一种基于自动化生产线的液化石油气钢瓶全生命周期碳足迹核算方法及平台与流程

本发明涉及碳足迹核算领域，尤其涉及一种基于自动化生产线的液化石油气钢瓶全生命周期碳足迹核算方法及平台。

背景技术：

1、液化石油气钢瓶在生产过程中会消耗各种金属材料和二氧化碳保护气，在充气过程中会有一定程度的温室气体排放；同时介于现代制造业追求生产效率，生产厂家会使用全机器人生产线进行钢瓶的全自动化生产，生产过程中会消耗大量电能和一部分天然气能源；此外，钢瓶的主要材质是可回收的钢材和铜材，报废钢瓶的回收处理及废旧金属的重新冶炼过程也会导致一定的温室气体排放，因而针对其全生命周期过程的碳足迹核算具有环境保护和产业提升的意义。

2、然而，现有技术现有的液化石油气钢瓶全生命周期碳足迹核算方法很难对液化石油气钢瓶提出有针对性的指导，无法实现液化石油气钢瓶的标准化的碳足迹核算。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

2、一种基于自动化生产线的液化石油气钢瓶全生命周期碳足迹核算方法，包括以下步骤：

3、s1.确定液化石油气钢瓶全生命周期碳足迹核算的系统边界、功能单位、涉及标准以及在核算过程中的取舍原则和分配原则；

4、s2.确定系统边界的生命周阶段；系统边界的生命周阶段包括以下四个生命周期阶段：原材料阶段、生产制造阶段、产品使用阶段、报废回收阶段；

5、s3.根据各个生命周期阶段的特点进行调研，梳理各个生产工艺流程，并确定各阶段、各流程的碳排放源清单和收集相关数据；

6、s4.依据标准、取舍原则和分配原则，构建液化石油气钢瓶全生命周期碳足迹核算模型；将调研过程中获得的碳排放源清单数据和碳排放因子代入模型中计算得出液化石油气钢瓶全生命周期的碳足迹核算结果；

7、s5.根据模型和计算结果，对液化石油气钢瓶的全生命周期碳足迹进行数据分析。

8、进一步的，取舍原则为：在核算过程中，对排放源导致的co2排放量小于或等于总核算结果的1％的数据进行数据删减，所有被删减的排放源累计之和不得超过总核算结果的5％；

9、进一步的，分配原则为：根据经济价值分配法，按价值比例分配产品的co2排放责任。

10、涉及不同规格型号液化石油气钢瓶对共用能耗的分配，分配原则采用经济价值分配法，即各产品根据其自身经济价值承担相应的环境责任，即经济价值高的产品将按价值比例分配到更多的co2排放责任。

11、进一步的，步骤s3中的清单包括以下信息：液化石油气钢瓶生产所需的原材料种类-数量、消耗的能源种类-数量、交通运输方式-里程、生产过程中产生的可/不可回收利用物料/废弃物的种类-数量及处理方式、液化石油气钢瓶的规格型号种类-数量-市场价值、液化石油气钢瓶在使用寿命期间的充气次数、自动化生产线运行和维护能耗、以及对应的碳排放因子。

12、进一步的，步骤s5的数据分析包括以下内容：对各个生命周期阶段各温室气体排放要素数据的不确定度分析、敏感度进行分析；对各个生命周期阶段中各个碳足迹环节对总的温室气体排放的贡献度进行分析。

