CN104462771B - 一种产品全生命周期碳足迹建模分析方法 - Google Patents
一种产品全生命周期碳足迹建模分析方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN104462771B CN104462771B CN201410623885.0A CN201410623885A CN104462771B CN 104462771 B CN104462771 B CN 104462771B CN 201410623885 A CN201410623885 A CN 201410623885A CN 104462771 B CN104462771 B CN 104462771B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- mrow
- msub
- munderover
- sigma
- product
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 105
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 95
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 title claims abstract description 16
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 40
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 31
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 14
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 12
- 238000012937 correction Methods 0.000 claims description 11
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 10
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims description 8
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims description 4
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 claims description 4
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims description 3
- 238000012938 design process Methods 0.000 abstract description 4
- 239000000654 additive Substances 0.000 abstract 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 abstract 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 15
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 15
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 10
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 9
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 9
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 8
- 238000013461 design Methods 0.000 description 6
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 3
- 238000007514 turning Methods 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 2
- 239000000571 coke Substances 0.000 description 2
- 239000002283 diesel fuel Substances 0.000 description 2
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 2
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 2
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 2
- 238000004080 punching Methods 0.000 description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 2
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 2
- 229910001208 Crucible steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000976 Electrical steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000005553 drilling Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 238000003801 milling Methods 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 238000007670 refining Methods 0.000 description 1
- 230000003584 silencer Effects 0.000 description 1
- 239000002912 waste gas Substances 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
- Other Investigation Or Analysis Of Materials By Electrical Means (AREA)
Abstract
一种产品全生命周期碳足迹建模分析方法，分析计算产品全生命周期碳排放量。首先，将产品在全生命周期中划分八个不同的阶段；然后分别计算多种产品活动行为下的单一产品E5～E8和单一产品活动行为的E1～E4两个部分碳足迹的计算；最后将各阶段单位产品碳足迹线性相加，得到设备产品全生命周期碳足迹。本发明提供了一种有效实现碳足迹建模和计算，便于实现产品低碳设计过程中全生命周期碳足迹建模分析方法。
Description
技术领域
本发明涉及产品低碳设计领域，尤其是一种产品全生命周期碳足迹建模分析方法。
背景技术
产品低碳设计主要考虑低碳(碳足迹)、性能和成本三要素。碳足迹的计算不仅包括制造环节而且也包括产品全生命周期其他环节。在制造过程中还没有形成零部件生产碳排放标准、工艺碳排放标准；在低碳化设计过程中也没有形成统一的碳足迹计算方法。
发明内容
为了克服现有产品低碳设计中无法进行碳足迹建模和计算、无法实现低碳设计的不足，本发明将产品全生命周期碳足迹(E)的计算划分为八个阶段，并将E分为E1～E4，E5～E8两个部分进行建模分析，提供了一种有效实现碳足迹建模和计算，便于实现产品低碳设计过程中全生命周期碳足迹建模分析方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下：
一种产品全生命周期碳足迹建模分析方法，所述建模分析方法包括以下步骤：
1)多种产品活动行为下的单一产品E5～E8计算，过程如下：。
1.1)代加工产品间接获取碳足迹，通过BOM表形式间接获取产品零部件的各阶段的对获得的结果进行可拓修正，可拓修正系数如下：
其中x表示产品的X为经典域X＝[min xi,max xi]，X0为可行域，y是X0中参数的计算函数，y计算公式如下：
式中，表示BOM表实例库中若小于平均值的实例个数多于大于平均值的实例个数，则可行区间反之，可行区间
因此，输出为
1.2)自生产产品直接获取碳足迹，它包含2大环节，第一环节是资源动因分配，即将资源按资源动因分配到各作业中心；第二环节是作业动因分配计算，即加上代加工购买的零部件，再按其作业动因分配到各种产品中；则该部分碳足迹计算公式表示为：
其中，l为第l种产品，总数为m；j为第j个作业，总数为n；k为第k种资源，总数为s；Sk表示在作业中第k种资源的消耗总量；Qlj表示产品l消耗第j个作业的作业动因量；PRjk表示作业j消耗的第k种资源总量；GHGk为第k种资源的碳排量；i为5、6、7、8的四个阶段的单位产品碳足迹表示为：
其中，ti表示为第i个阶段中需计算的材料种类、零部件数等等，表示为ti对应的该类的总数量；
因此产品生成阶段碳足迹
2)单一产品活动行为的E1～E4计算，过程如下：
2.1)使用阶段
在使用阶段中，只需获得单一产品的资源损耗量，通过资源碳排放系数计算出结果：
其中n为使用次数，mi,j为第i次消耗第j种能源的质量，zi,k为第i次消耗第k种资源的质量，GHGj、GHGk分别表示相应能源和资源的碳排放因子；
2.2)在维护阶段，更换零件的碳足迹和成本计算：
其中n为全生命周期内更换零件总量，g为更换零件；
2.3)可重复利用阶段，考虑到零件直接利用和修复后的间接利用两个方面，直接利用GHG为0、成本为0，修复后利用GHG产生主要来自修复作业中消耗的资源和能源。假设有n个零件可修复利用，则该阶段的表达式为：
其中mj表示消耗第j种能源的质量；zk表示消耗第k种资源的质量；
2.4)可回收阶段，假设第i种材料的零件质量为mi，对应材料的可回收性为φ，则该阶段的计算公式为：
3)进行碳足迹建模，即基于全生命周期的产品碳足迹计算公式为：
本发明工作原理：本发明提出一种产品低碳设计过程中全生命周期碳足迹建模分析方法，将产品按周期分为E1～E4，E5～E8两个部分进行建模分析。多种产品活动行为下的单一产品E5～E8计算，划分为代加工生产和自生产两部分碳足迹的计算，在代加工阶段引入可拓修正系数，弥补计算方法、加工工艺、数据采集等方面的差异；自生产阶段通过资源动因分配和作业动因分配，计算单位产品碳足迹。单一产品活动行为的E1～E4计算，分别计算产品使用阶段、维护阶段、重复利用阶段、回收阶段的碳足迹值。将各阶段单位产品碳足迹线性相加，得到设备产品全生命周期碳足迹。
