碳足迹分析 概念、方法、实施与案例研究

碳足迹分析 张志强曲建升王立伟等译CARBONFOOTPRINTANALYSISCarbonFootprintAnaly〔美〕MJ弗朗凯蒂〔美〕D阿普尔著张志强曲建升王立伟等译图字：01-2014-6966号CarbonFootprintAnalysis:Concept,MO2013byTaylor&FranciAuthorizedtranslationfromEnglishlanguageeditionpublishedbyCRCPress,partofTaylor&FrancisGroupLLC.本书封面贴有Taylor&Francis集团防伪标签，未贴防伪标签属未获授权的非法行为。三河市骏主印刷有限公司印刷科学出版社发行各地新华书店经销2016年3月第一次印刷印张：141/2质量协会(AmericanSocietyofQuality,ASQ)认证的六西格玛黑DefneApul博士，托莱多大学土木工程系副教授。于2004年获得新罕布什自18世纪工业革命以来，由于人类大量使用化石能源，以及全球人口日益膨胀、经济规模持续扩张，导致自20世纪60年代以来能源短缺、环境污染、生态破坏和气候变化等各种环境问题逐渐显现，目前，尤以二氧化碳等温室气体引起的气候变暖问题最为严峻。如何有效地减少化石能源足迹分析方法从生命周期的视角分析碳排放的整关的温室气体排放量纳入考虑，可以深度分析碳碳足迹概念因其形象易懂，在普及气候变化和碳减排要作用。与其他概念和方法相比，碳足迹更容易吸引公立消费者环保意识和降低产品环境影响的切入点。随着气日益深入，碳足迹已成为横跨应对气候变化社会行动与科学研究的重要工作领本书对碳足迹的概念、方法进行了系统总结和分析细的说明，并选取多个领域的案例进行了解剖，有助于概念的发展、关联问题及其应用实践，可以为减缓气候变及、科学决策，以及实现节能减排和气候变化目标等的相关本书的翻译出版得到中国科学院战略性先导科技专支认证及相关问题”(编号：XDA05140100)资助，翻译校对工作由中国科学院兰州文献情报中心及华夏气候技术中心等相关合作单位研1部分“为什么要分析和减少碳足迹?”由曲建升、王莉翻译，第2部分“碳足迹分析方法”由李燕、曲建升翻译，第3部分“项目实施的系统方法”由王天送翻译，第4部分“案例研究”由王立伟、韦博洋翻译。刘文浩、王莉等对图表进行了翻译绘制，曲建升、王立伟、裴惠娟对全书进行了校对人类活动带来的大量温室气体(greenhousegas,GHG)排放造成的恶劣影文献文件，其中包括与本书内容相关的丰富的学习训我们坚信并且希望本书将为个人和组织机构努力束时代提供切实有效的帮助。我们希望读者能够喜欢碳展项目的所有同事和学生。尤其要感谢2010年春季和2011年春季托莱多大学 同时，她还感谢她的儿子DerinApul,自从他出生后就一直激励着Defne第1部分为什么要分析和减少碳足迹? 3 3 6 7 7 8 20 20 2.3经济效益 3.1引言 27 27 27 27 4碳足迹分析标准 4.2基于产品的碳足迹标准 4.3基于活动的碳足迹标准 4.4碳管理步骤 5温室气体核算体系 5.2温室气体核算体系综述 5.3温室气体核算体系的总体原则 5.4温室气体 5.5边界设定 5.6组织边界确定 5.7操作边界确定 5.7.1范围1排放 5.7.2范围2排放 5.7.3范围3排放 5.8临时边界确定 6碳足迹分析的指标及性能测量 6.2温室气体排放测量 6.2.1绝对测量 536.2.2产出指标测量 6.2.3投入指标测量 6.2.4生产能力指标测量 6.2.5基于生产活动的指标测量 6.3商业和财务测量 6.4客户和利益相关者满意度测量 7.1计算器概述和对比 7.2美国森林学会 7.3博纳维尔环境基金会(BEF) 7.7TerraPass公司 7.9美国国家环境保护署 第3部分项目实施的系统方法 69 79 9312.8经验教训 13.1系统方法框架介绍 13.2建立团队和确定项目(步骤1) 13.2.4项目目标与测量指标 13.2.5团队章程 13.2.6项目时间表 13.2.7项目预算 13.3审核已有记录(步骤2) 13.4流程制图与生产分析(步骤3) 13.5现场数据采集(步骤4) 13.5.1现场数据采集的准备 13.5.2评估指南 13.6数据分析(步骤5) 13.7识别最小化机遇(步骤6) 13.8确定、评估和选择备选方案(步骤7) 13.8.1生成备选方案 13.8.2通用的最小化备选方案 13.8.4分析和选择备选方案 13.9文档和部署计划(步骤8) 13.9.1部署计划概述 13.9.2获取资助 13.10实施和执行(步骤9) 13.11对照目标验证计划(步骤10) 13.12监控和持续提高绩效(步骤11) 14雇员培训 14.3培训议程 第4部分案例研究15碳管理高等教育 15.1鼓励与支持碳足迹分析与管理的组织和项目 15.2案例研究：托莱多大学 15.2.1研究背景与致谢 15.2.3项目进展 15.2.4项目范围与原始数据 15.2.5排放总结(概述) 15.2.6排放量预测 15.2.8范围2排放的减排策略 15.2.9范围3排放的减排策略 15.2.10碳抵消 16.3数据分析 16.3.5其他区域 16.4成本节约机会或建议 16.4.4生产 16.4.5其他区域 16.5建议和总结 17.1引言与背景 17.3照明结果 17.4照明建议 17.4.1停车场外部的光感应器 17.4.2F40T12灯泡的LED灯管的改进 17.5照明建议的经济分析 17.6环境影响 17.7能源减少的其他领域 18.3数据分析 18.3.1机械加工车间 18.4成本节约的机会 18.4.1机械加工车间 18.4.2仓库 18.4.3办公区域 18.4.4其他区域 18.5建议和总结 附录专业词表 第1部分1碳足迹分析定义及相关概念1定目前混乱的最复杂的地球两大系统之间的关系——人类文化和生活世界(Hawken,2008)。