13、进一步的，原材料阶段包括原材料的生产和运抵至液化石油气钢瓶生产地；

14、生产制造阶段包括液化石油气钢瓶的生产制造、可回收利用物料的处理、不可回收利用废弃物的处理；

15、产品使用阶段包括液化石油气钢瓶运送到客户目的地使用的场景以及钢瓶运送到充装站进行加气的场景；

16、报废回收阶段包括液化石油气钢瓶运送到处理站并拆解处理，及其中产生的可回收利用物料的处理及不可回收利用废弃物的处理。

17、进一步的，全生命周期的碳足迹核算的整体核算公式为：

18、et＝em+ep+eu+er

19、其中：

20、et—一只液化石油气钢瓶全生命周期的碳足迹，单位为kgco2e/只钢瓶；

21、em—一只液化石油气钢瓶在原材料阶段的碳足迹，单位为kgco2e/只钢瓶；

22、ep—一只液化石油气钢瓶在生产制造阶段的碳足迹，单位为kgco2e/只钢瓶；

23、eu—一只液化石油气钢瓶在产品使用阶段的碳足迹，单位为kgco2e/只钢瓶；

24、er—一只液化石油气钢瓶在报废回收阶段的碳足迹，单位为kgco2e/只钢瓶。

25、进一步的，全生命周期的碳足迹核算的整体核算公式涵盖各个生命周期阶段中的各个环节。

26、进一步的，一只液化石油气钢瓶在各生命周期阶段中的碳足迹核算公式如下：

27、(1)原材料阶段的碳足迹核算公式：

28、

29、其中：

30、adm,i—第i种原材料的质量，单位为kg；

31、efm,i—第i种原材料生产的碳排放因子，单位为kgco2e/kg；

32、dm,i—第i种原材料从上游原材料产地运抵钢瓶生产地的距离，单位为km；

33、eft,i—第i种原材料运输方式的碳排放因子，单位为kgco2e/(kg·km)；

34、(2)生产制造阶段的碳足迹核算公式：

35、

36、其中：

37、adp,i—第i道独立生产工序的电力消耗量，单位为kwh；

38、efep—电力碳排放因子，单位为kgco2e/kwh；

39、adw,j—第j种不可回收利用废弃物的产生量，单位可为kg、m3、nm3，根据废弃物固液气态性状确定；

40、efw,j—处理第j种不可回收利用废弃物的碳排放因子，单位为kgco2e/kg、kgco2e/m3、kgco2e/nm3，根据废弃物固液气态性状确定；

41、adr,k—第k种可回收利用物料的产生量，单位为kg；

42、efr,k—对第k种可回收利用物料进行回收处理的碳排放因子，单位为kgco2e/kg；

43、α—回收单位质量的第k种物料时能得到对应新原材料质量的分配系数；

44、efm,k—与第k种可回收利用物料对应的原材料的生产碳排放因子，单位为kgco2e/kg；

45、β—进行核算中的某型号液化石油气钢瓶的价值分配系数，其数值由在核算时间范围内该型号钢瓶的生产个数乘以其市场价值，再除以同时期内全部生产钢瓶的总市场价值得出；

46、adsp,l—第l道公共生产工序的能源消耗量，其中公共生产工序包括：整车间的传送带运作、照明、降温、通风、空压机运作、液压油冷却、机器人维护、喷涂固化等。若能源类型为电力，单位为kwh，若能源类型为天然气，单位为nm3；

47、efep—第l道公共生产工序的碳排放因子，单位可为kgco2e/kwh、kgco2e/nm3，单位根据消耗的能源类型确定；

48、—在核算时间范围内，进行钢瓶焊接时焊接保护气二氧化碳的排放量，单位为kgco2e；

49、(3)产品使用阶段的碳足迹核算公式：

50、eu＝adwei×(dusereft+dreeft')+n×ere

51、其中：

52、adwei—进行核算中的某型号液化石油气钢瓶的单只重量，单位为kg；

53、duser、dre—液化石油气钢瓶运送至客户手中的距离，以及在其使用寿命时间内在客户和充气站之间往返的总距离，单位为km；

54、eft、eft'—液化石油气钢瓶销售和充气运输中，运输方式的碳排放因子，单位为kgco2e/(kg·km)；

55、n—某型号液化石油气钢瓶在其使用寿命时间内的充气次数，单位为次；

56、ere—每次充气时导致的温室气体排放量，单位为kgco2e/次。

57、(4)报废回收阶段的碳足迹核算公式：

58、

59、其中：

60、adr,i—在钢瓶材料完全分拣前，回收处理钢瓶第i道工序的能源(如电力、燃料、燃气等)消耗量，单位可为kwh、kg、nm3等，根据能源类型确定；

61、efr,i—能源碳排放因子，单位可为kgco2e/kwh、kgco2e/kg、kgco2e/nm3等，根据能源类型确定；

62、adw,j—回收处理过程中和钢瓶材料完全分拣后产生的第j种不可回收利用废弃物的产生量，单位可为kg、m3、nm3，根据废弃物固液气态性状确定；

63、efw,j—处理第j种不可回收利用废弃物的碳排放因子，单位为kgco2e/kg、kgco2e/m3、kgco2e/nm3，根据废弃物固液气态性状确定；

64、adr,k—钢瓶材料完全分拣后产生的第k种可回收利用物料的产生量，单位为kg；

65、efr,k—对第k种可回收利用物料进行回收处理的碳排放因子，单位为kgco2e/kg；

66、α—回收单位质量的第k种物料时能得到对应新原材料质量的分配系数；

67、efm,k—与第k种可回收利用物料对应的原材料的生产碳排放因子，单位为kgco2e/kg；

68、adwei—进行核算中的某型号液化石油气钢瓶的单只重量，单位为kg；

69、dr、—液化石油气钢瓶运送至回收处理站的距离，单位为km；

70、eft—运输方式的碳排放因子，单位为kgco2e/(kg·km)。

71、所述数据分析在于对各个生命周期阶段各温室气体排放要素数据的不确定度分析、敏感度分析，以此评估数据质量和各要素对碳足迹核算结果的影响，确保模型和核算结果的准确度。

72、同时，分析各个生命周期阶段中各个碳足迹环节对总的温室气体排放的贡献度，以此作为依据建议生产厂家、产品用户和回收站点在原材料、能源类型、生产工艺、消费行为、回收利用方面进行择优选择，尽可能降低液化石油气钢瓶全生命周期过程中的碳足迹，以实现绿色环保、节能降碳的目标。