本发明有益效果表现在：1、建立产品全生命周期碳足迹计算分析模型，为产品低碳化设计中碳足迹的计算提供了一种全新的方法；2、通过该模型算法，在计算机中建立产品全生命周期碳足迹数据库，方便后期产品低碳设计研究的开展。
附图说明
图1产品全生命周期碳足迹阶段划分
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步描述。
参照图1，一种产品全生命周期碳足迹建模分析方法，该方法包括以下步骤：
1)多种产品活动行为下的单一产品E5～E8计算，过程如下：。
1.1)代加工产品间接获取碳足迹，通过BOM表形式间接获取产品零部件的各阶段的对获得的结果进行可拓修正，可拓修正系数如下：
其中x表示产品的X为经典域X＝[min xi,max xi]，X0为可行域，y是X0中参数的计算函数，y计算公式如下：
式中，表示BOM表实例库中若小于平均值的实例个数多于大于平均值的实例个数，则可行区间反之，可行区间
因此，输出为
1.2)自生产产品直接获取碳足迹，它包含2大环节，第一环节是资源动因分配，即将资源按资源动因分配到各作业中心；第二环节是作业动因分配计算，即加上代加工购买的零部件，再按其作业动因分配到各种产品中；则该部分碳足迹计算公式表示为：
其中，l为第l种产品，总数为m；j为第j个作业，总数为n；k为第k种资源，总数为s；Sk表示在作业中第k种资源的消耗总量；Qlj表示产品l消耗第j个作业的作业动因量；PRjk表示作业j消耗的第k种资源总量；GHGk为第k种资源的碳排量；i为5、6、7、8的四个阶段的单位产品碳足迹表示为：
其中，ti表示为第i个阶段中需计算的材料种类、零部件数等等，表示为ti对应的该类的总数量；
因此产品生成阶段碳足迹
2)单一产品活动行为的E1～E4计算，过程如下：
2.1)使用阶段
在使用阶段中，只需获得单一产品的资源损耗量，通过资源碳排放系数计算出结果：
其中n为使用次数，mi,j为第i次消耗第j种能源的质量，zi,k为第i次消耗第k种资源的质量，GHGj、GHGk分别表示相应能源和资源的碳排放因子；
2.2)在维护阶段，更换零件的碳足迹和成本计算：
其中n为全生命周期内更换零件总量，g为更换零件；
2.3)可重复利用阶段，考虑到零件直接利用和修复后的间接利用两个方面，直接利用GHG为0、成本为0，修复后利用GHG产生主要来自修复作业中消耗的资源和能源。假设有n个零件可修复利用，则该阶段的表达式为：
其中mj表示消耗第j种能源的质量；zk表示消耗第k种资源的质量；
2.4)可回收阶段，假设第i种材料的零件质量为mi，对应材料的可回收性为φ，则该阶段的计算公式为：
3)进行碳足迹建模，即基于全生命周期的产品碳足迹计算公式为：
本实施例以某企业生产的JN37-10型号螺杆空气压缩机作为研究对象，以其37KW的能效电机YX3-250M-6-37KW为例计算碳足迹。
该电机的主要参数：额定转速为970rpm，额定电压为380V，功率因素为0.84，重量为328kg。其主要由钢材、铜、铝和少量橡胶和塑料等材料组成，除了电缆、密封圈、标准件从外厂购买，其余的绝大部分自行生产。电机中应用的钢材有45#钢、20#钢及硅钢等，这里都统一为钢材计算，该电机各材料的重量依次为钢260.35kg、铜36.08kg、铝21.63kg、橡胶6.34kg及塑料3.53kg。由于前3者的比重占了整机的99％，因此，以钢、铜和铝材计算为主，其他的暂不考虑。
①E8阶段碳足迹计算
假设以1t钢材获取作为电机零件加工材料为例，它由铁矿石(约1.6t)、焦炭(约0.4t)、煤粉(约0.15t)等炼制生成，消耗的电能为317kw.h、水1.24m3、蒸汽10kg压缩空气13m3等。由于这3种材料是分别炼制获得，需要分开计算，所以这里生产的产品指的是钢材(即l＝m＝1)，资源总数考虑铁矿石、焦炭、煤粉和电能(即s＝4)，由于无法精确的获得各个工艺的各种资源的消耗数据，因此，作业总数设定为1个(即j＝n＝1)，则可确定出Qlj＝1。常见金属物料的碳排放系数计算数据：铸钢为6356.11(kgCO2e/吨)，铜材为5926.26(kgCO2e/吨)，铝材为2215.62(kgCO2e/吨)，再结合公式(3)可化解计算得到：
其中，表示为碳排放系数，gk表示为资源消耗总量。因此，铜材和铝材的碳排放可参照计算类推出为：及
因此，由于这些材料都是外购，依据公式(1)计算得到各自的碳足迹修正系数为：钢材修正系数为0.9831、铜材的为1.035、铝材的为0.8742。假设1吨钢材可用作3个电机的钢配件使用量、1吨铜材可制成20个电机的铜配件使用量、1吨铝材可制成30个电机铝配件，则单位产品(电机)的该阶段碳足迹
②E7阶段碳足迹计算
假设运送的距离为500公里，10吨大卡车一次运送的重量为10吨，该车百公里柴油油耗约17升，则碳足迹为：单位产品的碳足迹：
③E6阶段碳足迹计算
由于金属材料的加工中出现的废料基本上能够全部收回，因此，不存在材料损失产生的碳足迹。该阶段主要的碳足迹排放是零部件加工中的主要能耗(以电能消耗为主)直接转换而来。结合10吨这三种材料自生产加工企业给出的主要工艺加工数据：机轴下料电能消耗为100.64kwh，转子、端盖车削电能消耗4241.16kwh，机轴车、铣、磨削电耗5031.33kwh，机座车、刨削电耗2516.57kwh，机座、端盖和接线盒钻孔电耗327.05kwh，冲片冲制电耗980.74kwh，铁心压装247.66kwh，转子穿轴、铸铝和动平衡电耗975.18kwh，绕线101.31kwh，则该阶段碳足迹