可持续发展力求人类20世纪90年代早期，随着一些著名科学家及包括美国前副总统阿尔戈尔吸引公众，值得初学者和高水平读者去探索。例如，气候交流网站(),用简单易懂的语言宣传和阐述了最新的气候研究成及人类该怎样做。美国国家航空航天局(NASA)和美国国家环境保护署供不同链接(如/;/climatechang/)。非看到最新的CO₂水平及其影响。2009年9月和2010年9月，其浓度分别升高至384.79ppm和386.8ppm(1ppm=1mg/L),而2011年9月(写这本书的时候),大气CO₂浓度为389ppm。另一个网站是350网站(),该升将给全球70%的沿海地区居民带来灾难性的后果业化前上升3.5℃时，模型预测显示全球将会发生大规模的物种灭绝(据估计40%～70%的物种可能灭绝)(IPCC,2007)。IPCC(IntergovermentalPanelonClimateChange,政府间气候变化专门委员会)将避免严重的经济和生态威胁的许多企业因为时间限制和缺少专业知识，没有能力完成能源和碳足迹的分析程诱发了温室效应和全球变暖。水汽(H₂O)、二氧化碳(CO₂)、氧化亚氮2011)。他指出大气CO₂浓度和温度之间存在联系。但直到20世纪80年代，科和世界气象组织成立了IPCC,专门研究温室效应的影响(ClimateChangeChallenge,2011)。来自不同领域和不同背景的2000多名专家为IPCC工作。世纪(1901～2000年)全球年平均陆地表面温度约为8.5℃,海洋表面温度约为16.1℃,那么陆地和海洋表面综合温度则为13.9℃(NOAA-NCDC,2011)。尽管陆地升温速度快于海洋，但自工业化前时代以来地表综合温度正不断上升四次评估报告，近50年来，每10年线性变暖趋势增加了0.13℃(IPCC,2007)。1995～2006,其中有11年成为自1850年以来有仪器记录的全球表面温取性、海平面)、化学(如海水的pH)和生物系统(物种适应)产生不可逆转生命周期评价法的概要如图1.1所示。生命周|1碳足迹分析定义及相关概念图1.1生命周期评价概念展示了产品的生命周期阶段以及相关的影响(包括运输影响)通过生命周期评价法可对很多环境影响因素进行分析(表1.1)。环境效应可以被评估为中间层次(如气候变化、酸化和富营养化)和终端层次(人类健分析中可以考虑很多不同种类的生命周期可持续性影或分析决策的制定而言更加相关和重要。表1.1生命周期的环境、社会和经济影响类型资源消耗土地利用水资源利用富营养化期评价结果(表1.1)”。生命周期评价法用于分生命周期评价法理论上可以应用于大部分事物(难准确地量化。当被研究的实体变的更加复杂时(如组织价的概念可以追溯到20世纪60年代和70年代，当时首次开展了关于产品对比题研究的论文数量逐年增长，从1995年的200篇增加到2010年的1300篇(图(如有关生物生命周期的文章),有关生命周期评价著作的增加促进了其趋势的0199419961998200020022004年份生命周期概念被用于其他三个相关的全球性资源概念的开发者和引领者已经设计了一些网站，指导公众计算出个人的水足迹()、氮足迹(N-PrintCalculator,2011)或生态足迹(http://www.footpri氮足迹和水足迹的概念和能源足迹的概念相似。它们分别标作为直接指标和间接环境指标。水足迹的概念及其重解，因为新闻中有关淡水资源的数量和质量问题很多，人们针对碳足迹和水足迹的热门新闻资源很多，相比之下，有关氮足迹的知识和讨论却相对有限，公众在很大程度上不知道氮足迹相关的重要性。氮足迹是一个可以使我们更容易理解人类对全化的测量。对全球氮循环的破坏主要归因于人类过度的将惰性氮(N₂)转化为活性氮(如N₂O,NO₃,NOz,NH₃,NH4)。这种转换对人类和生态系统的健康具有一定的影响。在工业化前，人类很少参与活环境中。19世纪60年代至20世纪90年代早期，人为过程使活性氮增加了10倍(Gallowayetal.,2004),其中主要包括化石燃料的燃烧，人类耕作土地的活性氮固定，大气的转换，以及使用哈伯博施法哈伯博施法通过增加作物产量使世界上50%的人有了生存的可能(Erisman可以用水、碳、能源以及氮的数量来表示，但生态足迹用全球性公顷(globalBaumert等(2005)m³/(人·a)Leach等(2011)hm²/(人·a)碳足迹的概念可以推广到其他环境问题中。例如，Rockstorm等(2009)认在这9个地球系统中，气候变化、生物多样性损失率和破，同时这9个系统都存在足迹计算器。尽管生态足迹当前状态(1)大气浓度(ppm,体积比)(2)辐射强迫的变化(W/m²)10生物多样性损灭绝速率(每年每百万的物种数量)氮循环(氮磷循环的一部分)人类使用的大气中减少的N₂数量(10²万V/a)0磷循环(氮磷循环的一部分)流入海洋的P的数量(10²万t/a)全球淡水使用人类消耗的淡水(km³/a)低的负荷区域基础上，大气中整体颗粒物的浓度源削减和减少废弃物等。美国国家环境保护署将污染预防定义为(USEPA,2011),污染预防意味着减少资源削减，正(表1.4)。他们发现，20世纪50年代，人们基本不担忧环境问题；6世界近似人口(人)几乎不考虑改进的操作/预防污染的控制注：摘自C.Davidson,H.S.Matthews,Davidson,C.,H.S.Matthews,M.Hendrickson,W.Bridges,B.R.Allenby,J.Crittendon,Y.Chen,E.Williams,D.Allen,andC.Murphy,EnvironmentalSciencTechnology41(14):4847-50,2007。