基于生命周期评价的快递碳足迹核算

周杨，甘陆军，韩方方

（1.圆通速递有限公司，上海 201705；2.物流信息互通共享技术及应用国家工程实验室，上海 201705）

1 绪论

1.1 背景

我国的碳排放量居世界第一，且人均占有资源、能源有限，发展低碳经济已经成为可持续发展的必由之路。作为国家的战略性、基础性和先导性产业，我国快递行业在电子商务的带动下呈现井喷式发展，2020年全年快递服务企业业务量完成833.6亿件，稳居世界第一。随着快递业的高速发展，快递包装使用量激增，由此产生了大量快递包装废弃物，导致快递碳排放增多，引发广泛的关注。近年来，国家和行业主管部门针对快递包装的减量化、可循环、可降解出台了大量的引导和管控措施，制定并出台了快递绿色包装方面的国家标准、行业标准，并印发相关的指导意见和包装规范，将绿色发展的理念在快递企业的运输、办公、运营等全业务链条推广落实，行业的绿色发展取得了一定的成效。

本文立足快递包裹生命周期的全过程，涉及的碳排放主体包括快递业务上下游相关参与方，以追踪单个快递生命周期中的碳足迹。

1.2 目的和意义

随着绿色物流政策法规的出台，快递服务企业越来越重视绿色发展。国家邮政局发布了《快递服务温室气体排放测量方法（YZ/T0135-2014）》[1]行业标准，该标准的出台意在量化快递服务企业在在日常服务中主动节能减排，引导国内快递服务企业提高节能减排意识。标准中列举的快递相关物料的碳排放因子清单，为快递行业的碳排放测算提供了重要参考。

本文根据上述行业标准中提供的碳排放因子清单，基于生命周期评价原理，运用排放因子法追踪快递的碳足迹，计算单个快件产生的碳排放。单个快件的碳排放量是指从发件人到收件人整个过程中产生的碳排放，包括快递产业链上下游关联方产生的碳排放量。例如，大多数电商件由电商企业包装，即电商件的包装物产生的碳排放属于电商企业的碳排放量。因此单个快件产生的碳排放量不完全是由快递企业产生的碳排放量。通过研究快递全生命周期的碳足迹，分析碳排放产生的源头，从根源上降低快递产生的，从而达到节能减排的目的。本文运用的快递碳排放计算方法既核算了转运中心之间的碳排放量，也核算了城市内运营管理的碳排放量，适用于不同运营模式的快递企业。

总体上，随着人们环保意识的增强以及国家低碳减排的政策引导，绿色发展势必会成为以后的发展趋势。因此关于快递碳足迹量化与优化的相关研究对提高快递服务企业在未来低碳市场的竞争力、影响国家环保政策等方面有着极为重要的意义。快递生命周期碳足迹研究可以核算快递每个活动环节的碳排放量，制定降低碳排放量的方法，从而帮助快递服务企业减少碳排放量。单个快件生命周期的碳足迹的研究，可以为降低快递业的碳排放策略制定及实施提供决策支持。

1.3 文献综述

目前国内外关于快递碳足迹的研究主要聚焦快递包装碳足迹和基于快递碳排放的配送路径优化，缺少快递生命周期碳足迹研究。

耿会君和赵方方[2]总结归纳了快递包装箱循环利用中产生碳足迹的环节，分析了快递包装箱循环利用减少碳足迹存在的问题，提出了降低碳足迹的对策；郑晓阳[3]首先明确了快递碳排放对象和核算范围，基于此建立了碳排放核算体系，并对比分析了常用的碳排放测算方法；付天琴，等[4]主要围绕快递包装、碳足迹、绿色快递包装三方面展开对国内外的相关研究进行梳理，为绿色快递包装的进一步探究提供理论基础。蔡依平，等[5]研究冷链物流碳足迹计算，计算了新鲜番茄生命周期生产、配送、预冷和存储、废弃阶段的碳排放量，结果表明，生产方式和运输方式是影响番茄碳排放的主要因素。杨宁[6]总结低碳物流和城市快递配送车辆路径问题国内外研究现状的基础上,重点研究了考虑碳排放的城市快递配送车辆路径问题。

