèi)功，不斷提升數(shù)據(jù)分辨率；聚合生成重點(diǎn)行業(yè)企業(yè)的生產(chǎn)制造過程、原料物料及能源使用等相關(guān)的溫室氣體排放因子和產(chǎn)品碳足跡因子，使相關(guān)數(shù)據(jù)信息可追溯、可核查、可重復(fù)，便于用戶根據(jù)產(chǎn)地、時間、技術(shù)等“身份指紋信息”匹配適用的排放因子。在此基礎(chǔ)上，加強(qiáng)國際研究合作與數(shù)據(jù)庫和標(biāo)準(zhǔn)的銜接互認(rèn)工作，借鑒全球優(yōu)秀實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，為國際碳足跡學(xué)術(shù)研究與產(chǎn)業(yè)應(yīng)用提供中國方案。
2. 在制度方面，建立數(shù)據(jù)分級、分類體系，充分評估碳足跡數(shù)據(jù)出境影響，保障碳足跡數(shù)據(jù)有序安全披露
參考IPCC溫室氣體核算指南中關(guān)于數(shù)據(jù)層級劃分的要求，細(xì)化基于國別和技術(shù)類型的國家溫室氣體排放因子，從時間、空間、工藝、規(guī)模等維度細(xì)化大宗基礎(chǔ)原料、半成品及主要能源品類的我國本土化“搖籃到大門”的碳足跡因子，增強(qiáng)透明度，實(shí)現(xiàn)與國際通用LCA數(shù)據(jù)庫的規(guī)則互認(rèn)。終端產(chǎn)品碳足跡核算過程據(jù)此可具有較高準(zhǔn)確性與數(shù)據(jù)透明度，但因其涉及供應(yīng)鏈核心機(jī)密和產(chǎn)業(yè)安全，需充分評估企業(yè)數(shù)據(jù)的出境影響。參考國家現(xiàn)有密級分類規(guī)定與數(shù)據(jù)保密管理要求，針對產(chǎn)業(yè)鏈上下游不同層級企業(yè)的實(shí)際生產(chǎn)技術(shù)壁壘情況，制定產(chǎn)品碳足跡核算清單數(shù)據(jù)披露的分級與分類標(biāo)準(zhǔn)，如偏向產(chǎn)業(yè)鏈上游的基礎(chǔ)原材料行業(yè)生產(chǎn)，國內(nèi)外技術(shù)路線可能具有共性特征且其對下游產(chǎn)品的碳足跡有重要影響，可考慮提升這些產(chǎn)品碳足跡核算時投入產(chǎn)出等過程數(shù)據(jù)的透明度，但需建立安全可靠的信息披露制度。對于技術(shù)精密程度較高的電子產(chǎn)品等消費(fèi)品行業(yè)，可考慮主要報告其最終的碳足跡核算結(jié)果，但底層應(yīng)有完善的過程數(shù)據(jù)支撐，對這部分?jǐn)?shù)據(jù)做好數(shù)據(jù)脫敏與去標(biāo)識化處理，必要時可考慮隔離部署與端到端加密技術(shù)的應(yīng)用，并做好數(shù)據(jù)訪問日志審計(jì)與可追溯機(jī)制。針對不同分級數(shù)據(jù)，需要權(quán)衡隱私保護(hù)與數(shù)據(jù)透明之間的關(guān)系，使其符合國內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)；指導(dǎo)企業(yè)應(yīng)對國際客戶的相關(guān)材料申報要求，防范數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)過程關(guān)鍵信息泄露。
3. 在實(shí)踐方面，搭建面向企業(yè)的碳核算能力提升與碳足跡數(shù)據(jù)管理賦能服務(wù)體系
從重點(diǎn)高校已開設(shè)的LCA、碳核算方法、碳中和能力提升等相關(guān)課程中，篩選建設(shè)“雙碳”教學(xué)資源共享課程，設(shè)計(jì)模塊化碳足跡核算系列課程，通過線上與線下融合，面向企業(yè)開展全生命周期環(huán)境影響評價和技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析方法培訓(xùn)。建立和健全政府主導(dǎo)的公益性碳足跡培訓(xùn)服務(wù)體系，幫助企業(yè)樹立“碳”信心，扭轉(zhuǎn)企業(yè)面對碳足跡“不愿做、不敢做、不會做”的局面，形成“主動做，敢于做，做得好”的良好氛圍，推動企業(yè)自下而上筑牢碳足跡核算實(shí)力和數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。在知識培訓(xùn)的基礎(chǔ)上，依據(jù)企業(yè)碳足跡變化趨勢的縱向?qū)Ρ扰c橫向?qū)?biāo)，依托智能化數(shù)字化碳管理平臺、碳核算與減排路徑優(yōu)化等碳足跡服務(wù)體系提升企業(yè)的碳管理能力，梳理薄弱環(huán)節(jié)，深挖降碳潛力，賦能企業(yè)形成良性碳管理循環(huán)?？紤]到實(shí)踐中各行業(yè)企業(yè)種類廣、數(shù)量多的挑戰(zhàn)，依托行業(yè)協(xié)會組織等的“產(chǎn)學(xué)研”平臺，率先從大宗基礎(chǔ)原材料行業(yè)入手組織系統(tǒng)培訓(xùn)。基于本研究提出的碳足跡核算技術(shù)路徑，可考慮與行業(yè)龍頭企業(yè)合作構(gòu)建企業(yè)產(chǎn)品碳足跡核算平臺與管理系統(tǒng)，持續(xù)跟蹤改進(jìn)形成定期評估與反饋機(jī)制，逐步擴(kuò)大碳足跡服務(wù)體系的覆蓋范圍，為下游以此為原料的生產(chǎn)企業(yè)和終端消費(fèi)品行業(yè)的碳足跡核算奠定基礎(chǔ)。
注：本文內(nèi)容呈現(xiàn)略有調(diào)整，若需可查看原文。