念。1994年，英国学者JohnElkington最早提出了三重底线的概念(Elkington,2011),并且于1998年在《餐叉食人族》一书引入三重底线的概念(Elkington,图1.3三重底线的交互图以一种安全和合法的方式处理之前尽量地减少废弃物的毒性。对劳动力、社区以及企业开展其商业活动的地区而言，三重底线的社会衡量方面属于公平而有益的三重底线的概念着重强调了企业利益相关者与股东的对比。利益相关者是企业或企业行为直接或间接影响的个人、团队或组织。在传统的以经济衡量企业成功的整合到企业或社区的文化之中。例如，如果一个企业正在考虑开展一个办公及收益率)、环境因素(废弃物转移填埋、能源使用和排素(职员参与项目的能力/主动性，推广一个类似项目来自社区相关的积极和消公众普遍接受的包罗万象的定义，而且许多人认为由于可持续性存在很多不同的报告中提出的，“可持续发展不是一个固定和谐的状态，而是一种变化的过程”。可持续方案——“自然之道”(Natural模型所不同的是，自然之道过程使用3个嵌套式的相互依赖的球形(图1.4)。CO₂:二氧化碳GWP:全球增温趋势kW·h:千瓦时(MW·h:兆瓦时；GW·h:千兆瓦时)TBL:三重底线吨t℃能源时间秒s百万分之一均CO₂排放为17.5t(USEPA,2011a)。另一个报告指出，美国人均CO₂排放为24.5t,而全球人均为5.6t(Baumert将达到1.2%(U.S.CensusBureau,2011)。且到2050年，全球人口预计将超过90亿(U.S.CensusBureau,2011)。全球化和发展中国家的发展也共同促进了AirPollutionControlDistrict,成不利影响，增加腹泻疾病的风险，腹泻疾病每年会导致220万人死亡(WorldHealthOrganization,2010)。在非常极端的情况下，水资源不足会导致干旱和饥荒，特别在发展中国家。到21世纪90年代，气候变化很有可能会扩大旱灾的影响区域，导致极端干旱的频率翻倍，使旱灾的平均持续时间增长5倍(World全球气候变暖也会加剧洪灾的频率和影响。洪灾会污加水媒疾病的风险，为携带疾病的昆虫(如美国卡特里娜飓风后发现的蚊子),气温的上升和降水的变化很有可能减少很多贫穷地2020年，一些非洲国家作物产量将减少50%。这将会导致营养失调和营养不良的流行，目前营养失调和营养不良每年引起350万人死亡(WorldHealth2.3经济效益美国企业共同向政府机构反映的常见问题是，温差。很多企业领导认为温室气体减排项目对其企业种的态度阻碍了美国开展温室气体减排行动。这种态度必调环保意识能带来很好的商业价值。企业的环保意识来很好的经济效益，也可以积极提高公众舆论，同时有利于企业遵守环境法规。据美国人力资源部统计，2001年美国有480多万家企业。美国拥有如此多的企业，而每一个企业都将产生温室气体，这更需要强调共同减室气体和能源的经济合理性，将会促使顶级公司为最大的卖点。除了遵守法规之外，能源和污染最单纯的环保决策变为一个能改善企业财政状况的智慧业决策者推广一个温室气体和能源最小化项目时，最显著的本。在很多情况下，对企业而言，减少碳排放的最主要消费产生的温室气体。实质上，减少能源消费具《绿色战略》(GreentoGold)一书的作者Esty和Winston(2006)宣称，企业每年节约超过45万美元。例如，在一个有150名员工3.3美国1990年污染预防法USEPA已经发布了一个2010～2014年的污染预防项目战略计划(USEPA,年为基准，到2050年美国排放量减少83%(Wikipedia,2011a)。该法案虽然得2008年的综合拨款法案。这个规则被称为美国联邦法律第40篇的第98部分(Part98)。第98部分的实施被称为温室气体报告项目(USEPA,2011c)。依据《京都议定书》是一个与《联合国气候变化框架公约》(2011)相联系的国减少5%。该协议最初于1997在日本京都签订，然后于2005年开始生效。到2011年9月，191个国家签署和批准了《京都议定书》(Wikipe第2部分少本身碳足迹的承诺指标。同样地，人们通过简单的网络搜索可的碳足迹国际标准[英国标准协会(BritishStandardsInstitution,BSI),2011]。PAS代表公共可用规范(PubliclyAvailableSpecification),PAS2050是BSI于PAS2050目前被用于某些产品碳标签的标准。例如，一家非盈利企业组织分析碳足迹的标准或工具不同，但标准和工IPCC和企业温室气体核算体系。1996年IPCC发布了《国家温室气体清单》、系促进会发布了在IPCC文献指南的基础上形成的企业温室气体核算体系标所有工具均是在IPCC、企业温室气体核算体系等文件的指导基础上形成的。不同工具、标准和规范的温室气体清单基础是相同的。其区别主要在于阐述特定实体的使用方法。例如，清单主要考虑的是实体边界的确定。由于个人相对于企业、其他团体的边界是不同的，不同类型的实体存在不同的表4.1列举了不同团体的工具和标准。因为企业和团体正在不断地开发和提供各种工具，所以该表所列工具是不全面的。然而，该表行碳足迹分析的最流行和最知名的工具。正如表4.1所示，ISO有5套关于组织级别温室气体清单的标准。目前没有关于个人级别的碳足迹分析标准。第7章会对各种工具进行简单介绍。