④E5阶段碳足迹计算
装卸阶段主要是以塔吊、螺丝钻等电能消耗及叉车等油耗为主，假设该阶段电能消耗514.68kwh，柴油消耗7.5升，则该阶段碳足迹：
则螺杆机其他零部件碳足迹参照该方法获得，则JN37螺杆机上市时前4个阶段的碳足迹总和为
⑤E4阶段碳足迹计算
电机驱动型的大型螺杆空气压缩机的使用阶段碳足迹的换算主要是电机能耗的转换获取。该电机以平均70％的负荷工作5年且每年的平均工作时间是200天及每天的平均工作时长为6.5小时，则碳足迹：
⑥E3阶段碳足迹计算
假设该型号的螺杆空压机在生命周期内更换了5个轴承、1个消声器、2个空气滤清器、2个压力阀和安全阀、1个油气分离器、1个转子等，则该阶段的碳足迹为：
⑦回收阶段碳足迹计算
假设该型号螺杆空压机中有60％的零部件可直接使用，剩余的无法修复使用，报废零部件的材料重量为：钢材261.53kg、铜材50.16kg、铝28.92。这环节少了金属原材料加工等工序，可直接熔炼成成品，可节省60％左右的能源、86％的废气排放，则这两阶段的碳足迹为：
则
则该螺杆机全生命周期碳足迹
Claims (1)
1.一种产品全生命周期碳足迹建模分析方法，其特征在于：所述建模分析方法包括以下步骤：
(1)多种产品活动行为下的单一产品E5～E8计算，过程如下：
1.1)代加工产品间接获取碳足迹，通过BOM表形式间接获取产品零部件的各阶段的对获得的结果进行可拓修正，可拓修正系数如下：
<mrow>
<mi>f</mi>
<mo>=</mo>
<mfenced open = "{" close = "">
<mtable>
<mtr>
<mtd>
<mrow>
<mi>&rho;</mi>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mi>x</mi>
<mo>,</mo>
<mi>X</mi>
<mo>)</mo>
</mrow>
<mo>-</mo>
<mi>&rho;</mi>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mi>x</mi>
<mo>,</mo>
<msub>
<mi>X</mi>
<mn>0</mn>
</msub>
<mo>)</mo>
</mrow>
<mo>,</mo>
</mrow>
</mtd>
<mtd>
<mrow>
<mi>x</mi>
<mo>&NotElement;</mo>
<msub>
<mi>X</mi>
<mn>0</mn>
</msub>
</mrow>
</mtd>
</mtr>
<mtr>
<mtd>
<mrow>
<mi>&rho;</mi>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mi>x</mi>
<mo>,</mo>
<mi>X</mi>
<mo>)</mo>
</mrow>
<mo>-</mo>
<mi>&rho;</mi>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mi>x</mi>
<mo>,</mo>
<msub>
<mi>X</mi>
<mn>0</mn>
</msub>
<mo>)</mo>
</mrow>
<mo>+</mo>
<mi>y</mi>
<mo>,</mo>
</mrow>
</mtd>
<mtd>
<mrow>
<mi>x</mi>
<mo>&Element;</mo>
<msub>
<mi>X</mi>
<mn>0</mn>
</msub>
</mrow>
</mtd>
</mtr>
</mtable>
</mfenced>
<mo>-</mo>
<mo>-</mo>
<mo>-</mo>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mn>1</mn>
<mo>)</mo>
</mrow>
</mrow>
其中x表示产品的X为经典域X＝[minxi,maxxi]，X0为可行域，y是X0中参数的计算函数，y计算公式如下：
<mrow>
<mi>y</mi>
<mo>=</mo>
<mfenced open = "{" close = "">
<mtable>
<mtr>
<mtd>
<mrow>
<mi>min</mi>
<mi> </mi>
<msub>
<mi>x</mi>
<mi>i</mi>
</msub>
<mo>-</mo>
<mfrac>
<mn>1</mn>
<mi>n</mi>
</mfrac>
<munderover>
<mo>&Sigma;</mo>
<mrow>
<mi>i</mi>
<mo>=</mo>
<mn>1</mn>
</mrow>
<mi>n</mi>
</munderover>
<msub>
<mi>x</mi>
<mi>i</mi>
</msub>
<mo>,</mo>
</mrow>
</mtd>
<mtd>
<mrow>
<mi>n</mi>
<mi>u</mi>
<mi>m</mi>
<mrow>
<mo>(</mo>
<msub>
<mi>x</mi>
<mi>i</mi>
</msub>
