LCA評價(jià)方法在汽車產(chǎn)品中的應(yīng)用現(xiàn)狀分析

1、LCA評價(jià)方法在汽車產(chǎn)品中的應(yīng)用現(xiàn)狀摘要：本文介紹了生命周期評價(jià)LCA(life cycle assessment)的起源和發(fā)展、定義和意義及實(shí)施步驟。論述了LCA 在汽車上的具體應(yīng)用現(xiàn)狀，并簡要指出汽車LCA 存在的一些問題。關(guān)鍵詞：生命周期評價(jià) 汽車產(chǎn)品 應(yīng)用 問題 Abstract: This paper described the origin,development,definition and implementation steps of Life Cycle Assessment.Discussed LCA specific application status in auto

2、motive products,and briefly point out some problems exist in automotive products LCA.Keyword: LCA automotive products application problem1 生命周期評價(jià)簡介1.1 生命周期評價(jià)的起源和發(fā)展 生命周期評價(jià)，最初應(yīng)用可追溯到1969年美國可口可樂公司對不同飲料容器的資源消耗和環(huán)境釋放所作的特征分析。1990年由“國際環(huán)境毒理學(xué)會與化學(xué)學(xué)會(Society of Environment Toxicology and Chemistry，SETAC)”首次主持召開了

3、有關(guān)生命周期評價(jià)的國際研討會。該會議首次提出了“生命周期評價(jià)”的概念。在以后的幾年里，該組織對生命周期評價(jià)從理論到方法上進(jìn)行了廣泛的研究。1993年國際標(biāo)準(zhǔn)化組織開始起草ISO14000國際標(biāo)準(zhǔn)，正式將生命周期評價(jià)納入該體系。各種具有用戶友好界面的LCA軟件和數(shù)據(jù)庫紛紛推出，促進(jìn)了LCA的全面應(yīng)用。經(jīng)過20多年實(shí)踐，生命周期評價(jià)方法論的國際標(biāo)準(zhǔn)化取得了重要進(jìn)展。1997年國際標(biāo)準(zhǔn)組織推出ISO14040標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境管理生命周期評價(jià)目標(biāo)與范圍確定，清單分析。2000年，IS014042環(huán)境管理生命周期評價(jià)生命周期影響評價(jià)，IS014043環(huán)境管理生命周期評價(jià)生命周期解釋。我國相繼推出GB/T2404

4、0-1999環(huán)境管理生命周期評價(jià)原則與框架、GB/T24041-2000環(huán)境管理生命周期評價(jià)目的與范圍確定和清單分析、GB/T24042-2002環(huán)境管理生命周期評價(jià)生命周期影響評價(jià)、GB/T24043-2002環(huán)境管理生命周期評價(jià)生命周期解釋、GB/T24044-2008環(huán)境管理生命周期評價(jià)要求與指南。目前，生命周期評價(jià)的主流軟件有SimaPro、Gabi、Athena、Ecomanager、Team、Boustead Model和Umberto等。1.2 生命周期評價(jià)的定義和意義 SETAC將生命周期評價(jià)定義為：“生命周期評價(jià)是一種對產(chǎn)品、生產(chǎn)工藝以及活動對環(huán)境的壓力進(jìn)行評價(jià)的客觀過程，它

5、是通過對能量和物質(zhì)利用以及由此造成的環(huán)境廢物排放進(jìn)行辨識和量化來進(jìn)行的，其目的在于評估能量和物質(zhì)利用以及廢物排放對環(huán)境的影響，尋求改善環(huán)境影響的機(jī)會。這種評價(jià)貫穿于產(chǎn)品、工藝和活動的整個(gè)生命周期，包括原材料提取與加工，產(chǎn)品制造、運(yùn)輸及銷售、產(chǎn)品的使用、再利用及維護(hù)，廢物循環(huán)及最終廢物棄置1.。生命周期評價(jià)是對產(chǎn)品或服務(wù)“從搖籃到墳?zāi)埂钡娜^程的評價(jià)；是一種系統(tǒng)性的、定量化的評價(jià)方法；是一種充分重視環(huán)境影響的評價(jià)方法；同時(shí)也是一種開放性的評價(jià)體系。生命周期評價(jià)有助于企業(yè)在產(chǎn)品開發(fā)中選擇有利于環(huán)境的綠色工藝；有助于企業(yè)實(shí)施生態(tài)效益計(jì)劃，促進(jìn)企業(yè)可持續(xù)發(fā)展；能夠幫助企業(yè)有步驟、有計(jì)劃地實(shí)施清潔生產(chǎn)；