还有很多针对特定部门的工具，包括针对学校、大ISO14064-1:2006温室气体第一部分组织层ISO14064-2:2006温室气体第二部分项目层次上对温室气体减排和清除增加的量化、监测ISO14064-3:2006温室气体第三部分温室气ISO14065:2007温室气体温室气体审定和核证ISO14066:2011温室气体温室气体检验组和核气候领袖温室气体清单核算体系：设计原则，2005简化的温室气体排放计算器(SGEC)园区园区气候领袖工具统(NPS)学院气候变化排放计算工具(ClimateCHECK)录专案(CCAR),加利福尼亚州空气资源委员会(CARB),推进可持续发展的国际非政府组织和地方其他特殊部门国家袖温室气体清单核算体系：设计原则)和附带的电子表格工具(简化的温室气体排放计算器：SGEC)中增加了补充导则并进一步阐述了企业核算体系前，美国没有实行直接的财政激励机制减少温室气体排放。然而，减少能源使用直接与能源成本的降低相关。由于气候行动计划的形成需要能源数据和能源计划，因此从气候行动计划开拓能源计划相对比较容易。气候行动计划和能源规划中都讨论了减排战略。各种减排战略的区别可能会比较大，但都应该基于清单和为实现减排目标而采取的减少能源消耗和排放的方法。例如，组织不应该花费太多的时间用于减少在总碳足迹中占比例较小的排放。更多的减排战略信息详见有关托莱多大学气候行动计划的讨论(第15章)。能源计划或气候行动计划一旦形成，下一步就是实施行动计划并监测结果。在整个过程的每个步骤中，跟所有利益相关者沟通是很必要的，但是在计划制定后和评估过程之后沟通会更高效。在沟通进展之后，应该重新编制清单，理想状态是以一年为基础，这个过程是不断重复的。过程的反复和自动调整是由于企业随时间发生变化，并且为实现减排目标，企业的排放量、目标以及减排方法也需要不断调整。这个迭代过程伴随着许多沟通机会，也允许将承诺制度化。针对工作和过程展开的沟通交流越多，所有利益相关者对能源和气候目标的分享程度就越大。此外，因为行动组在给利益相关者展示之前将会努力减少工作中的错误和缺陷，因此，利益相关者沟通结果将促进气候行动计划组更加严格地分析计划和数据。因此沟通环节是提高气候行动计划生成过程和评估阶段质量的重要组成部分。气体核算体系(旧译：温室气体议定书),是世界资源研究所(WRI)和世界可持续发展工商理事会(WBCSD)之间长达十年的联合契约(图5.1)温室气体核算体系也提供不同部门和跨部门的电子表格计算工具。例如，跨方政府，如城市和郡县，采用了特定的指南文件和工具编制温室气体清单5个原则(GHGProtocolInitiative,2004):(3)一致性：采用一致的方法学，以便可以随时间比较一个实体以及进行(4)透明性：报告应包含充足的信息，以确保内部核查人员和外部审查人(5)准确性：计算出的温室气体排放量应该高于或低于实际排放量，以确许多气体都具有温室气体属性(表5.1)。尽管有些气体对气候有影响，但应。1987年《蒙特利尔议定书》签署之后，其中规定的物质逐步被淘汰使用，品。在IPCC(1995)的修订报告中并没有指出氟化醚、全氟聚醚促进全球的增温潜势。常用名存留时间(年)辐射效率[W/SAR的GWP(100年)(20年)(100年)(500年)11甲烷蒙特利尔议定书控制的物质常用名存留时间(年)(100年)(20年)(100年)(500年)四氯化碳515常用名存留时间(年)(100年)(20年)(100年)(500年)常用名存留时间(年)辐射效率[W/(100年)(20年)(100年)(500年)|5温室气体核算体系续表常用名存留时间(年)(100年)(20年)(100年)(500年)245合物——直接1149141温室气体核算体系中只核算6种气体(表5.1中灰色阴影标注),这些气体25倍。因此，每t甲烷相当于25t二氧化碳。氧化亚氮的GWP是298,氢氟碳化的。通常，GWP因子以20年、100年、500年来测量。每种气体在大气中的存留时间不同，对红外线辐射(吸收热量并引起全球变暖)的吸收能力也不同。1995)。2001年和2007年，IPCC在第三次评估报告(TAR)和第四次评估报告方政府操作议定》推荐使用SAR和FAR(第一次评估报告)介绍的全球GWP值偏差主要是来源于SAR或者AR4。然而，正如表5.1所示，这两个报告中的5.5边界设定|5温室气体核算体系目标相匹配。边界确定的决策结构如图5.2所示。以下3种类型的边界较为重图5.2边界确定的决策层次的。为处理复杂的组织结构和共享的温室气体所有权，需要选择并定义组织完全整合到财务项目中，则使用财务控制方法。若某个团体对某个经营行为进行联合财务控制，应使用联合控制方法而不是运营控制。在此情况下，需要分析合范围1:直接排放；范围2:间接排放；5.7.1范围1排放各范围排放的可能来源如图5.3所示。直接排放(范围1)可能来自车辆之蒸汽范围3:其他间范围3:其他间纸纸水图5.3运营边界分为范围1、范围2、范围3排放和原铝生产的简单反应公式来解释过程排放。5CaCO₃+2SiO₂A(3CaO,SiO₂)(2C在铝生产中，根据下列化学反应式，炭阳极将氧化铝(和氧)还原为铝时范围2是间接排放，这些排放既不是组织所有权范围内也不是经营范围内致RFCW(俄亥俄山谷)分区的排放因子较高。相反，新英格兰州能源信息管理(EIA),2011]。假设每人每年用电量为11000kW·h,使用图5.4所示的排放因子和表5.1中SAR的100年GWP因子，托莱多电力使用排放10000kW·h*1537.82IbsCO₂/MW·h*1MW·h/100010000kW·h*18.23Ibs10000kW·h*25.712.205lbs*1Mt/1000kg*310kCO₂e=6.974+0.002+0.036=7.012MtCO₂equivalent(7.012MtCO₂e)NYLNYCWAKMs/cleanenergy/documents/egridzips/eGRID2007V1_1_year05_GHGOutputRates.pdfeGRID分区排放因子以地理区域为代表。然而，在同一区域会有多家公用事业公司运营。如果每家公用事业公司提供基于自己公用事业的排放因子，将比使用5.7.3范围3排放温室气体核算体系推荐的温室气体清单至少包含范围1、范围2的排放，而范围3排放的核算是可选的。