生命周期评估（LCA）：定义、步骤及可靠的碳数据数据库

什么是生命周期评估？

生命周期评估（LCA）是一种基于标准的系统化方法，用于量化产品、工艺或服务在其整个生命周期内对环境的影响。该方法遵循国际标准 ISO 14040 和 ISO 14044，这两项标准界定了其框架。

“生命周期”一词涵盖从原材料开采（“摇篮”）到制造、运输、使用以及报废（“坟墓”）的全部过程。除非明确排除，否则没有任何环节被排除在外。

需要了解的是，生命周期评估（LCA）可以评估多个环境影响类别，包括气候、水资源、人类健康、人体毒性及土地利用。然而，在碳市场中，关注点几乎总是集中在产生碳足迹或 碳强度评分的温室气体排放上。

如需了解生命周期评估（LCA）与碳足迹之间的具体关联，请参阅我们的专题文章。

为何生命周期评估（LCA）如今至关重要：从学术工具到市场基础设施

生命周期评估（LCA）过去只是一项学术研究。如今，它已成为商业基础设施。

CBAM要求对进口商品提供基于生命周期评估（LCA）得出的嵌入式排放量数据。LCFS根据生命周期评估计算出的路径碳强度分配信用额度。CORSIA、RED II和RFNBO对符合条件的燃料和原料规定了生命周期评估要求。如果您从事大宗商品的生产、采购、交易或投资，生命周期评估方法将决定您的合规成本、信用收入以及供应商的竞争力。

关键在于，生命周期评估（LCA）的可靠性完全取决于其中做出的选择。边界定义、数据来源和分配方法可能会使碳强度评分产生30%至50%的波动。了解这些选择——以及从业者是如何做出这些选择的——将确保您不会被原始数据所误导。

步骤 1：明确要衡量的内容及其边界

每次生命周期评估（LCA）都始于范围界定决策，这一决策将影响后续的所有环节。因此，生命周期评估的第一步对其成功至关重要。具体操作方法如下：

选择您的功能单元

功能单位就是你所测量的“每”的单位，也就是结果的分母。例如：1 MJ 的供应燃料、1 公吨的水泥、1 kg 的氢气以及 1 kWh 的电网电力。

所选的功能单位至关重要，因为它决定了可比性。例如，由于柴油和乙醇的能量密度不同，因此无法以每升为单位进行比较。因此，在 《低碳燃料标准》（LCFS）和《可再生能源指令II》（RED II）下，燃料的标准单位是“每兆焦耳”，这将确保您的生命周期评估（LCA）具有实用价值。

划定系统边界

边界的选择是您在开展生命周期评估（LCA）过程中将做出的影响最为深远的决定。这是因为边界界定了评估范围的包含与排除。常见的边界类型包括：

• “从摇篮到工厂大门”：这种边界类型涵盖从原材料开采到生产的整个过程。这是工业大宗商品的标准，因为《碳边境调整机制》（CBAM）将其作为合规要求。
• “从摇篮到坟墓”：这种边界类型涵盖了从原材料开采到报废处置的整个过程。这是 ISO 14040/14044 标准定义的概念性默认边界，也是最全面的选项。但合规计划通常会规定更窄的边界，以适应其具体情况。
• “油井到车轮”（Well-to-Wheel）：这种边界类型专门针对燃料，涵盖从开采到燃烧的全过程。它是遵循《低碳燃料标准》（LCFS）及类似标准的交通运输领域的标准。
• “门到门”：这种边界类型属于单个工艺步骤。它对于设施级热点分析很有用，但无法帮助您确保组织符合合规要求。

同一产品在不同的核算边界下，其碳强度数据可能存在显著差异。例如， 水泥生产商的“厂门到厂门”碳强度不包括上游采矿和下游运输环节；而其“摇篮到厂门”碳强度则包含原材料开采环节。与此同时，生物燃料的“油井到加油站”碳强度数据不包括燃烧环节，而“油井到车轮”碳强度数据则包含该环节。

如您所见，弄清楚哪些边界适用于您的合规情境至关重要——至少如果您想得出一个可信的评估结果的话。一旦明确了边界，您就可以自问：“我需要哪些数据，这些数据又来自哪里？”

第 2 步：建立库存：数据方面的挑战

生命周期库存分析（LCI）阶段是实际工作开展的环节，也是确保最终结果准确性的关键环节。让我们确保您能正确完成这一部分：

库存记录的内容

该清单记录了边界内的所有投入和产出：原材料；按来源划分的能源消耗；用水；运输（包括距离、运输方式和燃料）；工艺排放；废物；以及副产品。

数据收集阶段的详细程度取决于您所评估的产品以及您所选定的边界条件。以水泥的生命周期评估（LCA）为例，该阶段需收集熟料比例、燃料组合、区域电网用电量、掺合料（SCM）类型、运输距离以及废物流等数据。

