CLCD数据库简介

中国LCA基础数据库（CLCD）简介

王洪涛 四川大学建筑与环境学院 @

2012-8-22

目录

一、数据库概述............................................................................................................ 1

二、数据库内容............................................................................................................ 2

（1）基础产品与核心模型的概念 ............................................................................. 2

（2）CLCD的核心模型与产品种类 ............................................................................ 2

（3）CLCD包含的清单物质种类及支持的环境影响类型指标 ................................ 3

（4）查看CLCD数据库文档的内容 ........................................................................... 4

（5）行业数据库：以建材产品数据库为例 ............................................................. 6

三、数据代表性与数据质量........................................................................................ 7

（1）CLCD数据代表中国市场平均 ............................................................................ 7

（2）数据来源 ............................................................................................................. 7

（3）统一的数据收集指南 ......................................................................................... 7

（4）完整的数据收集记录 ......................................................................................... 8

（5）数据质量检查、评估与控制 ............................................................................. 8

四、CLCD的应用情况 ................................................................................................ 10

（1） 在LCA数据库领域 ......................................................................................... 10

（2）在认证中的应用 ............................................................................................... 10

（3）未来应用的扩展性 ........................................................................................... 10

参考文献与注释.......................................................................................................... 11

一、数据库概述

名称：中国LCA基础数据库（Chinese Life Cycle Database，CLCD）

开发机构：成都亿科环境科技有限公司，四川大学建筑与环境学院

主要用途和功能：为基于LCA方法的产品环境报告与认证（如产品碳足迹、

水足迹、EuP/ErP生态档案、III型环境声明等）和基于LCA方法的产品改进（如

节能减排技术评价、生态设计、清洁生产审核、供应链管理、产业政策等）提供

中国本地化的LCA基础数据支持。

二、数据库内容

（1）基础产品与核心模型的概念

国民经济体系中的大宗能源、原材料、运输等行业是交叉联系在一起的，互

有投入。反映在这些基础产品的生命周期模型上，其生产过程（单元过程Unit

Process, UP）交互联系在一起，形成网状结构，这是所有这些基础产品共同的生

命周期模型，称为数据库核心模型（如图1所示）。

图1 基础产品及其核心模型与其它下游产品生命周期模型之间的关系

（圆圈代表各种生产过程，箭头代表产品产出与消耗）

LCA数据库的主要目的是提供各种原料的生命周期汇总数据（即LCI数据

集，通常包含从资源开采到产品出厂的全过程，相应的过程称为Aggregated

Process, AP），以简化下游产品的生命周期建模、计算与分析。

由于基础产品相互联系、共有同一个生命周期模型的特点，基础产品的LCI

数据不应该是独立得到的，而必须是基于同一个核心模型、同一套单元过程数据

集得到，才能保证模型和数据的一致性。

从CLCD和Ecoinvent

[1]

的实际结果来看，基础数据库及其核心模型应该至

少包含300~500种大宗产品，才能够保证模型和数据的完整性。

（2）CLCD的核心模型与产品种类

CLCD是按照上述方法建立的中国本地化基础数据库，其核心模型包含着

300多个交叉联系在一起的大宗能源、原材料、运输单元过程，保证了CLCD数

据库的完整性和一致性

[2]

。其中电力部分的模型如图2所示（核心模型的其余单

元过程数量太多，未能显示）。

图2 CLCD核心模型中的电力模型

加上一些下游单元过程，CLCD 0.8总共有600多个单元过程和产品，并仍

在不断扩展。主要的产品如表1所示，完整的产品列表见

[3]