范围3中有一种排放是废弃物相关的下游排放，如将垃圾运输到圾填埋场(车辆运输中汽油的使用)和在垃圾填埋场厌氧条件下甲烷生成过程中排放的气体(如甲烷菌生产甲烷)。废水处理排放包括废水处理时能源消耗排放(外购电力和燃料燃烧设备排放)和处理过程排放。废水处理过程的排放主要包括发酵过程的CH₄排放和硝化/反硝化过程中的N₂O排放，以品相关的范围3排放。这些标准已在第4章(4.2节)进行了讨论。标的确定是以基准年为参考。例如，如果基准年是1990年，可以确定一个到2010年减排20%的目标，编制1990年及之后每一(1)绝对测量；6碳足迹分析的指标及性能测量|6.2.1绝对测量或企业活动相关的废弃物的产生。如如果一个加工厂排放总量减少了50%,意能减少了50%。要解决这一问题，就得把数据规范化，引入与温室气体相关的6.2.2产出指标测量6.2.3投入指标测量6.2.4生产能力指标测量个座位，而越野车可能有8个座位),所以，测量座椅组产品指数(汽车生产)更有意义。6.2.5基于生产活动的指标测量●在投资回收前的花费和所有收益(或节约)都没有考虑时间段的不同；IRR是项目的资金现值与每年价值相等且等于零时的折现率。IRR还可以理解为——一个项目在整个生命周期中获得的年利率。在大多有个预定的最低报酬率(MARR),即企业在某个工程中可以接受的回报且仍然盈利的最低利息率。对于给定的工程，如果IRR大于或等于M程是有益的决定。为了解释IRR,假定净现值(NPW)等于0,正如下列方程r——贴现率(在类似风险的金融市场中投资获得的回报率);C,——时间t的净资金周转(资金量)。温室气体减排项目的评价依赖于初始投资、投资部分。初始投资对于企业项目的确定和启动资金的收集非常重要，而且对于确定6.4客户和利益相关者满意度测量最近，一项有关员工和客户的满意度调查研究员工和客户的观点。在2008年2月，Brockman&Company作为客户洞察公司，发布了最新的有关绿色环保及其与商业活动的关系的独立报告(Brockman,2008)。报告题为“绿色环保的力量”,调查了消费者对绿色品牌的偏好，讨论了全国各地100多个企业的绿色状态。研究结果表明，消费者关心的是绿色环保相关的成本。该研究将绿色环保与更高的客户满意度、更高的员工满意度、更高费用非营利免费每年CO₂排放量非营利免费每年CO₂排放量，每年水的非营利免费每年CO₂排放量自然保护基非营利免费每年CO₂排放量和抵消碳排费用绿山能源公司免费每年CO₂排放量以及与全国TerraPass公司营利免费能源和交通使每年CO₂排放量家庭、商业、免费能源使用情况能源使用、花费和每年CO₂免费每年CO₂排放量美国森林学会(/resources/ccc/)是美国历博纳维尔环境基金会(BEF,/carbon/calc/)是一个Clearwater(/carbon.html)是一个环保组织，它ind_calculator.html)是美国政府中的一个机构，旨在保护人类健康及环境。约为几百万tCO₂e。全球排放量为410亿tCO₂e,其中16%的排放来自美国。/navigating_numbe/navigating_numbeCAP报告：http://www.eng,/civil/sustainability/Sustainability%2芝加哥市3620万MtCO₂e密歇根州6260万MtCO₂e密歇根大学报告：/pubmichigan-greenhouse-gas-inventory-1990-and-美国66.33亿MtCO₂e417.15亿MtCO₂e/figures.php?page=/World-Flo2009年，美国温室气体排放总量为6633Tg或者百万tCO₂e(表8.2),1990～2009年，美国排放总量增长了7.3%。然而，2008～2009年排放量下降了导致发电燃料的碳强度降低。从1990年以来，美国排放量年均增长0.4%IPCC部门排放量(10²万tCO₂e)能源土地利用、土地利用变化和林业(排放量)溶剂和其他产品使用来自土地利用、土地利用变化和林业的净CO₂通量(汇)净排放量(源和汇)climatechange/emissions/usinventoryreport.排放源的分类有很多种方法。IPCC可识别各直接排放源的部门(表8.2)。在美国，能源加工的排放量最高，其次为农业部门。美国的土地利用、土地利用变化和林业产生了碳汇，大概可以减少1/6的排放量，导致美国的净排放量为56.18亿tCO₂e。从经济部门的角度分析，排放量主要来自于电力、交通和工业部门，而农业、商业和其他部门的排放量相对较少(表8.3)。经济部门排放量(10²万iCO₂e)电力生产行业经济部门排放量(10²万tCO₂e)美国领土土地利用climatechange/emissions/usinventoryreport.电力排放量分配到各个用电的经济部门，如表8.4所示。农业和交通部门的排放量增长不多，但居民生活、商业、工业部门的排放量显著增长，工业和交通部门的排放量最高，其次为排放量几乎相等的商业和工业部门。排放源按气体类型分类，最多的是CO₂排放，其次为CH₄和N₂O(表8.5)。电力分配后的经济部门排放量(10²万tCO₂e)美国领土土地利用climatechange/emissions/usinventoryreport.比例(%)HFCs,PFCs和SF₆climatechange/emissions/usinventoryreport.总体而言，由于LCA过程比估算组织每年的温室气体排放更为复杂，产品的碳足迹的不确定性要大于组织排放量。表8.7展示了不同产品的碳足迹。由于|8一些实体的碳足迹表8.6列举了Hammond和Jones(2011)汇编的英国建筑工程的主要目标是减少能源和碳排放量，则应该选择这种回收利用的产品。