浅析生命周期评价软件eBalance的使用

摘 要：作为中国国内最出名的LCA软件之一，eBalance4.0软件是亿科环境科技有限公司（IKE）员工和四川大学相关学者共同辛勤钻研的成果。它是具有自主知识产权的通用生命周期评价分析软件，并提供全世界范围尤其是中国大陆境内的高质量数据库支持。文章先简要科普LCA知识，后从使用者的角度对软件进行功能、难点、实例等几个方面的探析。

关键词：LCA；本土化；数据质量

1 LCA方法背景及政策支持

1.1 LCA方法背景

节能减排工作作为我国可持续发展策略的重要组成方面，越来越被京津冀等地区的高耗能、高污染和高排放企业、公司的高管所重视。特别是随着欧盟EUP等指令的出台，例如太阳能板等中国十余类相关优势出口产品将面临着发达国家尤其是欧美等国极大的环境审核风险，因此基于可持续发展的国家要求与倡导保护环境的发展趋势，生命周期评价（Life Cycle Assessment，简称LCA）方法作为国外发达国家先进经验也被引入到我国相关标准制定工作中。

产品在设计-生产-回收处理等阶段在直接或间接地消耗各种能源、资源，排放污染物，运行使用阶段更是如此。因此，相关企业如果想在此次环境产品标准大战中实现长期盈利，就要通过合理制定产品设计方案，实现产品的可持续发展，重要手段就是对产品整个生命周期的环境性能进行综合量化评价。LCA是目前世界上公认的量化评价产品和系统环境负荷的方法，同时也是EUP指令的核心理念。LCA作为一种环境管理工具，为各国政府提供环境政策支持。而eBalance作为国内专业的生命周期评价软件，被广泛应用于我国的节能减排及生态设计、研究等工作中。

1.2 LCA政策支持

LCA方法在近几年得到了更有力的国内外政策及法规支持，特别是：2013年2月，国家发改委、工信部和环保部三部委联合发布了“工业产品生态设计指导意见”，鼓励“开展产品生命周期评价、减少产品生命周期的资源消耗和环境排放”。这是继“节能减排先进适用技术评估”、“能效之星”产品评价体系之后，又一个鼓励采用LCA方法的国内政策文件，并于2014年启动了“生态设计示范企业创建”工作。

2013年4月，欧盟颁布 “建立统一的绿色产品市场”政策，倡议在所有绿色产品评价中，用基于LCA的产品环境足迹评价方法（PEF）逐步取代产品碳足迹评价方法。这意味着LCA已经成为欧盟环境政策制定和实施中最佳、甚至是唯一的绿色产品评价方法，无疑将对出口驱动的外贸国家，尤其对于中国的出口产品和出口企业、甚至全球相关市场造成长远影响。欧盟已经启动了为期三年的试验阶段，并于2014年3月申请开展第二轮试验项目。

2 eBalance功能简介及LCA对照

2.1 eBalance功能简介

本软件全面支持LCA方法的各个标准步骤，无论是目标与范围定义、构造生命周期流程图、输入清单数据，还是LCI及LCIA的计算与分析等都可以实现。主要功能如下：

（1）生命周期建模：支持用户构建任意形式的生命周期流程图，适合于各种产品的生命周期建模（免费版不可超过十个过程框）；可支持浮动运输框和废物处理框的建模方式（属于增强功能）。

（2）清单数据输入：支持从清单数据库或之前保存的清单文件中导入清单数据，同时也支持手工录入单元过程的清单数据。还可从ILCD或EcoSpold格式的XML文件中导入清单数据。为此，程序还提供下列支持：a.清单物质名录管理：采用国际生命周期基准数据系统（ILCD）的物质名称和单位，完善了部分EcoSpold物质名录，并根据中国大陆具体情况额外添加了一些物质名录，同时也允许用户个性化添加所需的物质名录。b.清单数据库管理：包含欧盟研究总署提供的欧盟生命周期基础数据库（ELCD）、瑞士Ecoinvent数据库以及川大研发的中国生命周期基础数据库（CLCD），使用者可将计算结果添加到数据库中。

（3）LCI与LCIA计算：a.指定基准流：不仅允许指定模型中任意一个过程的产品作为基准流进行计算（单基准流），而且也允许多个过程的产品作为基准流（多基准流），进行计算并比较。b.LCIA指标管理：eBalance程序内置了LCA常用的十几种LCIA特征化指标、2005和2010年中国的归一化基准值以及面向中国节能减排政策目标的ECER权重因子，支持完整的LCIA特征化指标、归一化指标和加权综合指标的计算，除此，用户还可以根据研究需要自定义其他LCIA指标。

