LCA评价方法在汽车产品中的应用现状分析

1、LCA评价方法在汽车产品中的应用现状摘要：本文介绍了生命周期评价LCA(life cycle assessment)的起源和发展、定义和意义及实施步骤。论述了LCA 在汽车上的具体应用现状，并简要指出汽车LCA 存在的一些问题。关键词：生命周期评价 汽车产品 应用 问题 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 生命周期评价简介1.1 生命周期评价的起源和发展 生命周期评价，最初应用可追溯到1969年美国可口可乐公司对不同饮料容器的资源消耗和环境释放所作的特征分析。1990年由“国际环境毒理学会与化学学会(Society of Environment Toxicology and Chemistry，SETAC)”首次主持召开了

3、有关生命周期评价的国际研讨会。该会议首次提出了“生命周期评价”的概念。在以后的几年里，该组织对生命周期评价从理论到方法上进行了广泛的研究。1993年国际标准化组织开始起草ISO14000国际标准，正式将生命周期评价纳入该体系。各种具有用户友好界面的LCA软件和数据库纷纷推出，促进了LCA的全面应用。经过20多年实践，生命周期评价方法论的国际标准化取得了重要进展。1997年国际标准组织推出ISO14040标准环境管理生命周期评价目标与范围确定，清单分析。2000年，IS014042环境管理生命周期评价生命周期影响评价，IS014043环境管理生命周期评价生命周期解释。我国相继推出GB/T2404

4、0-1999环境管理生命周期评价原则与框架、GB/T24041-2000环境管理生命周期评价目的与范围确定和清单分析、GB/T24042-2002环境管理生命周期评价生命周期影响评价、GB/T24043-2002环境管理生命周期评价生命周期解释、GB/T24044-2008环境管理生命周期评价要求与指南。目前，生命周期评价的主流软件有SimaPro、Gabi、Athena、Ecomanager、Team、Boustead Model和Umberto等。1.2 生命周期评价的定义和意义 SETAC将生命周期评价定义为：“生命周期评价是一种对产品、生产工艺以及活动对环境的压力进行评价的客观过程，它

5、是通过对能量和物质利用以及由此造成的环境废物排放进行辨识和量化来进行的，其目的在于评估能量和物质利用以及废物排放对环境的影响，寻求改善环境影响的机会。这种评价贯穿于产品、工艺和活动的整个生命周期，包括原材料提取与加工，产品制造、运输及销售、产品的使用、再利用及维护，废物循环及最终废物弃置1.。生命周期评价是对产品或服务“从摇篮到坟墓”的全过程的评价；是一种系统性的、定量化的评价方法；是一种充分重视环境影响的评价方法；同时也是一种开放性的评价体系。生命周期评价有助于企业在产品开发中选择有利于环境的绿色工艺；有助于企业实施生态效益计划，促进企业可持续发展；能够帮助企业有步骤、有计划地实施清洁生产；

6、可以成为政府部门制定环境政策和建立环境产品标准的依据；优化政府的能源、运输和废物管理方案；可以对市场营销进行引导、指导“绿色营销”和“绿色消费”。1.3 生命周期评价实施步骤 ISO14040标准将LCA的实施步骤分为目的与范围的确定、清单分析、影响评价和结果解释四个阶段(如图1所示)。指导应用：产品开发和优化战略规划制定公共政策开拓市场其它 结果解释目的与范围的确定清单分析影响评价 图1 LCA实施步骤 1) 目的与范围的确定：这是LCA的第一步，要清楚地说明开展此项生命周期评价的目的和原因，以及研究结果的可能应用领域。包括：定义所研究的系统、确定系统边界、说明数据要求、指出重要假设和限制等

7、。目的与范围的确定将直接影响到整个评价工作程序和最终的研究结论2。 2) 清单分析：对一种产品、工艺和活动在其整个生命周期内的能量与原材料需要量，以及对环境的排放量进行以数据为基础的客观量化过程。清单分析开始于原材料的获取，中间过程包括生产制造、输配、使用消费、回收利用，结束于产品的最终处置3。 3) 影响评价：对清单分析阶段所识别的环境影响进行定量或定性的表征评价，即确定产品系统的物质、能量交换对外部环境的影响。影响评价包括：分类，特征化，量化。分类是将LCI 中的输入和输出数据归到不同的环境影响类型的过程。特征化是将每一个影响类目中的不同物质转化和汇总成为统一的单元。量化是确定不同环境类型

8、的相对贡献大小或权重，以期得到总的环境影响水平的过程。 4) 结果解释：根据规定的目的和范围，综合考虑清单分析和影响评价提供的信息，寻求产品、工艺或活动的整个生命周期内减少能源消耗、原材料使用以及污染排放的可能，从而形成结论并提出建议。1.4汽车产品生命周期评价的特点和研究现状 汽车产品的生命周期评价可以在多个层次上进行，包括生产工艺LCA、零部件LCA和整车的LCA等。其中整车的LCA最复杂，也最具代表性。汽车作为一种复杂的工业产品，在原材料加工阶段使用多种工业材料：制造过程分布在多个厂家；使用周期比较长。因此，汽车的LCA具有过程复杂、数据收集难度大、生命周期阶段不完整等特点。另外在我国进