表8.6一些建筑材料中的隐含能源和碳隐含能源(MJ/kg)隐含排放(kgCO₂/kg)隐含排放(kgCO₂e/kg)原始铝原钢剂含量(按质量)注：来自G.HammondandC.Jones,InventoryofCarbonandEnergy.(ICE),v.2.ac.uk/mech-.eng/sert/embod公司产品乳品2.05kgCO₂e/每kg牛奶/SustainabilitGHGReduction/Science/Pages/LifeCy4.7kgCO₂e/每件T恤/us/footpri0.36kgCO₂e/每250mLcontent/documents/pdfs/carbon0.16kgCO₂e/每炸0.25kgcontent/documents/pdfs/carbon34kgCO₂e/每使用1000hcontent/documents/pdfs/carbon1IW节能灯6.5kgCO₂e/每使用1000h吹风机3.4kgCO₂e/每使用一次第3部分是通过分析组成整个系统的整体与部分(要素)之间、部分和过程之间的联系在能源和碳足迹分析中使用系统方法的好处是，它以商业角度处理问题，始终聚焦于企业的目标，在供应链的每个阶段处理问题。传统处理碳排放和污染排放问题的方法只是在过程的末端，确定如何有效地从设施中移除或者减少废弃物。许多企业将污染和能源消费与企业的核心过程分割开，进行分别管理。传统方法的核心问题往往聚焦于这些个体结果，导致不能实现对整个系统的优化。系统方法从原材料采购到减少排放与污染的环境友好型过程进行设计，并在供应链的各个在产品和过程的整个生命周期都要分析。本书涉及原材料废弃、能源消费、源和碳足迹最小化相关的系统概述。资本对系统术语进行定义有助于了解它们与有关的碳足迹分析和减排的相互作用与关系。任何系统的始点都明确定义了其目标或者目的，目标一旦确定，所需的输入、产出和加工就可以同时确定了。例如，假设确定一个企业以14%的回报●资本：在其他商品生产中使用的人造商品(或者生产资料),包括机械、10六西格玛系统方法析、改进、控制)5步法：1)定义2)测量3)分析4)改进5)控制碳足迹分析：概念、方法、实施与案例研究1)倾听顾客的意见2)获取工序知识3)按问题分类Kano模型是一种比较顾客满意度与顾客需求之间关系的工具(Gupta,低高很高很低图10.1Kano模型10六西格玛系统方法标头2标头5思想3图10.2亲和图法示意图(affinitydiagram)C“重要的少数”“次要的多数”图10.3帕累托分析法示意图(帕累托分析法)制作工序流程图是一种识别各种活动及显现它们的相互关系过程的方法(Gupta,2004)。清晰的工序流程图必须包括下列内容(图10.4):是否合适与完整否是自助解决方案否“关闭”问题是否解决方案是否合适与完整?是否否职员2是是研究否图10.4展示工艺流程图10六西格玛系统方法SIPOC模型(供方、输入、过程、输出、顾客)分析用于扩展工序流程图，图10.5SIPOC示意图员完整记录某个区域的每一分钟，在特定时间段内观察员工，通常是几个小时或碳足迹分析：概念、方法、实施与案例研究图10.6力场分析图●关键参数关键性质量要素。控制阶段的设定是为了维护改进过程得到的效益。这个阶段常用的工具控制图用于过程监测，目的是发现随机(系统噪音)和非随机(起因)变数据○违例中心线—--LCL/UCL六西格玛提供了一批分析和改进系统流程的资源和工具集，使许多概念纳入11部署备选方案优点缺点企业行动(1)成果最大(2)整个组织一致的过程(3)优化整个企业系统(4)规模经济(1)费用最高(2)实施时间最长(3)需要强化规划(4)需要密集数据采集单一设施行动(1)可作为其他设施的示范项目(2)为彻底优化分析这个设施(1)费用高(2)需要密集数据采集优点缺点部门行动(1)简化实施分析(2)促进部门团队工作(1)可能错漏其他部门的机遇(1)简化实施分析(1)可能错漏其他废弃物流的机遇(1)不只是分析一个设施的排放(1)数据采集较密集项目式行动(1)时间短(2)费用低(1)影响最小而好的能源和GHG最小化(服务)供应商能够帮助确定部署策略，指导初以下是选择能源和GHG最小化(服务)供应商时需要考一旦供应商名单范围缩小了，就考虑请其为企业内部项目排序提出基本实施策略。并建议对每个潜在供应商进行拜访，亲自观摩者去视察这个课程。有些供应商或者咨询师起初看起来很好，但是亲自评估其培实施能源和GHG最小化达到底线效益大且持久的变化结果，需要一个精心策划和详尽的计划。能源和GHG最小化合作商或者供应商一旦选定，就要帮助企业制定出有效的实施计划。表11.2展示了启动一个能源和GHG最小化计划的时间表。虽然每个计划都是独特的，但是都要考虑下列要素，这些要素将在后面时间表(天)主管培训3项目拥护者培训5选择能源和GHG项目5353535能源和GHG最小化培训/设施析误开始第二波能源和GHG最小化培训137天(1)建立支持第一轮行动的基础设施。支持能源和GHG最小化的基础设施(2)选择关键的参与者。通过该领域受过培训的从业者的帮助，能源和(3)选择关键的项目。初始的项目主要集中在高度可见的有形废弃物流，(4)进行培训和辅导。培训注册之前，团队成员将被分配到指定的项目，(5)利用项目汇报会。虽然时间难于安排，但是不断地从上而(6)进行析误。策略变化领域的数次活动，能够最好地成功完成能源和12创建成功的项目启动12.2行政领导品质屋(WHATs/HOWs的相关性)客户的相关性)目标(重要性权衡)(2)“如何”:第二步是举行跨部门团队集体讨论会，确定与首要“什么”(5)这个过程一直持续到分级的“如何”详细到足以赋值给战略目标及其1)领导者(主管级管理者)2)技术专家(能源和GHG管理专家)3)项目管理者(促进者和协调者)4)团队成员5)主办者/流程负责人(流程管理者)12.5测量指标最后，企业文化问题归结为企业为了应对商业环境变化而做出变革的能发员工的积极性，创造这些共享的价值。