对于燃料的生命周期评估（LCA），其涵盖原料种植的投入（如化肥、灌溉和机械设备）、开采、精炼能耗，以及（若评估边界包含该环节）燃烧过程。对于氨的生命周期评估（LCA），其涵盖生产路径（如蒸汽甲烷重整、电解或以煤为原料的方法）、 制氢能耗及能源来源、哈伯-博世法（Haber-Bosch）工艺的投入，以及碳捕获率（如适用）。

当清单与技术系统相一致时，最终的碳强度评分会更加准确。

一手数据与二手数据：准确性权衡

您应在需要评估的具体设施中收集原始数据。这是金标准。

毕竟，如果你掌握了A工厂的确切燃料消耗量、用电量和排放量，你的生命周期评估（LCA）将如实反映A工厂的实际环境表现，而不是一个模糊的估计值或行业平均水平。

二手数据来源于生命周期评估（LCA）数据库，包括行业平均值、区域替代指标以及模型估算值。当无法获得一手数据时，二手数据可填补数据空白，例如在估算上游开采过程、各区域电力系统能源结构中的能源消耗以及/或运输流程时。

一手数据与二手数据的结合至关重要。如果您的设施连接在特定的区域电网运行，却使用电网电力的数据库平均值，可能会导致结果出现30%至50%的偏差。归根结底，针对您所控制的流程使用一手数据，将使生命周期评估（LCA）更加准确。因此，应尽量使用一手数据来确定贵组织的环境足迹。

第 3 步：评估影响：将数据转化为碳排放量

生命周期影响评估（LCIA）是该流程的第三阶段，也是库存数据转化为可用结果的环节。如果你曾疑惑“什么是生命周期影响评估？”，它其实就是将收集到的数据转换为标准化的影响评分。

LCIA 的运作原理是将特征化因子应用于清单中的每一项排放或资源流。就气候变化而言，每种温室气体（如 CO2、CH4、N2O 和 HFCs）都会乘以其全球变暖潜能值（GWP），然后将这些数值相加，从而得出一个 CO2e 数值。

GWP100（规定的时间跨度为100年）是大多数方案的合规标准。GWP20（规定的时间跨度为20年）通常用于甲烷排放量较高的工艺，因为它更能反映甲烷在短期内更显著的增温影响。

LCIA 的结果要么是碳足迹（即一个绝对数值），要么是碳强度指标（即按功能单位标准化后的数值——gCO2e/MJ、tCO2e/吨）。

完成第三步后，您已经获得了所需的所有数据。但在使用这些数据之前，您需要解决LCA中最具争议的问题：如何处理副产品？

分配方法

大多数生产流程都会生产多种产品。

例如，许多生物燃料炼油厂生产燃料、动物饲料和甘油。大多数水泥厂生产熟料和余热。而石油炼油厂则生产汽油、柴油、煤油和石脑油。

生命周期评估的分配方法决定了如何将环境负荷在这些副产品之间进行分配。请务必谨慎。所选方法可能会对碳强度评分产生巨大影响。

• 质量分配法：该方法根据各共产物的质量来分配环境影响。该方法虽然简单，但在共产物的价值或能量含量差异很大时，结果容易出现偏差。例如，如果产出质量的90%是低价值的副产品，则主产品会显得人为地“清洁”。
• 能源分配法：该方法根据能量含量来划分环境影响。这是《低碳燃料标准》（LCFS）下针对燃料的标准方法，对于能源产品而言，它比质量分配法更为合适。不过，能源分配法并未反映大多数组织的经济现实。
• 经济分配法：该方法根据市场价值对影响进行分配。因此，它既反映了商业现实，但也使环境评估结果受到价格波动的影响。同一项生命周期评估（LCA）可能会得出不同的碳足迹，这取决于对副产品进行定价的时间点。
• 系统扩展（替代法）：该方法完全避免了配额分配。边界范围扩大至涵盖被副产品所替代的常规产品，并据此对该系统进行配额核算。该方法在方法论上十分优雅，但其结果取决于对被替代产品的假设。值得注意的是，《RED II》允许在某些生物燃料生产路径中采用此方法。

您的分配方法很重要，因为每种方法得出的碳强度评分各不相同。

在能源分配（LCFS）机制下，同一条大豆生物柴油生产路径产生的碳强度约为40 gCO2e/MJ；而在系统扩展（RED II）机制下，则约为30 gCO2e/MJ。对于同一物理产品而言，这一差异高达25%，且完全由方法选择所致。对于 同时参与这两个计划 以获取碳信用的燃料供应商而言，这一差距意味着能否合规与面临监管问题之间的区别。

