产品碳排放数据库标准化建设浅析

许立杰 陈秉楠 吴薇群

摘 要：在国际社会对产品碳足迹的核算和管控逐渐收紧，国内迫切需要开展产品碳排放数据库建设的背景下，本文介绍了国内外典型产品碳排放数据库的整体情况；总结国际权威数据库的标准化建设经验；剖析我国数据库建设现存问题；最后针对如何标准化建设中国产品碳排放数据库提出了针对性的思考和建议，对于提高我国产品碳排放数据库建设能力具有重要的参考意义。

关键词：产品碳足迹，生命周期清单，数据库，数据质量，标准化

DOI编码：10.3969/j.issn.1002-5944.2023.05.006

0 引 言

实现碳达峰碳中和目标首先要做实的就是碳排放量的核算，量化数据的准确性是监测、评估和预测气候变化的核心基础。产品碳足迹评价是一种数据密集型方法，需要大量不同地区、行业的材料及生产过程的碳排放因子做数据支持。高质量的产品碳排放数据库是开展碳足迹评价的必要前提，数据的可靠性也直接影响碳足迹核算结果可信度和应用性。目前国内进行产品碳足迹评价首选是欧洲地区运行较为成熟的数据库。但国外数据库的数据是基于其国家或区域各行业的平均数据，具有代表性的中国数据少之又少，评价结果无法真实反映中国本土产品的碳排放情况。同时，国外数据库智能化系统的数据录入要求与国内企业常规设备可提供的数据存在一定差异，不利于大面积普及。综上，至今我国仍没有一个统一的可代表中国平均生产能耗和碳排放量情况的数据库，这在很大程度上制约了我国产品碳足迹评价的推广和发展。

1 国际数据库建设情况

在过去的二三十年中，国际已开展大量的数据库标准化建设工作，现已形成一批数据全面且公信度较高的数据库，可充分支撑其国家或更大区域的产品碳足迹评价。其中，欧美区域的生命周期清单（Life Cycle Inventory， LCI）数据库，数据种类多样且丰富，除碳排放外还可支撑多种环境影响类型评价，在全球范围内被广大用户所使用。亚洲碳标签推行较好的国家，为保障产品碳足迹评价结果的区域代表性和准确性，纷纷建设本土产品碳排放数据库。具体数据库对比信息见表1。

1.1 ecoinvent数据库

ecoinvent數据库自1998年开始创建，目的是为了解决瑞士长期存在的多个LCI数据库建设内容重复、数据质量不一致现象，为国家提供高质量、有代表性、透明性高的数据库。初期由瑞士公路、能源、环保等几大政府部门共同资助，并成立ecoinvent协会执行数据库建设工作。在得到更多政府部门、科研机构、行业企业的质量认可、技术支持和资金资助下，数据建设范围逐步扩大到全球。因此，为更有效的开展工作，ecoinvent协会采用开放性的多方合作模式，拓展了多种数据收集渠道。同时，为保障数据质量，编制并公开发布《概述和方法：ecoinvent数据库第三版的数据质量指南》，并依托指南开发信息化数据管理系统ecoEditor和ecoQuery，采用开放的EcoSpold数据格式，组建数据集审核专家组，对数据库基本结构、数据集类型、数据收集方法、数据集审核流程及要求等进行标准化指导[1]。最新发布的ecoinvent3.8版本，拥有19000多条系统数据集，内容覆盖基础工业和多个行业，已成为世界范围内认可度最高的LCI数据库。

1.2 GaBi数据库

G a B i 数据库有近三十年的历史，由德国thinkstep公司开发，拥有来自全球20多个国家近60名代表各个行业且熟悉生命周期评价技术的专家开发团队。最新的GaBi数据库已拥有覆盖基础工业和高碳排行业的26个子数据库，涵盖系统数据集近17000条。数据质量管控方面，类似ecoinvent数据库，发布数据质量管控指南《GaBi数据库与模型导则》，对数据库结构设计、数据收集和建模原则、数据集审核及记录格式等提出标准化要求[2]。同时也开发了以导则为依据的GaBi数据库管理应用系统，实现智能化数据质量管控和应用。此外，为进一步提高数据库的权威性，GaBi数据库2014年引入独立的第三方机构DEKRA对数据库的数据来源的可靠性、建设方法的合规性以及记录内容的准确性进行审核，为GaBi数据库的标准化建设提供更具竞争性的技术保障。

1.3 其他数据库

美国、日本、韩国、泰国等数据库的建设背景类似，均为支撑国家层面生命周期评价（Life CycleAssessment， LCA）或碳标签项目。且至少经过3-5年建设，具备基础工业和高碳排行业的数据集后，才能满足其区域产品碳排放量核算的需求。为高效、统一且可持续的开展数据库建设，初期均由政府相关部门牵头并提供主要的建设资金，通过下设或成立非盈利性机构、委员会或专家团队进一步为数据库的建设提供技术支撑和资金保障。数据质量管控上，虽不像前两大数据库在国际层面上发布了较为权威的数据质量指南和智能化系统，但也聚焦原始数据收集规则、数据集格式规范、数据集质量评估等内容出台了系列标准化文件。

