国内外电动机产品碳足迹核查方法比较分析

崔明琦 ，宋松林 ，吴启震 ，徐国长

(福建省产品质量检验研究院，福建 福州 350002)

1 引言

2013年2月18日，由国家发改委和认监委共同制定的《低碳产品认证管理暂行办法》发布实施，将中小型三相异步电动机与3类建筑材料共计4种产品列入了《低碳产品认证目录（第一批）》，2014年5月27日，国家认监委发布了《国家认监委关于发布低碳产品认证实施规则的公告》，正式发布了通用硅酸盐水泥、平板玻璃、铝合金建筑型材和中小型三相异步电动机等四类产品的低碳认证实施规则及相关技术规范，这标志着我国低碳产品认证制度进入正式实施阶段。文章以PAS2050:2011为依据，对电动机碳足迹核查方法进行理论研究，并与国内现行技术规范要求对比，分析两者间存在的差异及其原因。

2 碳足迹计算方法概述

在产品低碳认证的整个过程中，一个最重要的环节是对产品进行碳排放评价分析，即碳足迹核算。目前国际上普遍采用英国标准协会（BSI）发布的PAS 2050:2011(Specification for the assessment of the life cycle greenhouse gas emissions of goods and services)为主要依据，以生命周期评价法为产品制定碳足迹核查方案。

生命周期评价法包括产品或活动从原材料加工、生产、运输、销售、使用、再利用到最终处置的整个生命周期。通过建立产品的生命周期清单(Life Cycle Inventory LCI)，然后将产品生命周期过程中归类于全球变暖的数据进行特征化，最后通过计算得出产品的碳排放结果。具体评估方法可依据ISO14040（GB/T 24040-2008）进行。

3 国内外电动机碳足迹核查方法比较分析

3.1 国际现行碳足迹核查方法

根据PAS2050规定，如果从某一方向向终端客户提供各种输入，则生命周期的系统边界为从商业到消费者的B to C模式，即从原材料采集到最终处理全过程；如果从某一方向向非终端客户提供各种输入，则系统边界为从商业到商业的Bto B模式，即从原材料采集至运输到非终端客户的全过程。由于中小型三相异步电动机多为工业用电机，面对消费者既可能是终端客户，也可能是配套产品生产企业或经销商，故本次研究采用B to C模式进行分析。

按照理论分析，电动机全生命周期内碳排放应至少包含原料/零部件引进阶段、产品制造阶段、使用阶段、运输阶段及最终处理（回收）阶段(如图1)。将其他温室气体转化成相应的CO2当量（CO2e）后，分析各个阶段可能导致碳排放的因素（活动数据），然后进行碳足迹计算。碳足迹值一般可用活动数据与排放因子乘积的形式表示。排放因子(emission factor)，指活动水平数据相对应的系数，用于量化单位活动水平的温室气体排放量，是碳足迹计算中最重要的数据，往往需要长期的统计积累。如电力的排放因子可以表示为CO2e/kWh,燃油的排放因子可以表示为CO2e/L等。国际上在此环节一般使用专业的碳足迹计算软件，该类软件包含不同地区从事各种生产活动时的碳排放因子，通过制定核查方案、确定系统边界，调用数据库最终求取产品的碳足迹计算值，目前最广泛使用的是由德国斯图加特大学 LBP 研究所和德国PE公司共同研发的Gabi，由荷兰Leiden大学研发的SimaPro 等软件。

图1 三相异步电动机B to C流程图

3.2 三相异步电动机碳足迹计算

由上述分析可知，若按照生命周期评价法对三相异步电动机进行B to C碳足迹核查，可拟用以下方法求取：

（1）原材料/元器件引进阶段

式中，=为原材料/元器件引进阶段GHG排放量，单位kgCO2e；

Ai为生产活动中第i种材料质量，单位kg；

EFi1为第i类材料排放因子，单位kgCO2e/kg。

（2）制造阶段

式中，Eb为产品制造阶段能源消耗的GHG排放量，单位kgCO2e；

Bi为生产活动中第i种能源消耗量，单位kWh；

EFi2为第i类能源排放因子(如电网电力排放因子)，单位kgCO2e/kWh。

（3）使用阶段

式中， 为产品使用阶段能源消耗的GHG排放量，单位kgCO2e；

（4）运输阶段

式中，Ed为产品运输阶段能源消耗的GHG排放量，单位kgCO2e；

为第i类交通工具每公里的能源消耗量，单位kg/km；×为运输路程，单位km；

为第i类能源生产排放因子，单位kgCO2e/kg。

（5）报废阶段

式中，Ee=为产品报废阶段能源消耗的GHG排放量，单位kgCO2e；

Mi为处理第i类材料时的能源消耗量，单位kWh；

EFi5为第i类能源生产排放因子，单位kgCO2e/kWh；

EFj6为第j类材料生产排放因子，单位kgCO2e/kg。

则中小型三相异步电动机碳足迹计算结果为：

3.3 国内碳足迹评价方法

根据国内现行的《低碳产品认证实施规则 中小型三相异步电机》(CNCA-LC-0104：2014)及《中小型三相异步电动机低碳产品评价方法及要求》(CQC4101-2014)，我国电动机产品低碳认证采取型式试验+现场核查+获证后跟踪检查的认证模式。对于其碳排放主要从两个方面进行核查：

（1）企业送样至指定检测机构对样机进行型式试验，检验项目为标准GB 14711、GB 18613规定的全部适用项目和相关产品标准的功率因数规定值及容差要求。如能提供安全认证证书及节能认证证书，则认为此项符合要求，无需进行型式试验；