9、行汽车产品生命周期评价，还要考虑资源利用和环境状况开发适合中国国情的汽车LCA方法。作为IS014000系列中的一个非常重要的环境管理工具，汽车LCA得到国际汽车产业界、学术界的极大关注和高度重视。1993年以后。世界各国的许多研究机构(如SETAC、丹麦技术大学的生命周期研究中心LCC等)都建立了许多工作组从事有关LCA的方法研究开发了近20种LCA工具或者方法。一些跨国汽车公司也在积极开展汽车生命周期评价研究以应对未来针对汽车的生态标志标准、绿色采购政策，以及进行原材料的选择和市场宣传。奔驰汽车公司针对本公司的汽车产品开发了DaimlerBenz工具，该工具全量化且完全具有环境影响评估功能

10、，并且进行了空气清洁器的生命周期评价示范研究：菲亚特集团进行了汽车发动机生命周期评价示范研究；沃尔沃汽车公司进行了生命周期评价方法论研究，并与瑞典工业联盟和瑞典环境协会合作对沃尔沃汽车进行了生命周期评价。在欧盟国际合作项目的支持下，中国科学院生态环境研究中心开展了LCA理论与方法的研究，用于国内轿车生命周期评价研究。2.汽车生命周期评价的技术框架与应用研究 进行汽车LCA，就是按照LCA的技术框架。结合汽车的特点，选择合适的评价工具来实施。2.1定义目的和确定范围 从企业的角度讲。汽车LCA的目的是为了分析汽车产品生命周期中的资源、能源利用和环境排放状况并且提出改进措施也可以通过和其他品牌的汽

11、车LCA进行比较，生产更加环境友好的汽车产品，提高市场竞争力；从政府的角度讲可以为授予汽车“绿色”环境标志提供理论依据，并且制定汽车环境标准和政策。评价范围的确定应该包括： (1)确定并且描述进行LCA的汽车的参数特征，确定评价的功能单位，即l辆该型号的汽车。 (2)确定汽车的生命周期阶段和各阶段的边界。由于我国目前汽车报废回收阶段的数据获取难度大，数据质量难以保证，可以将这个生命周期阶段省略。汽车的生命周期包括原材料生产(包含汽油生产)、汽车制造、汽车使用3个阶段。原材料生产阶段的系统边界需要指出能源、原材料生产的工艺过程，物耗、能耗、废弃物排放的评价指标：汽车制造阶段的评价边界需要确定整车

12、组装过程，一级配套件的制造或组装过程二级配套件的类别；汽车使用阶段的评价边界需要确定该类型汽车的用途、使用状况、养护状况、寿命等。 (3)数据获取方式、质量要求和分配原则。2.2清单分析 清单分析是LCA技术中发展最成熟的一个部分，理论性不强，主要是数据收集工作。汽车的清单分析繁琐而耗时，是生命周期评价的基础工作，为汽车产品环境影响评价提供数据基础。清单分析用于汽车3个生命周期阶段的能量、原料消耗量，以及废弃的排放的量化分析。即从汽车的3个生命周期阶段按照系统边界确定的评价范围，确定各项评价指标的数据。 (1)原材料生产阶段。能源包括电力、煤炭、和汽油；原材料包括钢材、铸铁、铝合金、铜、塑料、

13、橡胶、玻璃等；废弃物的种类繁多，分为废水、废气和固体废物三类，每类包括一些统计项目，比如废气包括烟尘、HCHO、CO、NOx、CO2、硫化氢等20多个项目。由于原材料属于社会共用资源，这些数据的获取需要查阅国家、行业、企业的各种年鉴、统计报表，某些国内没有统计的项目可以采用国外公布的平均值。 (2)制造阶段。需要按照数据获取的方便和汽车的生产组织状态对汽车的结构进行划分，然后设计数据调查表格并且由各分厂分车间进行统计，最后按照一定的数据分配原则进行数据处理。进行制造阶段的清单分析，必须采用生产厂家的实际生产数据。由于轿车制造阶段所涉及的能源、资源消耗和三废排放数据几乎全是汽车制造商所有，而汽车