2 快递生命周期碳排放计算方法

2.1 碳足迹范围界定

2.1.1 温室气体核算对象。《快递业温室气体排放测量方法（YZ/T0135-2014）》规定快递服务组织温室气体排放主要包括CO2、CH4、N2O。因此本文将以CO2、CH4、N2O作为快递业的碳排放核算对象，采用CO2当量的方法核算CH4、N2O总量，即在辐射强度上与某种温室气体质量相当的二氧化碳的量（tCO2e）。为了衡量不同温室气体对温室效应的影响，联合国政府间气候变化专门委员会（IPCC）以二氧化碳辐射功能为1单位，得到了不同温室气体的全球升温潜势值（GWP）。

2.1.2 碳足迹边界界定。由快递生命周期流程图（如图1所示）可知，快递的全生命周期通常包括11个步骤，可以划分为三个环节计算碳排放量，分别为快递包装环节、分拣建包（集包）环节、运输环节。本文的核算碳排放的范围不考虑快递包装物的回收及销毁产生的碳排放量。

图1 快递生命周期流程图

2.1.3 碳排放体系。本文从快递生命周期出发确定碳排放核算体系，根据产生碳排放的源头，采用分类研究的方法进行核算。其中，燃烧过程和化学过程产生温室气体排放为第一碳足迹；企业外购的电力、热力等产生温室气体排放为第二碳足迹；快递包装用品及耗材消耗产生的温室气体排放为第三碳足迹，详见表1。

表1 快递业的碳排放核算体系

2.2 碳足迹核算模型

目前无法通过实测的方式直接获取快递业的碳排放量数据。根据《2006年ICPP国家温室气体清单指南》[7]中提出的排放因子法，它是政府气候变化专门委员会IPCC（Intergovernmental Panel on Climate Change）提出的第一种碳排放估算方法，也是目前应用最广泛的方法。排放因子法的基本思路是依照快递业的碳排放清单列表，针对每一种排放源构造其活动数据与排放因子，以活动数据和排放因子的乘积作为该排放项目的碳排放量估算值。公式如下：

AE:快递服务组织活动温室气体排放量，单位为CO2当量；

AD:活动数据；

EF:排放因子；

GWP:温室气体全球变暖潜值。

快递生命周期的温室气体排放总量包含第一、二、三碳足迹的温室气体碳排放。快递温室气体排放总量计算公式为：

E:快递生命周期的温室气体碳排放总量；

E1:第一碳足迹的温室气体碳排放量；

E2:第二碳足迹的温室气体碳排放量；

E3:第三碳足迹的温室气体碳排放量。

2.2.1 第一碳足迹核算。第一碳足迹主要是运输等设备化石燃料燃烧产生的碳排放，涉及的能源主要有柴油、汽油、航空煤油等。由于快递主要以公路运输为主，运输过程中货车的CO2、CH4、N2O排放量占较大比重，因而该计算方法旨在计算每单位货物周转量的CO2当量排放量，先利用燃料年消耗量和各种车辆所用燃料的排放系数计算出CO2当量年排放量，然后再利用年总里程和平均载重量计算出货物周转量与单位周转量的CO2年排放量。步骤如下：

（1）利用各种燃料的年消耗量和燃烧的碳排放系数计算出CO2、CH4、N2O的碳排放量。

Eg：燃料产生温室气体g（g为CO2、CH4、N2O）的碳排放总量；

FUa：燃料a（a为柴油、汽油、航空煤油）的年消耗量；

EFag：燃料a产生的温室气体g的排放因子；

EFIPCC：燃料a产生温室气体g的IPCC排放因子；

Qa：燃料a的平均低位发热量。

（2）计算货车平均载重量G。

Q：货车载重量；

η：货车平均装载效率。

（3）计算货物周转量K

D表示货车年总里程。

（4）计算每单位货物周转量的CO2年排放量。以CO2年排放量除以货物周转量，即得出每单位货物周转量的CO2年排放量，单位为tCO2e/(t·km)，其计算公式为：