有效地交流这一愿程，是能源和GHG减量实施计划不可或缺的一部分。有效沟通必须要满足●一致性：同样的信息要不断重复，目标和计划经常变化会减少员工的●简单：与去年同期相比，企业减少垃圾填埋场的能源和GHG运输数量反之，对于一个新项目一年期的改进而言，大多数情况规划、高层支持和配置适当的资源是成功启动能源和GHG最小化项目的3(2)审查已有记录；(5)分析数据，确定每个工作单位或工作区域的年排放量和能源消耗量，|13温室气体与能源分析的一般方法图13.1GHG和能源最小化的11步六西格玛法力的公司成立于1987年，雇佣了600人。20世纪13.2.1高层支持2011年11月19日作为企业董事长，我高兴地声明，减少我们的温室气体排放和能源消耗的合作是我们强有力的、一致的承诺。企业资助的项目，如安装太阳能板和雇佣管理人员和职员来支持相关环境领域的保护对于环境保护方面的成就和重视程度，我们希望企业全体员工共同的努力。作为步，我们成立了由你们的同事组成的团队，来评估我们目前的绩效和实施过程变革，以减少我们的排放，并强化对保护环境的重视程度。这个项目将让我们推动这些重要行动，非常欢的任何投入。如果你有任何想法，请联系你的主管，共享你的想法。总之，我们为温室气体和能源最小化项目提供了强有力的支持，我们对在我们总部办公室的合作取得的成功感到非常高兴，计划在我们的工厂内实施一个强大的方案。我们对这个方案的实施，所以我们可以成为这个领域真正的章中讨论的作用。废弃物分类(在本章后面讨论)期间，可为项目增加临时成13.2.3初始培训和介绍性会议13.2.4项目目标与测量指标13.2.5团队章程并在团队会议期间和控制或者审查会议中将其作为焦点，保证管理范围的严目的与团队目标团队的任务是：在不增加成本的情况下，相较于201一起高效工作，监控流程效率，坚守承诺，互帮互学。以完成下列目标实●3月31日前完成公司的11步骤评估流程●4月15日前准备好建议书初稿并提交给CEO;●4月25日前完善建议书并提交区域管理会议；团队组成与角色团队由工厂各个职能部门代表组成，包括管理层和工会会员。拥有知识和技能人员的组成使团队能够●确保团队章程得到恪守；●管理团队的日常工作和成果；●管理预算；●支持和帮助团队成员；每周向CEO提交工作进展报告。项目持续期间，团队领导人JackSmith拥有指挥和管控团队工作的权力，以项目启动资金预算为4000美元，包括差旅费和初步的物资。且每周一下午4:30,CEO●团队第一次会议在2月28日(星期一)下午2:20举行；●项目持续期间，团队每周一下午2:00～3:30召开会议；●期望每个团队成员提交一份其负责的工作方面的简短进展报告；●如果成员不能出席，必须通知团队领导，并指定他人转达进展和传达进一步的进展期望；●JackSmith要对每次会议进行汇总，于会议次日上午项目时间表是定义阶段主要成果之一。时间表追踪对应于既定目标的项目绩效，并起到战略实施的作用。项目时间表可以作为评估团队预先制定的时间表进展情况的控制文件。需要制定合适的计划，以保证按时实现项目目标。表13.1是时间表样例，包含了GHG和能源最小化过程每个步骤所需时间的一般指南。注意：该时间表假定团队30%的时间用于该项目，70%用于日常工作。一般而时间(周)(1)建立GHG和能源最小化团队和章程(2)审核已有记录(3)制作项目流程图和进行生产量分析(4)采集数据(5)分析数据，按工作单元或者区域确定年排放量(6)建立基线数据库(7)识别最小化机遇(8)制定最小化GHG和能源消耗量的备选改进流程和方法(9)确定协助最小化工作的供应商和服务提供商(10)备选方案的比较与确定(11)制定部署和执行计划(12)执行和实施计划和时间表(13)对照目标验证流程(14)监测并不断改善绩效2222216631241113.2.7项目预算配。管理层为事先列出的清单拨付1000～10000美元，13.3审核已有记录(步骤2)●如果多个企业的服务汇总在一个账单或者报告中，这些记录的可用性碳足迹分析：概念、方法、实施与案例研究|●第1节：公司信息与联系人相关的设施数据、设施、规模和轮班工作日记(图13.5);温室气体和能源最小化温室气体和能源最小化记录审核图13.4经验记录审核工作表——第1页●第6节：热水——热水系统设备及参数(图13.8);|13温室气体与能源分析的一般方法第1节公司信息第1节公司信息 (5)设施面积：(7)公司的年销售额大概是多少?否否第2节铲车信息第2节铲车信息图13.5既有记录审核工作表——第2页碳足迹分析：概念、方法、实施与案例研究第3节工艺信息第3节工艺信息(1)简要列出公司主要产品和(或)服务： (2)你对目前生产及能源和排放如何评级? (4)请标明在本地点存在的所有领域：航运/收货制造装配库存/仓储(5)请标明目前在本地点的所有制造工厂：1.去年电力每kW·h费用和消耗量(kW·h) 3.去年液态丙烷气(LPG)每加仑(gal)‘价格和消耗量 4.