14、属于技术含量高、结构复杂、数据保密性强的产品，这就需要汽车制造商高层的支持和配合。 (3)使用阶段。汽车使用阶段的能源消耗是汽油。这就需要根据汽车的用途、使用状况、寿命，结合生产厂家提供的油耗标准和使用实际，确定汽车从上路到报废阶段的耗油量。物料消耗是指零部件的保养和维修、润滑油消耗、轮胎消耗等。环境排放是指汽车尾气排放和燃油挥发带来的大气污染以及洗车和维修过程中的一些污染排放。 (4)数据的汇总分析。确定汽车3个生命周期阶段的能量消耗总量及生命周期分布状况，资源消耗总量及生命周期分布状况，以及各污染排放物的总量及生命周期分布状况。 3. 汽车能源、环境评价工具的开发及全生命周期理论的应用 随

15、着对汽车与能源、环境关系认识的进一步向纵深发展，LCA 已成为支持汽车工业可持续发展决策的有力手段之一，在这方面比较典型的是美国阿冈国家实验室的GREET 模型，该模型的优势在于对不同能源产品、汽车类型等进行了详细分类，通过输入相关数据，可对不同汽车类型的能耗和排放分别进行计算。其不足之处在于，没有把能源与排放置于同一量纲下进行转化，也没有对经济体各个部门的相互关联以及对全社会的影响等因素考虑其中。一些跨国汽车公司也在积极开展汽车生命周期评价研究，以应对未来针对汽车的生态标志标准、绿色采购政策，以及进行原材料的选择和市场宣传。奔驰汽车公司针对本公司的汽车产品开发了DaimlerBenz 工具，

16、该工具全量化且完全具有环境影响评估功能，并且进行了空气清洁器的生命周期评价示范研究。菲亚特集团进行了汽车发动机生命周期评价示范研究。沃尔沃汽车公司进行了生命周期评价方法论研究，并与瑞典工业联盟和瑞典环境协会合作对沃尔沃汽车进行了生命周期评价45。 近年来，国内的科研机构和学者也做了一定的研究：上海交通大学、中国汽车技术研究中心、清华大学、湖南大学、中国科学院、同济大学、重庆大学等均有不同侧重的研究成果，如中国科学院环境研究所开发了AGP(Assessment for Green Product)， 将Input-Output 分析方法引入全生命周期评价中，建立了Hybrid LCA 评价方法。

17、清华大学开发了绿色度生命周期分析系统GPLCAS 等。4. 汽车全生命周期评价方法与评价理论的改进 从研究内容来看，主要集中在两个方面：一是从用户的视角对某一产品的能耗排放进行评价，该类研究成果丰富；二是对某一阶段的节能减排绩效进行实证分析。在对能源与排放影响因子进行分析时，主要使用了包络数据分析法(DEA)、指数分解分析法(IDA)、结构分解分析法(SDA)等。尽管学者们使用的研究方法不同，但其研究侧重点主要集中于指标体系的创新，集中于对已开发或开发中技术的性能指标进行评价，而未考虑汽车技术变革对汽车能耗和排放的影响，尤其是对汽车回收利用阶段能耗和排放的影响分析和预测鲜有涉及。清华大学李显君

18、根据分析重点和评估对象，将汽车LCA 分为以下三类6：第一，回顾型LCA和预测型LCA。第二，物料生命周期评价方法与产品生命周期评价方法。第三，IVL沃尔沃的EPS 方法。环境优先策略(Environmental Priority Strategies，EPS)系统是一个产品设计分析工具，目标是让设计人员选择那些环境影响最小的零部件。EPS 最大的特点是对环境评价实现了量化处理，对汽车产品生命周期的评估具有很强的应用价值。但是，EPS 的环境指数是否精确，目前还难以证明。5. 生命周期评价在战略决策中的应用 大量学者开展的相关研究证明了生命周期评价在政府、企业战略决策上的重要性， 如Jason

19、 (2000)利用可持续发展指标来改进不确定条件下的多目标环境决策的制定；Janssen (2006)发现战略政策的制定和经常使用的市场渗透率指标(如汽车销售量和基础设施的发展)存在很大的时滞，从而限制了决策者评估他们策略所取得的企业绩效的能力。Frenken(2004)认为不同技术与组织之间的竞争对节能汽车的发展具有积极意义，政府在制定汽车节能科技战略时不应过早锁定某项优势技术，Kent(2006)认为生物乙醇能否成功用于能源主要的影响因素就是政府的支持，其中对生物燃料产品进行税收优惠政策能起到极大的激励作用，孙林等(2006)利用CGE 模型对中国已实施的乘用车耗油量限制政策、乘用车消费税修订政策以及燃油税政策、环保车补贴政策和将这些政策整合在一起的综合政策进行了情景实证分析。6.存在的问题 在方法上，汽车LCA目前还存在以下不足：系统边界的设置、数据收集渠道和影响类型的选择存在主观性；用于清单分析和评价环境影响的模型具有局限性；数据完整性和精度有限，一个完整的汽车LCA方案研究需要10万个数据，这就不可避免的会产生数据资料的可得性问题；在实际应用方面，目前完成费用较高，时间花费长完成汽车