虽然各国际数据库的区域代表性不同，但已形成一套标准化的建设和管理方法，十分值得学习和借鉴。

（1）权威部门统筹下的开放性数据收集模式。数据库建设具有涉及行业广、数据处理专业性强、整体工作量大等特点，国际各主流数据库建设过程中基本采用多方合作模式。此外，由政府主导技术机构支撑和由咨询机构自发投资建设，这两种模式更具备权威牵头、资金保障、开发合作的特点，能最大力度保障数据库前期建设的统一性、系统性和开放性。

（2）基于数据库实际应用需求下的合理内容规划。目前国际上对数据集分类没有统一要求，但一般会按照行业进行划分。通过梳理发现数据库基本都涵盖资源、能源、化学品、金属、运输等工业基础数据集，此外电子电气、食品、纺织品等行业也是各数据库的必备数据集。说明工业基础是所有产品开展碳排放量核算必不可缺少的基础数据集，而碳排放量较大行业的数据集建设也不容忽视。

（3）标准规范、智能化操作、专家指导的数据质量管控措施。如何保障数据的质量和一致性是數据库建设中的核心难点，应用标准化手段实现质量管控的具体做法为：一是标准化文件。基于国际标准，编制数据库质量管控文件，对原始数据采集、数据计算与建模、数据集格式设定、数据集质量审核等各阶段提出标准化要求；二是智能化系统。基于数据库质量管控文件开发智能化系统，实现流程化的数据集建设、质量管控和实施应用；三是专业化人员。组建专家团队或者引入第三方机构，从源头对数据采集进行标准化指导，同时数据集发布前对其质量进行严格的审核，为数据库的建设提供科学、严谨的技术保障。

2 国内数据库建设情况

与欧美等发达国家相比，国内相关研究起步较晚，但在政府的良性引导与支持下，国内已有诸多机构开展了系列研究，并积累了一定成果。具体数据库对比信息见表2。

2.1 Sino-Center数据库

中国材料生命周期数据库是在国家“863”“973”等国家计划和北京重点基金的支持下，由北京工业大学材料学院环境材料与技术研究所与主要工业及行业部门合作建设，以材料产业为主体的LCI数据库。目前，数据库内容涉及68类材料及过程清单，并形成商业数据集，可按照材料种类独立销售和使用[3]。为实现数据库建设的标准化管理，搭建了能够满足数据收集和查询的数据库系统，开发了不同产品类别的数据库应用软件工具包。但由于相关信息的统计还存在不准确的情况，数据库在材料行业的推广和运用还有待于进一步提高。

2.2 CLCD数据库

四川大学依托“十一五”科技支撑计划，在参与欧盟研究总署发起的国际生命周期参考数据系统研究（International Reference Life Cycle Data System，ILCD）的基础上与亿科环境科技公司共同建设了以基础工业为主体的CLCD数据库，包含了中国多种大宗能源、原材料、运输等生命周期数据。四川大学在参与ILCD研究的基础上，编制了标准化的数据收集指南[4]，对数据质量进行管控。但数据库数据采集以背景数据为主，实景数据为辅，在数据库代表性和实用性还有待于进一步提高。目前，CLCD数据库及其配套评价软件eBalance和eFootprint为国内商业化运作较为成熟的代表。

2.3 CAS-RCEES数据库

中科院生态中心的LCI数据库，建设了超过1000个数据集，涵盖了能源、基础材料、运输、废弃物处理以及电子行业等部分数据。为便于数据集中管理，对国外数据系统进行二次开发并使用[5]。目前，数据库软件并未进行商业推广，主要用于企业可持续性研究。

2.4 中国汽车产品生命周期数据库

中国汽车产品生命周期数据库包括基础过程和产品生命周期数据库、零部件生命周期数据库和整车生命周期数据库三大部分[6]。目前应用于中国生态汽车评价规程（C-ECAP）认证，指导认证汽车的生命周期评价，仅为内部服务使用，尚未公开。

2.5 宝钢产品LCI数据库

宝钢产品LCI数据库作为企业数据库，包含典型能源及钢材产品内外部工序的近六年生命周期数据。同时，为进行标准化的数据采集及管理，结合宝钢数据系统，开发“LCA在线数据采集系统”，可自动从不同系统将基础数据进行抽取、整合，保证数据的详细、准确和完整。目前，宝钢数据库内部生产工序数据已经达到较高水平。但对于涉及到上下游用户的外部数据，在准确性、一致性、代表性等方面还有待于进一步提高[7]。