（2）按照相关公式归算到电机每千瓦所使用的铜、铁、铝的二氧化碳当量排放量（kgCO2e/kW），对碳排放结果进行审核，并与《中小型三相异步电动机低碳产品评价技术方法及要求》中规定的单位可比二氧化碳排放限值做对比，判定认证产品是否在限值范围内。

3.4 国内外碳足迹核查方法的差异

通过比较不难发现，我国现行碳足迹计算方法与PAS2050:2011中理论分析所依据的计算方法存在较大差异，主要表现在以下几个方面。

（1）系统边界确定。由CQC低碳认证核查报告看到，我国电动机生命周期系统边界包括定转子压装、线圈饶制，转子铸铝三个工序。既不遵从B to C模式也不遵从B to B模式。根据PAS2050要求，在没有现成核算方案时，可以根据具体情况自行制定PCR（产品认证规则），忽略掉碳排放较小的环节。而从台湾工研院一份依据PAS2050的马达生命周期碳排放评估案例中，得出的结论是电机的使用阶段约占整个生命周期的99.23%，原材料/元件约占0.087%，生产制造阶段约占0.067%，所以在电动机碳足迹计算中，是否可以完全忽略其他阶段的碳排放，仍有待于进一步研究探讨。

（2）碳排放计算。从认证单元碳排放量计算过程中发现，其计算值实际上应是原材料引进时的碳排放量。以漆包线为例：中小型三相异步电动机生产过程消耗的原材料所产生的碳排放量主要包括定子线圈耗用的铜，

式中：

ECu——每台中小型三相异步电动机电磁线所消耗的铜所产生的碳排放量，单位：kgCO2e/kW；

MCu——每台中小型三相异步电动机所消耗的铜的质量，单位：kg；

EFCu——每台中小型三相异步电动机所消耗的铜的碳排放因子，单位：kgCO2e/kg，默认值为4.42kgCO2e/kg；

Cnrp——每台中小型三相异步电动机的额定功率，单位：kW。

由此可知，其计算值为中小型三相异步电动机电磁线所消耗的铜所产生的碳排放量，而并非线圈饶制过程中的碳排放量。这与核查报告中排放边界的描述有所出入。

若此环节实际计算的是原材料/元件的引进阶段的碳足迹，又忽略了由铜制成电磁线、由铁制成硅钢片这一过程的碳排放。而且作为主要元件机壳（铸铁）的碳排放也未被考虑。

（3）无实际制造阶段的碳排放。电机制造阶段的碳排放主要来自其生产系统与辅助生产系统的各种能源消耗。生产耗能包括：冲剪(如有)、铸铝、板焊(如有)、机加工、绕线、嵌线、浸漆、总装配、试验等各工序所耗费的电力和燃料的总和。辅助生产能耗包括：机修、供电、供水、供气、制冷、仪修、库房、厂内原料场地、环境设施等部门所消耗的电力和燃料，以及为生产服务的厂内运输工具、照明等所消耗的电力和燃料。

目前我国关于中小电机产品能源消耗的相关标准正在制定中，主要针对中小电机装配阶段，规定其能源消耗算法及限值。深入研究产品制造(装配)阶段的碳排放具有重要意义，不仅可以完善产品的生命周期碳足迹核查方案，明确产品制造过程中能源消耗计算方法与限值，还有助于督促制造业更新制造工艺，升级生产设备，有效实现节能减排。

（4）用节能认证代替使用阶段碳排放核查。由于电动机是用能产品，使用阶段的排放主要来自于电网发电，碳排放的高低与电动机的效率有直接关系，由能效等级作为电机使用阶段是否低碳的评判标准有一定道理。但对于该阶段具体的碳足迹并没有实际求出，低碳的概念仍然比较模糊。

由以上分析可知，我国电动机产品碳足迹核算方法较为简单，其中一个重要原因是尚未建立健全产品碳排放信息数据库，缺少初级数据及相关活动数据的排放因子，许多阶段的碳排放核查便无法进行。目前我国相关机构正致力于碳排放因子的统计工作，并尝试与外国机构及国内高校合作，将外国应用的温室气体排放测算软件的排放因子进行本地化应用，或可促进建设国内碳排放数据库的进程。

4 结语

严格按照国际技术规范进行产品碳足迹核算是一个比较复杂的过程，需要投入较多的时间和人力，并且借助专门的碳足迹计算软件，国际知名的第三方认证机构如TUV，SGS等，在依据PAS2050或ISO14067为产品进行低碳认证时，也往往需要较长的认证周期，且费用较高。我国低碳认证技术还不够成熟，在电动机产品碳足迹核算方法、碳足迹清单编制要求、碳足迹基础数据采集和质量控制技术规范等方面，还需进一步研究探讨，使之在符合我国基本国情的前提下，更与国际认证要求接轨。随着对产品碳足迹计算研究的不断深入与完善，中国的低碳认证制度将得到更好更快的发展。

[1]PAS 2050:2011,Specifi cation for the assessment of the life cycle greenhouse gas emissions of goods and services[S].

[2]ISO/TS 14067:2013,Greenhouse gases-Carbon footprint of products - Requirements and guidelines for quantification and communication[S].

[3]GB/T 24040-2008,环境管理生命周期评价原则与框架[S].

[4]CNCA-LC-0104：2014,低碳产品认证实施规则 中小型三相异步电动机[S].