6、可以成為政府部門制定環(huán)境政策和建立環(huán)境產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的依據(jù)；優(yōu)化政府的能源、運(yùn)輸和廢物管理方案；可以對市場營銷進(jìn)行引導(dǎo)、指導(dǎo)“綠色營銷”和“綠色消費(fèi)”。1.3 生命周期評價(jià)實(shí)施步驟 ISO14040標(biāo)準(zhǔn)將LCA的實(shí)施步驟分為目的與范圍的確定、清單分析、影響評價(jià)和結(jié)果解釋四個(gè)階段(如圖1所示)。指導(dǎo)應(yīng)用：產(chǎn)品開發(fā)和優(yōu)化戰(zhàn)略規(guī)劃制定公共政策開拓市場其它 結(jié)果解釋目的與范圍的確定清單分析影響評價(jià) 圖1 LCA實(shí)施步驟 1) 目的與范圍的確定：這是LCA的第一步，要清楚地說明開展此項(xiàng)生命周期評價(jià)的目的和原因，以及研究結(jié)果的可能應(yīng)用領(lǐng)域。包括：定義所研究的系統(tǒng)、確定系統(tǒng)邊界、說明數(shù)據(jù)要求、指出重要假設(shè)和限制等

7、。目的與范圍的確定將直接影響到整個(gè)評價(jià)工作程序和最終的研究結(jié)論2。 2) 清單分析：對一種產(chǎn)品、工藝和活動在其整個(gè)生命周期內(nèi)的能量與原材料需要量，以及對環(huán)境的排放量進(jìn)行以數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的客觀量化過程。清單分析開始于原材料的獲取，中間過程包括生產(chǎn)制造、輸配、使用消費(fèi)、回收利用，結(jié)束于產(chǎn)品的最終處置3。 3) 影響評價(jià)：對清單分析階段所識別的環(huán)境影響進(jìn)行定量或定性的表征評價(jià)，即確定產(chǎn)品系統(tǒng)的物質(zhì)、能量交換對外部環(huán)境的影響。影響評價(jià)包括：分類，特征化，量化。分類是將LCI 中的輸入和輸出數(shù)據(jù)歸到不同的環(huán)境影響類型的過程。特征化是將每一個(gè)影響類目中的不同物質(zhì)轉(zhuǎn)化和匯總成為統(tǒng)一的單元。量化是確定不同環(huán)境類型

8、的相對貢獻(xiàn)大小或權(quán)重，以期得到總的環(huán)境影響水平的過程。 4) 結(jié)果解釋：根據(jù)規(guī)定的目的和范圍，綜合考慮清單分析和影響評價(jià)提供的信息，尋求產(chǎn)品、工藝或活動的整個(gè)生命周期內(nèi)減少能源消耗、原材料使用以及污染排放的可能，從而形成結(jié)論并提出建議。1.4汽車產(chǎn)品生命周期評價(jià)的特點(diǎn)和研究現(xiàn)狀 汽車產(chǎn)品的生命周期評價(jià)可以在多個(gè)層次上進(jìn)行，包括生產(chǎn)工藝LCA、零部件LCA和整車的LCA等。其中整車的LCA最復(fù)雜，也最具代表性。汽車作為一種復(fù)雜的工業(yè)產(chǎn)品，在原材料加工階段使用多種工業(yè)材料：制造過程分布在多個(gè)廠家；使用周期比較長。因此，汽車的LCA具有過程復(fù)雜、數(shù)據(jù)收集難度大、生命周期階段不完整等特點(diǎn)。另外在我國進(jìn)

9、行汽車產(chǎn)品生命周期評價(jià)，還要考慮資源利用和環(huán)境狀況開發(fā)適合中國國情的汽車LCA方法。作為IS014000系列中的一個(gè)非常重要的環(huán)境管理工具，汽車LCA得到國際汽車產(chǎn)業(yè)界、學(xué)術(shù)界的極大關(guān)注和高度重視。1993年以后。世界各國的許多研究機(jī)構(gòu)(如SETAC、丹麥技術(shù)大學(xué)的生命周期研究中心LCC等)都建立了許多工作組從事有關(guān)LCA的方法研究開發(fā)了近20種LCA工具或者方法。一些跨國汽車公司也在積極開展汽車生命周期評價(jià)研究以應(yīng)對未來針對汽車的生態(tài)標(biāo)志標(biāo)準(zhǔn)、綠色采購政策，以及進(jìn)行原材料的選擇和市場宣傳。奔馳汽車公司針對本公司的汽車產(chǎn)品開發(fā)了DaimlerBenz工具，該工具全量化且完全具有環(huán)境影響評估功能