73、一种基于自动化生产线的液化石油气钢瓶全生命周期碳足迹核算方法，还包括以下步骤：s6.建立全生命周期碳足迹核算平台。

74、进一步的，建立全生命周期碳足迹核算平台包括以下步骤：

75、s10,碳排放数据库建立；

76、s20,碳足迹核算模型搭建；

77、s30,碳足迹核算；

78、s40,核算结果分析评价；

79、s50,平台迭代更新。

80、进一步的，碳排放数据库建立包括以下步骤：

81、s101：根据液化石油气钢瓶的全生命周期核算边界，确定各个生命周期阶段的碳足迹活动内容，对应碳足迹活动内容制定碳排放源清单，明确数据库建立所需的数据内容；

82、s102：根据碳排放源清单开始数据收集、整理工作。数据收集来源可以是实景调查、企业公开数据、行业协会/产业协会报告、现有的其他数据库等。收集到的数据需要进行整理，即对收集到的原始数据进行可信度研判、数据检查、异常值剔除、类型分类、清洗、来源标识，确保所获得的数据是可信的、完整的、准确的及可追溯的；

83、s103：对整理好的数据进行规整，导入平台的数据存储和管理系统中，完成碳排放数据库的建立。

84、进一步的，碳足迹活动内容包括生产制造阶段的工艺流程。

85、进一步的，碳足迹核算模型搭建过程包括以下步骤：

86、s201：根据液化石油气钢瓶全生命周期各个阶段的边界和碳足迹环节活动内容，构建碳足迹流程图；

87、s202：在每一个碳足迹环节活动节点中填写其活动水平数据和相应的碳排放因子数据，在数据填写完毕后，对模型整体进行完整度分析，若分析通过，则完成碳足迹核算模型搭建。

88、流程图中要标识出每一个对应的碳足迹环节活动节点，以还原液化石油气钢瓶完整的生命周期过程。其中活动节点会因其代表的活动类型的不同而蕴含不同的碳排放算法。碳足迹核算模型搭建过程是可视化、流程化、模块化的。

89、碳足迹核算过程为：

90、s301：模型根据各个节点中的算法和输入的数据计算得出相应的碳足迹核算结果；

91、s302：模型计算出各要素数据的不确定度分析、敏感度分析结果；

92、s303：模型计算出各个生命周期阶段中各个碳足迹环节对总的温室气体排放的贡献度结果。

93、核算结果分析评价过程为：

94、s401：平台根据预制的报告模板、输入的数据和输出的结果，展示可视化的核算结果图表，并生成完整的液化石油气钢瓶全生命周期碳足迹核算报告；

95、s402：平台使用者可以通过报告中的不确定度、敏感度分析结果评估模型的完整性和计算结果的准确性，以便对数据和模型的算法进行检查、纠正、完善。同时报告可提供给相关个人或组织，以此作为依据建议生产厂家、产品用户和回收站点在原材料、能源类型、生产工艺、消费行为、回收利用方面进行择优选择，尽可能降低液化石油气钢瓶全生命周期过程中的碳足迹，以实现绿色环保、节能降碳的目标。

96、进一步的，平台迭代更新内容包括碳排放源类型、活动水平数据、碳排放因子、核算标准、算法、报告模板。

97、一种基于自动化生产线的液化石油气钢瓶全生命周期碳足迹核算平台，包括碳排放数据库、碳足迹核算模型模块、碳足迹核算模块、核算结果分析评价模块、平台迭代更新模块；

98、碳排放数据库用于储存液化石油气钢瓶的全生命周期核算边界数据、液化石油气瓶的各个生命周期阶段的碳足迹活动数据、碳排放源清单、碳排放源类型、活动水平数据、碳排放因子、核算标准、算法、报告模板；

99、碳足迹核算模型模块用于根据液化石油气钢瓶的全生命周期的碳足迹核算结果；

100、碳足迹核算模块用于计算液化石油气钢瓶的各个生命周期阶段中各个碳足迹环节对总的温室气体排放的贡献度结果；

101、核算结果分析评价模块用于生成完整的液化石油气钢瓶全生命周期碳足迹核算报告；

102、平台迭代更新模块用于对碳排放源类型、活动水平数据、碳排放因子、核算标准、算法、报告模板进行更新。

103、由于采用了上述技术方案，本发明相对现有技术来说，取得的技术进步是：

104、一、梳理了液化石油气钢瓶全生命周期的系统边界、碳排放来源、分配原则及各个阶段的碳足迹核算方法，为实现标准化的碳足迹核算提供了可能；

105、二、建立了一种适用的全生命周期碳足迹核算平台，平台和相关的分析报告为液化石油气钢瓶碳足迹核算、相关产业研究、企业技术改造、消费者行为指导提供了简便而直观的数字化工具和理论依据；

106、三、对推进国家相关产品的碳足迹核算标准制定、敦促企业实施绿色制造、鼓励用户绿色消费提供技术支持。