（4）计算结果分析与显示：软件还提供了多种数据图表和图表设置选项，用于显示和分析各项计算结果。另外，用户可以通过自定义图表对比分析多种条件下的多套计算结果。

（5）计算结果输出。

（6）增强功能

增强功能：a.废物处理；b.多产品系统；c.多数据组；d.多基准流；e.敏感度计算；f.自定义图表；g.数据收集；h.不确定性计算。

另外，eBalance必须在联网下才能实现安装、激活、安装基础数据库以及更新。安装完成后，则可以断网使用程序。

2.2 eBalance功能与LCA方法对照

下面为使用mindmanager画图工具画出的LCA方法与eBalance功能对照图，简介明了的呈现出该软件的强大功能。

注：图1中“复制/粘贴模型”、“浮动运输過程”、“设置计算标签”和“多数据组”增强功能仅存在于专业版以上版本中。（1）复制/粘贴模型：功能主要是方便使用者对模型中已经存在的过程进行复制/粘贴操作。（2）浮动运输过程：用户通过添加浮动运输框可记录运输方式和运输距离等运输信息。（3）设置计算标签：用户可以通过其标记该过程发生的实际情况（如是否发生在境内），并支持相应计算（如计算ECER指标时需要对是否在中国国内发生进行区分）；（4）多数据组：LCA中，一个过程（生产、使用、运输、废弃物处理）会有不同的可选方案，并且过程的清单数据也会有不同的来源。为了代表不同的数据来源或可选方案，程序允许在一个或多个过程框中输入多组数据。通过在一个模型中计算不同方案的结果，对比分析这些方案之间的差别，寻找对环境更友好的技术方案，服务于产品和工艺设计改进的组合、筛选。

3 软件的难点——LCIA指标管理

生命周期评价是全球近年来环境科学研究的热点，而生命周期影响评价（Life Cycle Impact Assessment，简称LCIA）是LCA的第三阶段，也是其核心及难点部分。eBalance软件的LCIA指标管理器中包括“特征化指标”、“归一化指标”和“加权综合指标”三个标签页。它对前期清单分析所识别的环境影响进行定性与定量的表征评价，确定产品系统的物质能量交换对其外部环境，主要是对生态系统及人体健康等方面的影响。

3.1 特征化指标

本指标用来表征LCA中某项影响类型的指标。它可将清单物质数量汇总为相应影响类型。程序已内置了常用的16种左右LCIA特征化指标及面向中国节能减排政策目标的指标。每个特征化指标都有相对应的特征化因子（包括物质名称，单位，因子值等）。

3.2 归一化指标

归一化指标是特征化指标与归一化基准值的无量纲比值，用于表示所研究产品系统在基准值所代表系统中所占的比重。软件方案的右方窗格里对应显示各清单物质的消耗或排放总量（物质名称，单位和基准值）。

其中归一化基准值指某个基准的各项影响类型的特征化指标，一般选用某个区域某一年的各项影响类型的特征化指标作为基准。打个比方，2005年中国的SO2排放总量（排放到大气，未指定类型）为3.2×1010kg，氨氮排放总量（排放到水体）为1.5×109kg；则2005年中国SO2和氨氮的归一化基准值分别为3.2×1010kg和1.5×109kg。

3.3 加权综合指标

加权综合指标指不同影响类型经加权得到的综合指标。是为了综合各个影响类型，得出的单一结果。程序已内置了专家调查法（ISCP2009）以及面向中国节能减排政策目标的ECER-115和ECER-125等三种加权综合指标。程序右方窗格对应显示各影响类型的权重因子（指标名称，单位和因子值）。

4 实例分析

文章选择某化工企业氯化钾加工的物质流为例做LCA分析，图2为使用Microsoft office visio画图工具画出的氯化钾加工物质流图；之后，运用ebalance软件画出氯化钾加工物质流相对应的流程图，如图3所示。

本次操作除了如图4的多基准流选取外，还进行了计算条件其他设定。

5 结束语

在国际LCA领域，来自荷兰Leiden大学环境科学中心的SimaPro软件和来自德国PE-INTERNATIONA公司的Gabi是两大主流。中国自行设计的生命周期评价软件eBalance，相比于SimaPro，Gabi等非本土化LCA软件，体积小，反应快，且具有本土化数据特征，所以文章以eBalance软件平台研究为主。eBalance于2010年9月19日首次发布，是国内首个自主开发并公布的通用型LCA分析软件。由于其具有本土数据的丰富性和项目可操作性，其客户遍布国内众多企业、高校以及科研院所，如清华大学、中国农大、联想集团和北京城市系统工程研究中心等。开发软件的亿科环境科技有限公司官网上有很多可供软件初学者参考的论文资料和方法，方便随时查阅。

参考文献

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[2]黄娜，王洪涛，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[J].环境科学学报，2012（6）.

[3]赵晶晶.生命周期评价方法在热电联产中的应用[J].黑龙江科技信息，2011（24）.

[4]高峰.生命周期评价研究及其在中国镁工业中的应用[D].北京工业大学，2008.

[5]亿科环境.eBalance用戶手册[G/OL].[2014-5-1].

[6]孙平平.再生混凝土环境影响LCEC评价模型的构建[D].浙江大学，2013.

作者简介：平旭彤，男，北京信息科技大学研究生，研究方向：生命周期评价（LCA）。