或者，基于步骤（1）计算单个快件的碳排放量。

M为运输快件总件数。

2.2.2 第二碳足迹核算。第二碳足迹指在快递服务中外购电力、热力所产生的温室气体排放。计算方法如下：

（1）外购电力计算

式（10）中，AD耗电为电力消耗量；EF电力为电力排放因子。

（2）外购热力计算

式中，AD耗热为热力消耗量；EF热力为热力排放因子。

（3）计算第二碳足迹排放总量

2.2.3 第三碳足迹核算。第三碳足迹指在快递服务中快递包装消耗产生的温室气体排放。计算方法为：

式中，M包装用品i为快递包装用品i（i为塑料袋、纸箱、面单、封套、胶带等）的消耗量；EF包装用品i为包装用品i的排放因子。

3 案例分析

3.1 数据获取与处理

根据第2部分的快递生命周期碳排放计算模型可知，快递的碳排放核算需获取燃油、电力、快递包装的年消耗量等数据。

（1）确定燃油类型及年消耗量、电力年消耗量、环保袋、编织袋的消耗量、货车总载重量。本文根据上市快递企业年报数据，模拟出以下数据，见表2。

表2 上市快递企业年报数据的模拟值

（2）确定燃油的平均低位发热量和排放因子。从《2006IPCC：国家温室气体清单指南》中查出燃油的平均低位发热量和排放因子，见表3。

表3 柴油碳排放因子

（3）确定电力的碳排放因子。从eBlance中国生命周期数据库[8]中获得电能的CO2排放因子，见表4。

表4 电力碳排放因子

（4）确定快递封装用品的碳排放因子。确定快递运单、封套、包装箱、塑料包装袋、塑料编织袋、透明胶带的碳排放因子，见表5。

表5 快递封装用品碳排放因子

（5）确定温室气体的GWP值。从《2006年IPCC：国家温室气体清单指南》中查表获得CO2、CH4、N2O对应的GWP值，见表6。

表6 温室气体及其全球变暖潜值

3.2 干线运输碳排放量计算

干线运输总耗油量为3 645 865L。已知柴油密度为840kg/m3，柴油密度乘以柴油体积得到柴油质量30 625t。根据式（4）分别计算出柴油CO2的排放量、CH4的碳排放量、N2O的碳排放量，进而得出干线运输中第一碳足迹的碳排放量。

根据车辆油耗数可知车辆平均燃油效率约为3.3km/L，得到车辆行驶总里程为12 031 354.5km。车辆总装载重量为312 350.13t，按照式（8）计算出干线运输时每吨快递每公里的CO2排放量为1.821×10-5kgCO2e/(t·km)，即每kg快递每公里的CO2排放量为1.821×10-8kgCO2e/(kg·km)。

3.3 中心分拣建包（集包）的碳排放计算

（1）中心分拣电力的碳排放。中心消耗电量共5 280 000KWh，电力的碳排放因子为0.960tCO2e/MWh，根据式（10）计算得出，中心因耗电而产生的碳排放为5 068.8tCO2e，每kg快递在中心耗电产生的碳排放为0.016 2kgCO2e/kg。

（2）中心分拣建包（集包）的碳排放。2019年环保袋的总消耗量为88 147个，编织袋总消耗量为4 360 000个。一个环保袋的重量为420g，一个塑料编织袋的重量为200g，由表5可知，塑料编织袋的碳排放因子为2.507kgCO2e/kg。由式（13）计算出中心分拣建包（集包）碳排放量为2.789×106kgCO2e，在中心分拣建包（集包）时每kg快递碳排放量为8.929×10-3kgCO2e/kg。

3.4 城市内的运营管理碳排放计算

城市内的运营管理碳排放过程包括揽派服务环节和支线运输环节，本文采用标杆法计算城市内运营管理产生的快递碳排放量。

（1）第一碳足迹，主要包括城市内的揽收派送运输和支线运输环节消耗的燃油产生的碳排放。从单个包裹运输角度看，在整个运输距离上，根据运输距离长短的不同，支线运输产生的碳排放占干线运输产生的碳排放比例不同，具体见表7。