。

行业

能源

黑色金属

有色金属

无机非金属

无机化学品

有机化学品

运输

污染治理

废水处理

表1 CLCD 0.8 数据库涵盖的主要产品种类

基础产品

石油类燃料：原油，柴油，汽油，煤油等

煤炭类燃料：煤炭，焦炭，焦炉煤等

气体类燃料：天然气，液化石油气等

电力与蒸汽：燃煤火电，水电，电网混合，工艺蒸汽等

铁矿石，球团/烧结矿，生铁，硅铁/铬铁等铁合金，转炉/电炉钢等

铜精矿，火法/湿法电解铜，铝土矿，氧化铝，电解铝，以及铅、锌、

镍、锡、锑、汞、镁、钛等

水泥，混凝土，石灰石，石膏，砂石，玻璃，陶瓷，砖等

无机原材料：硫酸，盐酸，硝酸，氢氧化钠，纯碱，钛白粉，氧气，

氮气，合成氨，氯气等

乙烯，丙烯，甲醇，乙炔，树脂，部分塑料，涂料，橡胶等

公路，铁路，水路运输

废气处理：脱硫，脱硝

物理化学法，生化法

（3）CLCD包含的清单物质种类及支持的环境影响类型指标

CLCD数据库涵盖以下清单物质数据，可以支持相应环境影响类型的分析，

如表2所示。CLCD数据库支持基于中国十二五政策目标的生命周期节能减排分

析（ECER方法）。

表2 CLCD数据库涵盖的环境影响类型及清单物质

环境影响类型

清单物质

原煤、原油、天然气等一次能源；

Fe

、

Mn

、

Cr

、

Cd

、

V

、

Ti

、

Si

、

Cu

、

Pb

、

Zn

、

Ni

、

Sn

、

Sb

、

W

、

Mo

、

Au

、

Ag

、

Mg

、铝土矿、稀土不可再生资源消

耗

矿、重晶石、黄铁矿、磷酸盐、碳酸钾、盐、芒硝、氟石、石墨、

云母、高岭土等非能源矿产资源

水资源消耗

各种淡水消耗

CO

2

、

N

2

O

、

CH

4

、

SF

6

、

HFCs

、

PFCs

等

全球暖化

酸化

富营养化

固体废物

可吸入无机物

毒性

其他

SO

2

、

NH

3

、

HCl

、

HF

、

H

2

S

、

HNO

3

、

NO

2

、

NO

、

NO

x

、

H

3

PO

4

等

NH

3

、

NH

4

+

、

HNO

3

、总氮、

NO

2

、

NO

、

NO

x

、

H

3

PO

4

、总磷、

P

2

O

5

、

COD

、硝酸盐、磷酸盐等

粉煤灰、炉渣等各种固体废物

NH

3

、

CO

、

TPM

、

PM

10

、

PM

2.5

、

NO

、

NO

2

、

NO

x

、硫化物、

SO

2

、

SO

3

等

铅、锌、铜、镍、汞等重金属、氰化物、

NMVOC

、

SO

2

、

NO

x

、

CO

、

C

2

H

6

、

C

2

H

4

、

C

6

H

6

等

石油类等

（4）查看CLCD数据库文档的内容

目前CLCD数据库仅在eBalance软件中使用，可以在eBalance的数据库管

理器中浏览数据集的文档描述和清单数据、可以导入到案例模型中进行计算和分

析、可以导出后可与其他用户交换数据。

另外，eBalance中还带有与CLCD数据库兼容的瑞士Ecoinvent数据库、欧

盟ELCD数据库，其数据可用于进口原料在国外的生产过程或出口到国外后的

使用过程。如图3所示。

图3 eBalance软件中的清单数据库管理器

（下拉列表中为多个数据库，左栏为数据集分类列表，右栏为数据集摘要信息）

选择一个数据集后，可以浏览其完整的数据集描述（如图4所示），判断其

是否符合需要，也可以浏览数据集中的清单数据（如图5所示）。

图4 CLCD数据库中的数据集描述信息

图5 数据集中的清单数据（部分）

（5）行业数据库：以建材产品数据库为例

在基础产品数据库的核心模型上，CLCD也不断扩展、增加各种下游行业的

数据库，并保证了与核心模型和基础数据库的一致性。以建材行业数据库为例，

CLCD中包含的主要建材产品如表3所示。

分类

无机非金属

钢材

有色

塑料

涂料

木材

表3 CLCD数据库中涵盖的建材产品种类