10、，并且進(jìn)行了空氣清潔器的生命周期評價(jià)示范研究：菲亞特集團(tuán)進(jìn)行了汽車發(fā)動機(jī)生命周期評價(jià)示范研究；沃爾沃汽車公司進(jìn)行了生命周期評價(jià)方法論研究，并與瑞典工業(yè)聯(lián)盟和瑞典環(huán)境協(xié)會合作對沃爾沃汽車進(jìn)行了生命周期評價(jià)。在歐盟國際合作項(xiàng)目的支持下，中國科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心開展了LCA理論與方法的研究，用于國內(nèi)轎車生命周期評價(jià)研究。2.汽車生命周期評價(jià)的技術(shù)框架與應(yīng)用研究 進(jìn)行汽車LCA，就是按照LCA的技術(shù)框架。結(jié)合汽車的特點(diǎn)，選擇合適的評價(jià)工具來實(shí)施。2.1定義目的和確定范圍 從企業(yè)的角度講。汽車LCA的目的是為了分析汽車產(chǎn)品生命周期中的資源、能源利用和環(huán)境排放狀況并且提出改進(jìn)措施也可以通過和其他品牌的汽

11、車LCA進(jìn)行比較，生產(chǎn)更加環(huán)境友好的汽車產(chǎn)品，提高市場競爭力；從政府的角度講可以為授予汽車“綠色”環(huán)境標(biāo)志提供理論依據(jù)，并且制定汽車環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)和政策。評價(jià)范圍的確定應(yīng)該包括： (1)確定并且描述進(jìn)行LCA的汽車的參數(shù)特征，確定評價(jià)的功能單位，即l輛該型號的汽車。 (2)確定汽車的生命周期階段和各階段的邊界。由于我國目前汽車報(bào)廢回收階段的數(shù)據(jù)獲取難度大，數(shù)據(jù)質(zhì)量難以保證，可以將這個(gè)生命周期階段省略。汽車的生命周期包括原材料生產(chǎn)(包含汽油生產(chǎn))、汽車制造、汽車使用3個(gè)階段。原材料生產(chǎn)階段的系統(tǒng)邊界需要指出能源、原材料生產(chǎn)的工藝過程，物耗、能耗、廢棄物排放的評價(jià)指標(biāo)：汽車制造階段的評價(jià)邊界需要確定整車

12、組裝過程，一級配套件的制造或組裝過程二級配套件的類別；汽車使用階段的評價(jià)邊界需要確定該類型汽車的用途、使用狀況、養(yǎng)護(hù)狀況、壽命等。 (3)數(shù)據(jù)獲取方式、質(zhì)量要求和分配原則。2.2清單分析 清單分析是LCA技術(shù)中發(fā)展最成熟的一個(gè)部分，理論性不強(qiáng)，主要是數(shù)據(jù)收集工作。汽車的清單分析繁瑣而耗時(shí)，是生命周期評價(jià)的基礎(chǔ)工作，為汽車產(chǎn)品環(huán)境影響評價(jià)提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。清單分析用于汽車3個(gè)生命周期階段的能量、原料消耗量，以及廢棄的排放的量化分析。即從汽車的3個(gè)生命周期階段按照系統(tǒng)邊界確定的評價(jià)范圍，確定各項(xiàng)評價(jià)指標(biāo)的數(shù)據(jù)。 (1)原材料生產(chǎn)階段。能源包括電力、煤炭、和汽油；原材料包括鋼材、鑄鐵、鋁合金、銅、塑料、