表7 城市内第一碳足迹计算系数表

（2）第二碳足迹，主要是城市内运营管理时消耗的电力，包括分拣设备、揽收派送时电动交通工具消耗的电力等。因此本文中心耗电和城市内运营管理耗电比例为1:1。

（3）第三碳足迹，由于快递自身包装大多由商家提供，不计入快递企业揽收服务环节的碳排放量，而城市内运营使用的环保袋进入到各个转运中心，因此上文中计算的中心分拣建包（集包）的碳排放量即快递生命周期中第三碳足迹总的碳排放量。

3.5 碳排放计算总结

经过快递生命周期的碳排放计算，得出快递生命周期各活动环节对应的单位碳排放量（见表8），从而可以计算出单个快件的碳排放量。例如，已知一个用邮政标准5号三层纸箱（纸箱重115g）包装的包裹，包裹总重量为1kg，该包裹由北京某地发往上海某地的总距离为1 463km，干线距离为1 400km，计算该包裹碳排放量过程如下：

表8 快递生命周期各活动环节对应的单位碳排放量

计算得出该包裹的碳排放量为220gCO2e，其中该包裹的第三碳足迹包括分拣包装产生的碳排放、快递自身包装（5号纸箱、快递面单）产生的碳排放。

中国快递包装以瓦楞纸箱和塑料袋为主，纸箱类快递包装约占44.03%(按件数计)，塑料袋类包装约占33.5%。为了解单件快递的碳排放量特点，本文计算了由几种不同型号的纸箱和塑料袋包装的快件发往各地产生的快递碳排放量，并对其进行分析。假设存在21个包裹，分别用不同型号的包装箱和塑料袋包装，最终每个快件重量都为1kg，快件从A地分别发往B、C、D地。AB两地相距450km，干线距离为400km；AC两地相距900km，干线距离为840km；AD两地相距1 470km，干线距离为1 400km。依据表9的快递包装材料的碳排放量清单和快递生命周期碳排放计算方法，计算出各个快件的碳排放量，结果见表10。

表9 快递包装材料的碳排放量清单

从表10分析得出，快件运输距离越长，碳排放量越大；在快递生命周期中，第三碳足迹的碳排放量最大，第二碳足迹次之，第一碳足迹最小，即快递包装及耗材产生的碳排放量最多，电能次之，燃油最少。

表10 各个快件的碳排放量计算结果

4 结语

4.1 研究结果

本文基于生命周期评价原理，采用排放因子法研究单个快件碳排放量。快递生命周期碳排放源主要包括运输环节消耗的燃油、城市内运营管理和中心分拣建包（集包）环节消耗的电能以及包装环节消耗的快递包装及耗材。研究结果表明，在快递生命周期碳足迹中，快递包装及耗材对快件碳排放量的影响最大，电能次之，燃油最小。单个快件产生的碳排放量由快递企业及上下游相关参与主体共同产生。

针对上述研究结果，本文建议从三个方面降低快递包裹的碳排放量。第一，在运输环节，通过优化路由、减少中转次数、缩短运输距离来降低燃油消耗量，进而降低碳排放；同时，增加燃油效率高的发动机货车使用比例，逐步提高新能源车的使用比例。第二，在分拣建包（集包）环节，结合绿色运营和绿色办公的相关要求，推广和使用节能灯等低耗电设备；在转运中心场地装置太阳能发电设备，提高太阳能等清洁能源使用比例。第三，快递包装及耗材环节，按照包装减量化、可降解和可循环的指导原则，进一步减少胶带和包装填充物的使用量，通过悬空紧固包装等方式增强寄递过程的包装安全性；推广缩小面单和减少包装物的油墨印刷量；推广可降解塑料包装物和可循环、可回收包装物的使用，多措并举实现快递包装物碳排放量的下降。

4.2 研究展望

本文从学术研究的角度，基于快件全生命周期，系统梳理核算快递上下游关联主体的碳排放足迹，以期对行业监管部门给予决策参考，对各参与主体的节能减排明确重点。同时，本文在快递生命周期碳足迹核算过程中，如第一碳足迹核算过程中未考虑多种运输方式，第二碳足迹核算过程中忽略了外购热力产生的碳排放，第三碳足迹核算过程中未考虑胶带、填充物等其他包装耗材产生的碳排放，这将是下一步深化研究探讨的方向。