目前，我国与瑞士数据库建设初期类似，缺乏统一的标准化指导和要求，导致开发机构分散，建设内容重复性高，数据质量不一致。具体存在的问题如下：

（1）数据库建设缺乏统一规划，建设内容不全面。现有数据库多是各机构在国家项目或资金的支持下开发建设，因资金支持的阶段性和局限性，无法持续进行数据库的建设和拓展，影响数据库的完整性和可持续性。此外，在缺乏权威机构牵头的情况下，国内数据库建设内容高度重复。多为基础性的工业数据库，包含基础能源、原材料、运输等数据，而对于出口量高、可持续发展需求度高的电子、纺织等快销行业，则缺乏有针对性的专业数据库。

（2）数据库建设标准不一致，数据质量不统一。在缺乏标准化指导的情况下，国内数据库架构设置、数据收集渠道、数据收集方法、数据处理方法及数据集审核要求等方面存在差异，导致数据库结构千差万别、数据质量参差不齐。同时，国内数据库多为科研院所或团队直接建立，数据库大多尚未公开，缺乏独立的三方机构审核，数据的准确性和代表性也有待于检验。

3 国内数据库标准化建设思考

3.1 高效统筹有效资源

借鉴国外数据库的建设管理方式，建议在政府主导下设立数据库公共管理机构，对数据库的开发建设进行统一规划，有效汇总国内现有数据库，实现研究成果最大化利用，解决数据库建设分散、建设内容重复的问题，同时协调利用各政府部门、科研院校、行业及企业资源，高效开展基础及行业数据库的建设工作，保障数据库的完整性和可持续性。

3.2 合理规划建设内容

无论是LCI数据库还是针对性较强的产品碳排放数据库，建设和更新周期都相对较长。这侧面反映出数据库建设工作的牵连性、复杂性和艰难性。因此，在明确数据库应用目的情况下，数据库建设要结合项目和用户需求，制定阶段性的开发计划，设定合理的建设内容和工作周期，遵循循序渐进的开发方式。同时，考虑到产品碳排放数据库今后的推广及国内外认可情况，建议在数据集内容建设和分类上尽量贴近国际权威数据库。

3.3 统一数据质量标准

借鉴国际数据库研究成果，融合我国数据库建设条件，开发可用于指导中国数据库建设的数据质量管控文件和智能化系统，以统一标准指导数据收集、汇总计算、分析处理、审核与记录等环节，保障数据的质量一致性，强化数据整体可信度，同时积极参与国内外数据库交流合作，注重数据库第三方审核，为我国数据库在全球范围进行数据交换和互联奠定技术基础。

4 结 语

随着全球资源环境问题重视程度的不断提高，产品碳排放数据库将成为越来越重要的环境管理量化工具。目前，国内数据库建设中存在的力量分散、建设内容重复、数据质量差异化等系列问题严重阻碍了本土数据库的建设进程。因此，从统一管理角度出发，构建一套科学、客观的数据库建设及管理方法对于提高我国产品碳排放数据库建设能力具有重要的指导意义。

参考文献

[1]WEIDEMA B P， BAUER C， HISCHIER R， et al. Overview a nd met ho dolog y ：Dat a q ua l it y g uidel ine for ecoinvent database version3［EB /OL］.［2022-6-23］. https：//ecoinvent.org /wp- content /uploads/2021/ 0 9/dataqualityguideline_ecoinvent_3_20130506.pdf.

[2]KUPFER T， BAITZ M， COLODEL C M ， e t a l. G abi D atabase&Modelling Principles［EB/OL］.［2022-5-15］.http：//www.gabisoftware.com/international/databases /gabi-databases/.

[3]龚先政，聂祚仁，王志宏，等.中国材料生命周期分析数据库开发与应用[J]．中国材料进展，2011， （30） ：1-7．

[4]刘夏璐，王洪涛，陈建，等.中国生命周期参考数据库的建立方法与基础模型[J].环境科学学报，2010，（10） ： 2136 - 2144．

[5]杨建新，王如松，刘晶茹.中国产品生命周期影响评价方法［J］.环境科学学报，2001，21（2）：234-237.

[6]孙锌，张鹏，范亚丽.中国汽车生命周期数据库建设的理论研究[J]．中国人口·资源与环境，2014（24）：427-430．

[7]王伟晗，刘涛，刘颖昊．钢铁产品生命周期数据庫探究与开发[J].世界科技研究与发展，2015（37）：564-569．

作者简介

许立杰，博士，标准化高级工程师，环境所所长，研究方向为节能减排标准化。

陈秉楠，硕士，环境管理与科研工程师，环境所高级研究员，研究方向为节能减排标准化。

吴薇群，硕士，环境技术管理工程师，环境所部长，研究方向为节能减排标准化。

（责任编辑：张佩玉）