13、橡膠、玻璃等；廢棄物的種類繁多，分為廢水、廢氣和固體廢物三類，每類包括一些統(tǒng)計(jì)項(xiàng)目，比如廢氣包括煙塵、HCHO、CO、NOx、CO2、硫化氫等20多個(gè)項(xiàng)目。由于原材料屬于社會共用資源，這些數(shù)據(jù)的獲取需要查閱國家、行業(yè)、企業(yè)的各種年鑒、統(tǒng)計(jì)報(bào)表，某些國內(nèi)沒有統(tǒng)計(jì)的項(xiàng)目可以采用國外公布的平均值。 (2)制造階段。需要按照數(shù)據(jù)獲取的方便和汽車的生產(chǎn)組織狀態(tài)對汽車的結(jié)構(gòu)進(jìn)行劃分，然后設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)調(diào)查表格并且由各分廠分車間進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，最后按照一定的數(shù)據(jù)分配原則進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。進(jìn)行制造階段的清單分析，必須采用生產(chǎn)廠家的實(shí)際生產(chǎn)數(shù)據(jù)。由于轎車制造階段所涉及的能源、資源消耗和三廢排放數(shù)據(jù)幾乎全是汽車制造商所有，而汽車

14、屬于技術(shù)含量高、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、數(shù)據(jù)保密性強(qiáng)的產(chǎn)品，這就需要汽車制造商高層的支持和配合。 (3)使用階段。汽車使用階段的能源消耗是汽油。這就需要根據(jù)汽車的用途、使用狀況、壽命，結(jié)合生產(chǎn)廠家提供的油耗標(biāo)準(zhǔn)和使用實(shí)際，確定汽車從上路到報(bào)廢階段的耗油量。物料消耗是指零部件的保養(yǎng)和維修、潤滑油消耗、輪胎消耗等。環(huán)境排放是指汽車尾氣排放和燃油揮發(fā)帶來的大氣污染以及洗車和維修過程中的一些污染排放。 (4)數(shù)據(jù)的匯總分析。確定汽車3個(gè)生命周期階段的能量消耗總量及生命周期分布狀況，資源消耗總量及生命周期分布狀況，以及各污染排放物的總量及生命周期分布狀況。 3. 汽車能源、環(huán)境評價(jià)工具的開發(fā)及全生命周期理論的應(yīng)用 隨

15、著對汽車與能源、環(huán)境關(guān)系認(rèn)識的進(jìn)一步向縱深發(fā)展，LCA 已成為支持汽車工業(yè)可持續(xù)發(fā)展決策的有力手段之一，在這方面比較典型的是美國阿岡國家實(shí)驗(yàn)室的GREET 模型，該模型的優(yōu)勢在于對不同能源產(chǎn)品、汽車類型等進(jìn)行了詳細(xì)分類，通過輸入相關(guān)數(shù)據(jù)，可對不同汽車類型的能耗和排放分別進(jìn)行計(jì)算。其不足之處在于，沒有把能源與排放置于同一量綱下進(jìn)行轉(zhuǎn)化，也沒有對經(jīng)濟(jì)體各個(gè)部門的相互關(guān)聯(lián)以及對全社會的影響等因素考慮其中。一些跨國汽車公司也在積極開展汽車生命周期評價(jià)研究，以應(yīng)對未來針對汽車的生態(tài)標(biāo)志標(biāo)準(zhǔn)、綠色采購政策，以及進(jìn)行原材料的選擇和市場宣傳。奔馳汽車公司針對本公司的汽車產(chǎn)品開發(fā)了DaimlerBenz 工具，

16、該工具全量化且完全具有環(huán)境影響評估功能，并且進(jìn)行了空氣清潔器的生命周期評價(jià)示范研究。菲亞特集團(tuán)進(jìn)行了汽車發(fā)動機(jī)生命周期評價(jià)示范研究。沃爾沃汽車公司進(jìn)行了生命周期評價(jià)方法論研究，并與瑞典工業(yè)聯(lián)盟和瑞典環(huán)境協(xié)會合作對沃爾沃汽車進(jìn)行了生命周期評價(jià)45。 近年來，國內(nèi)的科研機(jī)構(gòu)和學(xué)者也做了一定的研究：上海交通大學(xué)、中國汽車技術(shù)研究中心、清華大學(xué)、湖南大學(xué)、中國科學(xué)院、同濟(jì)大學(xué)、重慶大學(xué)等均有不同側(cè)重的研究成果，如中國科學(xué)院環(huán)境研究所開發(fā)了AGP(Assessment for Green Product)， 將Input-Output 分析方法引入全生命周期評價(jià)中，建立了Hybrid LCA 評價(jià)方法。