建材产品

水泥、混凝土、石灰、砂石、石膏、平板玻璃、墙体砖、瓷砖

等

普通碳钢的板材、管材、线材、棒材、型材、镀锌板、主要的

铁合金和不锈钢等

电解铝、电解铜、（正在补充铝材、铜材等压延加工材料）

聚乙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯等常用树脂

苯乙烯、丙烯酸、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、乙烯、丁二

烯等溶剂单体，重钙、钛白粉等填充材料，以及水性涂料产品

（正在补充）

部分建材的生命周期模型如图6所示。

图6 CLCD数据库中钢铁、水泥、墙体材料的模型

（eBalance软件截图，红色虚线框代表其连线被隐藏以简化流程图外观）

三、数据代表性与数据质量

（1）CLCD数据代表中国市场平均

CLCD数据收集过程中，首先区分了国内生产与进口部分，进口原材料采用

Ecoinvent数据库对国外生产过程建立了模型，国内生产部分则进一步按工艺技

术和企业规模进行了细分，分别收集数据并建立模型，最后按中国的市场份额加

权平均，得到代表中国市场平均水平的数据。

（2）数据来源

在各个单元过程中，原料消耗数据主要来自行业统计资料或技术文献，主要

排放物来自于国家污染源普查统计，部分排放物来自于化学平衡计算

[2]

。

有部分产品数据是通过合作企业得到的，但均修正为对行业平均数据的估计，

而不是具体企业数据。

（3）统一的数据收集指南

CLCD数据库收集指南针对数据库开发过程中的各工作步骤和文档记录，提

出相应的建议（recommendations）和要求（requirements），并开发了eBalance

软件的相应功能，确保了数据收集过程的流程化和一致性。

另外，如前所述，CLCD数据库建立了统一的基础产品核心模型，保证了模

型的完整性和数据的一致性。如图2所示。

（4）完整的数据收集记录

CLCD数据收集的记录是在eBalance软件中完成的，完整记录了数据收集过

程的原始数据和算法，使得数据收集过程随时可重复、可追溯。如图7所示。

图7 CLCD数据库中的数据收集信息记录页

（图中右栏显示了火电生产过程的二氧化碳排放数据的计算公式和参考文献）

（5）数据质量检查、评估与控制

在数据开发过程中，按数据库指南要求，进行了完整性检查、物料平衡检查，

并得到软件工具支持。其中物料平衡检查界面如图8所示。

图8 物料平衡检查界面截图

（表格上方一行显示了输入和输出修正后的总重量，以及输入与输出的比值）

在Ecoinvent的数据质量评估方法的基础上，CLCD数据库提出了基于原始

数据不确定度的数据质量评估方法和基于敏感度分析的数据质量控制方法（称为

CLCD-Q方法，如图9所示）

[4]

。

数据质量评估步骤LCA基本工作步骤

目标与范围定义

·

数据质量控制步骤

量化的数据质量要求

数据质量评估

数据收集

实景过程

原始数据及算法质量评

估

·

蒙特卡罗模拟I

·

实景过程数据调查

原始数据收集

·

清单数据算法选择

·

确定关键清单数据和

原始数据

·

高不确定度、高敏感度

背景过程

·

背景数据质量评估

背景过程数据选择

敏感度分析

LCA模型

蒙特卡罗模拟IILCI和LCIA计算

确定质量未达标的

LCA结果

否

分析结果

LCA结果不确定度LCA结果

是否达到数据

质量要求

是

LCA解释和报告

图9 LCA基本工作步骤与CLCD-Q工作步骤

在CLCD 1.0数据库中，每个数据集的每一条清单数据都将给出其标准差和

95%置信度的上下限值。所有采用CLCD的用户也可以进行相同的数据质量评估

与控制。

四、CLCD的应用情况

（1） 在LCA数据库领域

 国内目前唯一可公开获得的综合性LCA基础数据库，用户数超过700

人，并仍在不断增加

 获得2009年联合国环境署UNEP/SETAC LCA Award第一名

 担任Ecoinvent数据库和欧盟ELCD数据库的国际顾问

 2011年参与编写了联合国环境署的《全球LCA数据库指导原则》一书，

[5]