说到合规，不同的合规机制规定了不同的方法。《低碳燃料标准》（LCFS）要求进行能源分配，《可再生能源指令II》（RED II）允许系统扩容，而《碳边境调整机制》（CBAM）则采用直接设施计量。在多个机制下开展业务的生产商需要了解，在每种方法下其结果会发生怎样的变化。

实践中优质的生命周期评估（LCA）应具备哪些特征

与您的生命周期影响评估（LCIA）相关的输入和输出数据，其价值完全取决于您对其的解读。换言之，一份可信的生命周期评估（LCA）所做的远不止是提供一个最终数值。

• 重点分析：您的生命周期评估（LCA）应确定哪些生命周期评估阶段对总体影响的贡献最大。如果某产品的碳足迹有70%来自某个阶段，您就应将大部分减碳工作及数据质量投入集中在该领域。
• 敏感性分析：您的生命周期评估（LCA）还应改变关键假设（如电网能源结构、运输距离和分配方法），以检验各项假设对最终结果的影响。如果某个参数发生10%的变化，导致结果发生30%的变动，则该结论的可靠性较低。研究报告应明确指出这一点。
• 数据质量评估：生命周期评估（LCA）应明确清单中哪些部分依赖于设施的一手数据，哪些部分依赖于数据库估算，并指出薄弱环节所在。
• 批判性审查：最后，您的生命周期评估（LCA）应包含一项批判性审查，这是 ISO 14040 标准对比较性声明的要求。如果您的生命周期评估声称您的产品比竞争对手的产品更低碳，则需要进行独立验证，而不仅仅是自我申报的审查。

生命周期评估示例：两种氨生产路径

为了使整个过程更加具体，不妨考虑一个以1吨 氨为功能单位、采用“从摇篮到工厂大门”系统边界的简化比较性生命周期评估（LCA）：

• 灰色氨（天然气路径）：该清单涵盖了含甲烷泄漏的天然气开采、管道运输、蒸汽甲烷重整以及哈伯-博世合成过程。 LCIA将来自重整过程的二氧化碳、甲烷泄漏、一氧化二氮以及电力投入合并计算为二氧化碳当量（CO2e）总值。计算结果显示，碳强度评分介于1.8至2.5吨CO2e/吨之间。此外，重整过程是将化石原料转化为氢气，因此是导致碳排放的主要“热点”来源。
• 绿色氨（可再生电解路径）：本清单涵盖可再生电力生产、水电解制氢以及哈伯-博世合成工艺。 该过程不涉及化石原料或重整反应。因此，生命周期内的能源投入仅限于可再生电力和哈伯-博世工艺，碳强度得分在0.3–0.6 tCO2e/吨之间。此外，主要的碳排放热点转移到了电力来源，这也正是可再生能源组合比例至关重要的原因。

正是这些差异使得碳分级大宗商品市场成为可能，也说明了为何比较需要采用标准化方法。如果没有可比的设施级生命周期评估（LCA）数据，买家就无法可靠地区分这些路径，也无法核实生产商的声明。

Sylvera 的Sylvera

Sylvera 的碳强度评估，正是将生命周期评估（LCA）方法论融入可扩展、具备决策级别的市场基础设施所形成的成果。 

使用Sylvera，您将获得：

• 一个专有且与机制无关的框架： Sylvera 在设施层面 针对氢气、氨、水泥、石油、钢铁、化肥等 低碳商品，应用一套标准化且独立的生命周期评估（LCA）框架。每次评估都会根据数据可用性给出一个可信度评分。这样，买家和生产商就能准确了解这些数据的可信程度。
• 基于单一数据输入的多机制输出：不同的合规机制对生命周期评估（LCA）有不同的要求。Sylvera框架基于我们自己的标准化方法以及CBAM、欧盟碳交易体系（EU ETS）、低碳燃料标准（LCFS）等具体合规机制，仅凭单一数据输入即可生成碳强度评分。这使生产商能够证明其在各合规机制下的合规性，同时让买家能够根据不同情境采用相应的方法对设施进行比较。
• 独立第三方评估： Sylvera作用与 ISO 14040 标准对比较性声明所要求的独立批判性审查相一致。当生产商进行自我申报时，他们往往主导着叙事。我们独立、以科学为导向的评估为买家和投资者提供了值得信赖的视角，该评估秉承了支撑我们碳信用评级体系的同样严谨标准，只是将其应用于实物大宗商品领域。

此外Sylvera “商品洞察”服务为 所有经评估的设施 提供 市场层面的碳强度数据。因此，买家可以真正实现“同类比较”，生产商能够凭借可信的第三方证据证明其碳差异化优势，而合规决策则基于经得起推敲的生命周期评估（LCA）数据。简而言之，我们的平台为所有市场参与者创造了双赢局面。

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