17、清華大學(xué)開發(fā)了綠色度生命周期分析系統(tǒng)GPLCAS 等。4. 汽車全生命周期評價(jià)方法與評價(jià)理論的改進(jìn) 從研究內(nèi)容來看，主要集中在兩個(gè)方面：一是從用戶的視角對某一產(chǎn)品的能耗排放進(jìn)行評價(jià)，該類研究成果豐富；二是對某一階段的節(jié)能減排績效進(jìn)行實(shí)證分析。在對能源與排放影響因子進(jìn)行分析時(shí)，主要使用了包絡(luò)數(shù)據(jù)分析法(DEA)、指數(shù)分解分析法(IDA)、結(jié)構(gòu)分解分析法(SDA)等。盡管學(xué)者們使用的研究方法不同，但其研究側(cè)重點(diǎn)主要集中于指標(biāo)體系的創(chuàng)新，集中于對已開發(fā)或開發(fā)中技術(shù)的性能指標(biāo)進(jìn)行評價(jià)，而未考慮汽車技術(shù)變革對汽車能耗和排放的影響，尤其是對汽車回收利用階段能耗和排放的影響分析和預(yù)測鮮有涉及。清華大學(xué)李顯君

18、根據(jù)分析重點(diǎn)和評估對象，將汽車LCA 分為以下三類6：第一，回顧型LCA和預(yù)測型LCA。第二，物料生命周期評價(jià)方法與產(chǎn)品生命周期評價(jià)方法。第三，IVL沃爾沃的EPS 方法。環(huán)境優(yōu)先策略(Environmental Priority Strategies，EPS)系統(tǒng)是一個(gè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)分析工具，目標(biāo)是讓設(shè)計(jì)人員選擇那些環(huán)境影響最小的零部件。EPS 最大的特點(diǎn)是對環(huán)境評價(jià)實(shí)現(xiàn)了量化處理，對汽車產(chǎn)品生命周期的評估具有很強(qiáng)的應(yīng)用價(jià)值。但是，EPS 的環(huán)境指數(shù)是否精確，目前還難以證明。5. 生命周期評價(jià)在戰(zhàn)略決策中的應(yīng)用 大量學(xué)者開展的相關(guān)研究證明了生命周期評價(jià)在政府、企業(yè)戰(zhàn)略決策上的重要性， 如Jason

19、 (2000)利用可持續(xù)發(fā)展指標(biāo)來改進(jìn)不確定條件下的多目標(biāo)環(huán)境決策的制定；Janssen (2006)發(fā)現(xiàn)戰(zhàn)略政策的制定和經(jīng)常使用的市場滲透率指標(biāo)(如汽車銷售量和基礎(chǔ)設(shè)施的發(fā)展)存在很大的時(shí)滯，從而限制了決策者評估他們策略所取得的企業(yè)績效的能力。Frenken(2004)認(rèn)為不同技術(shù)與組織之間的競爭對節(jié)能汽車的發(fā)展具有積極意義，政府在制定汽車節(jié)能科技戰(zhàn)略時(shí)不應(yīng)過早鎖定某項(xiàng)優(yōu)勢技術(shù)，Kent(2006)認(rèn)為生物乙醇能否成功用于能源主要的影響因素就是政府的支持，其中對生物燃料產(chǎn)品進(jìn)行稅收優(yōu)惠政策能起到極大的激勵(lì)作用，孫林等(2006)利用CGE 模型對中國已實(shí)施的乘用車耗油量限制政策、乘用車消費(fèi)稅修訂政策以及燃油稅政策、環(huán)保車補(bǔ)貼政策和將這些政策整合在一起的綜合政策進(jìn)行了情景實(shí)證分析。6.存在的問題 在方法上，汽車LCA目前還存在以下不足：系統(tǒng)邊界的設(shè)置、數(shù)據(jù)收集渠道和影響類型的選擇存在主觀性；用于清單分析和評價(jià)環(huán)境影響的模型具有局限性；數(shù)據(jù)完整性和精度有限，一個(gè)完整的汽車LCA方案研究需要10萬個(gè)數(shù)據(jù)，這就不可避免的會產(chǎn)生數(shù)據(jù)資料的可得性問題；在實(shí)際應(yīng)用方面，目前完成費(fèi)用較高，時(shí)間花費(fèi)長完成汽車