作为工作组主席编写了其中第二章《单元过程数据集的收集》

（2）在认证中的应用

 符合国际标准：研究对比了主要的国际碳足迹标准，对比分析了这些标

准之间的差异，分析了这些差异对碳足迹基础数据库、碳足迹计算的影

响

[6]

 世界资源研究所WRI/WBCSD GHG protocol的第三方数据库（目前唯一

入选的中国本地化数据库）

[7]

 国家标准制订：我们负责的十一五支撑计划课题完成了国内首批产品

LCA评价规范（浮法玻璃和铝塑复合板的PCR）

[8,9]

 提出了适用于组织碳盘查、产品碳足迹计算的中国电力GHG排放因子，

纠正了国内相关工作中的常见错误

[10]

 配合专门的碳足迹计算器或通用LCA软件（eBalance），可以提高认证

工作效率，并已用于利乐包装等碳足迹计算（已通过韩国KEITI的认证）

[11]

 具有集成开发能力，可进一步定制开发管理系统和数据库。例如，目前

为联想开发了供应商调查工具和碳足迹计算器。

（3）未来应用的扩展性

CLCD不仅支持产品碳足迹和常规的LCA分析，同时支持基于中国十二五

政策目标的生命周期节能减排评价（ECER方法），已用于工信部的全国重点行

业节能减排技术研究（即将发布）。增强了LCA评价在中国的针对性，增加了

LCA评价的实用价值，开拓了潜在的新认证业务。

参考文献与注释

[1] 我们对Ecoinvent数据库的统计分析表明：在Ecoinvent的4000多个单元过程中，有1094

个单元过程的产品从未被其它单元过程（作为原料）使用，另有1085个单元过程的产

品只被其它单元过程（作为原料）使用过一次。这意味着，即使将这些单元过程从

Ecoinvent数据库中去掉，也不会对剩下的其它产品的LCI数据造成影响。仅有540个

单元过程的产品被其它单元过程使用的次数超过10次，这些被频繁使用的单元过程产

品才是Ecoinvent模型中的基础产品。（如下图所示）

[2] 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. 环境科学

学报. 2010, 30(10): 2136-2144.

/hjkxxb/ch/reader/view_?flag=1&file_no=2&j

ournal_id=hjkxxb

[3] CLCD数据库的单元过程与产品清单：/blog/downloads?did=26

[4] 黄娜, 王洪涛, 范辞冬等. 基于不确定度和敏感度分析的LCA数据质量评估与控制方法.

环境科学学报. 2012,32(6):1529-1536.

/hjkxxb/ch/reader/view_?file_no=2&flag=1

[5] Wang H T, Ciroth A, etal. Development of unit process datasets // UNEP/SETAC. Global

guidance principles for life cycle assessment databases. Paris: UNEP, 2011.

/scp/publications/

[6] 王志慧. 电子电器产品生命周期碳足迹评价研究. 四川大学硕士学位论文.2012.

[7] WRI/WBCSD GHG protocol的第三方数据库列表：

/Third-Party-Databases/CLCD

[8] 生命周期评价技术规范文件——金属复合装饰板材（2011报批稿）

[9] 生命周期评价技术规范文件——浮法玻璃（2011报批稿）

[10] 侯萍, 王洪涛, 张浩等. 用于组织和产品碳足迹的中国电力温室气体排放因子. 中国环

境科学. 2012, 32(6):961-967 118.145.16.227/Jweb_zghjkx/CN/volumn/

[11] 王志慧, 王洪涛, 黄娜等. 纸塑铝复合包装材料的碳足迹评价与认证. 环境科学研究.

2012,25(6):712-716.