去年燃料油每加仑价格和消耗量图13.6既有记录审核工作表——第3页*加仑(gal)为美制加仑，1gal(US)=3.875L13温室气体与能源分析的一般方法第5节供热制冷(2)基础保温层(厚度/英寸)(4)建筑墙体保温层(厚度/英寸)(5)户外门数(6)内门数(8)窗户保温与遮阳(10)供热管位置与保温(厚度/英寸)(12)温控器类型(可程控)是/否(13)温控器温度设置(供热/制冷)(14)供热系统类型(16)供热系统效率(AFUE/HSPF)(18)制冷系统类型(19)制冷系统容量(21)吊扇数图13.7已有记录审核工作表——第4页第6节热水(2)购买年份(3)热水器位置(4)能量因数(5)回收率(6)额定输入(7)水箱储量(gal)第7节照明(1)办公区域照明灯具数(5)使用时间(h/d)(10)使用时间(h/d)图13.8已有记录审核工作表第5页碳足迹分析：概念、方法、实施与案例研究|第8节电器和电脑第8节电器和电脑电器类型电器规格电脑或设备类型第9节交通数据第9节交通数据(1)每年车队燃料使用加仑数，包括燃料类型：图13.9既有记录审核工作表——第6页|13温室气体与能源分析的一般方法|第10节采购第10节采购(1)年纸张使用量(张、令、盒或Ib)(2)年纸张花费(3)回收量百分比(2)年材料回收量(t)(4)年固体废弃物排放费用(5)年回收费用(6)年堆肥化费用图13.10既有记录审核工作表——第7页第12节企业测量 (4)列出购买的可再生能源信用、堆肥化、森林保护 企业政策工程规范其他图13.11既有记录审核工作表——第8页●第10节：采购——纸张采购和回收量(图13.10);●第11节：废弃物排放量和回收量——固体废弃物及其回收数量和费用(图13.10);制作流程图，重要的是确定起点和终点，因为流程图处在这些点之间。(1)针对起点步骤A与终点步骤B之间完成的活动绘制流程(2)将在步骤A与步骤B之间所做的活动记录在便条上，按平(3)记录流程图，确定下次审核信息的会议时间。务必核如前面提到的，必须在第三层面进行描述流程，而后改进团队才能充分处理它们。图13.12展示了数据采集表格，并在制作流程图时可用。图13.13是制作流公司/位置：运营传输检验延误存储oooooooooooooooooooooD00DV▽▽▽▽▽△△DAD2AV▽▽▽▽▽生产分析的首要目的是确定生产率(力)和相关的周期模式。这些生产率会直接关系到每个周期的排放量和能源消耗，其中包括一周、一月或一年的周期。图13.14是一个可用于帮助这个过程的生产力模式图。计算生产力需要下列●效率(对应于周期时长);碳足迹分析：概念、方法、实施与案例研究水酸图13.13案例研究流程图标题(生产力模式):位置(城市、州)标题(生产力模式):位置(城市、州)8所需时间可用时间项目#日预时间每天可用负荷率(单位)(单位)(分钟)(件/周期)(班/d)22图13.14生产分析示例13.5现场数据采集(步骤4)13.5.1现场数据采集的准备间、会计室等(业务不同，工作单元也不同)一个监工或者车间工人为团队临和能源消耗量，采集时要细心，确保准确性。数据采集表需要的信息至少温室气体和能源评估邮箱电话外窗数与类型回收的物料每天使用时间照明数据每天使用时间作，如目标区域和大容量区域，提出有价值的建议和评论。最后，评估前几放，并提供更多有价值的反馈。图13.16是用于通知员工的(OA系统)通知11月19日12月2日下午14:00～17:00,能源与温室气体分析和最小化团队将在我们工厂进行评估，评估请为评估团队提供方便，并按要求提供帮助。此外，如果你有多谢你的支持!13.5.2评估指南能源消耗和能源来源区分，每组要赋予重量(T/a)或者能耗(kW·h/a)单据预先确定的密度系数，自动计算出年排放量和能源消耗量是一张数据输入过程可用的子数据表模板，图13.18是一张已完成的数据输账单和外推的排放流。表13.2展示的为工厂区域的年度排放和能源使用的案照明数据区域1区域2区域3原来功率(W)替换后功率(W)平均每小时使用时间(分钟)设备和电脑数据区区域1区域2区域3设备类型电源电压(V)电源频率(Hz)满载电流(A)平均每小时使用时间(分钟)供暖和制冷数据区域1区域2区域3设备类型能源消耗(W)设定温度(F)固体废物和回收区域1区域2区域3每天产生的废物量(lbs)(每t)废物处置费用每天回收量(Ibs)车辆和旅行区域1区域2区域3交通模式(小车、飞机、巴士)每年驾驶里程(英里)每gal燃料费用图13.17数据输入表模板照明数据区域1区域2区域3机械车间原来功率(W)替换后功率(W)平均每小时使用时间(分钟)5设备和电脑数据区区域1区域2区域3设备类型电源电压(V)电源频率(Hz)满载电流(A)1平均每小时使用时间(分钟)45区域1区域2区域3机械车间设备类型电炉能源消耗(W)1设定温度(F)85固体废物和回收区域1区域2区域3机械车间每天产生的废物量(Ibs)(每t)废物处置费用每天回收量(lbs)385车辆和旅行区域1区域2区域3机械车间交通模式(小车、飞机、巴士)每年驾驶里程(英里)每gal燃料费用图13.18完成的数据输入表区域能源消耗量(kW)碳排放量(t)机械车间自助餐厅收货品管13.7识别最小化机遇(步骤6)计算出基线数据后，评估团队可以开始研究排放流中作单元。应用帕累托分析可以有效地完成该任务。帕累统计方法，该方法能选取可以产生重大整体效的行动进程同时竞夺你的注意力时，帕累托分析是有用的正式技法。其本质是，动带来的总体益处相当接近最大的可能效益。分析应用现象主要是由少数几个关键原因造成的，在本案例中，废弃物的产生主要是由GHG排放和能源消耗造成的。帕累托法则也称为80/20法则——即80%的效果是由20%的原因造成的。本案例中的应用是，识别出总排放量的80%是由20%的重大排放源产生，然后将这20%重大排放源定为最小化的对象。表13.2展示GHG主要排放源和能源主要消耗者一旦被量化，团队就可以开始制定使这些区域最小化和向项目的最终目标靠近的备选方目标的能力进行分级。这一节包括了竞争性备选方案的生成、筛选和选择的过13.8.1生成备选方案经成功最小化了类似的排放并报告了结果，政府也是获得免费信息和指南的一个重要宝库。美国国家环境保护署俄亥俄州，当地非营利团体建立了一个可持续性(研究)团队，每个月都召开13温室气体与能源分析的一般方法说明联系方式(电话/邮箱)出处或者其他信息123456789图13.19列出可能选项的备选方案生成工作表13.8.2通用的最小化备选方案●循环利用：实施循环利用和废弃