<mo><</mo>
<mfrac>
<mn>1</mn>
<mi>n</mi>
</mfrac>
<munderover>
<mo>&Sigma;</mo>
<mrow>
<mi>i</mi>
<mo>=</mo>
<mn>1</mn>
</mrow>
<mi>n</mi>
</munderover>
<msub>
<mi>x</mi>
<mi>i</mi>
</msub>
<mo>)</mo>
</mrow>
<mo>></mo>
<mi>n</mi>
<mi>u</mi>
<mi>m</mi>
<mrow>
<mo>(</mo>
<msub>
<mi>x</mi>
<mi>i</mi>
</msub>
<mo>></mo>
<mfrac>
<mn>1</mn>
<mi>n</mi>
</mfrac>
<munderover>
<mo>&Sigma;</mo>
<mrow>
<mi>i</mi>
<mo>=</mo>
<mn>1</mn>
</mrow>
<mi>n</mi>
</munderover>
<msub>
<mi>x</mi>
<mi>i</mi>
</msub>
<mo>)</mo>
</mrow>
<mo>&DoubleRightArrow;</mo>
<msub>
<mi>X</mi>
<mn>0</mn>
</msub>
<mo>=</mo>
<mo>&lsqb;</mo>
<mi>min</mi>
<mi> </mi>
<msub>
<mi>x</mi>
<mi>i</mi>
</msub>
<mo>,</mo>
<mfrac>
<mn>1</mn>
<mi>n</mi>
</mfrac>
<munderover>
<mo>&Sigma;</mo>
<mrow>
<mi>i</mi>
<mo>=</mo>
<mn>1</mn>
</mrow>
<mi>n</mi>
</munderover>
<msub>
<mi>x</mi>
<mi>i</mi>
</msub>
<mo>&rsqb;</mo>
</mrow>
</mtd>
</mtr>
<mtr>
<mtd>
<mrow>
<mfrac>
<mn>1</mn>
<mi>n</mi>
</mfrac>
<munderover>
<mo>&Sigma;</mo>
<mrow>
<mi>i</mi>
<mo>=</mo>
<mn>1</mn>
</mrow>
<mi>n</mi>
</munderover>
<msub>
<mi>x</mi>
<mi>i</mi>
</msub>
<mo>-</mo>
<mi>max</mi>
<mi> </mi>
<msub>
<mi>x</mi>
<mi>i</mi>
</msub>
<mo>,</mo>
</mrow>
</mtd>
<mtd>
<mrow>
<mi>n</mi>
<mi>u</mi>
<mi>m</mi>
<mrow>
<mo>(</mo>
<msub>
<mi>x</mi>
<mi>i</mi>
</msub>
<mo><</mo>
<mfrac>
<mn>1</mn>
<mi>n</mi>
</mfrac>
<munderover>
<mo>&Sigma;</mo>
<mrow>
<mi>i</mi>
<mo>=</mo>
<mn>1</mn>
</mrow>
<mi>n</mi>
</munderover>
<msub>
<mi>x</mi>
<mi>i</mi>
</msub>
<mo>)</mo>
</mrow>
<mo><</mo>
<mi>n</mi>
<mi>u</mi>
<mi>m</mi>
<mrow>
<mo>(</mo>
<msub>
<mi>x</mi>
<mi>i</mi>
</msub>
<mo>></mo>
<mfrac>
<mn>1</mn>
<mi>n</mi>
</mfrac>
<munderover>
<mo>&Sigma;</mo>
<mrow>
<mi>i</mi>
<mo>=</mo>
<mn>1</mn>
</mrow>
<mi>n</mi>
</munderover>
<msub>
<mi>x</mi>
<mi>i</mi>
</msub>
<mo>)</mo>
</mrow>
<mo>&DoubleRightArrow;</mo>
<msub>
<mi>X</mi>
<mn>0</mn>
</msub>
<mo>=</mo>
<mo>&lsqb;</mo>
<mfrac>
<mn>1</mn>
<mi>n</mi>
</mfrac>
<munderover>
<mo>&Sigma;</mo>
<mrow>
<mi>i</mi>
<mo>=</mo>
<mn>1</mn>
</mrow>
<mi>n</mi>
</munderover>
<msub>
<mi>x</mi>
<mi>i</mi>
</msub>
<mo>,</mo>
<mi>max</mi>
<mi> </mi>
<msub>
<mi>x</mi>
<mi>i</mi>
</msub>
<mo>&rsqb;</mo>
</mrow>
</mtd>
</mtr>
</mtable>
</mfenced>
<mo>-</mo>
<mo>-</mo>
<mo>-</mo>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mn>2</mn>
<mo>)</mo>
</mrow>
</mrow>
式中，表示BOM表实例库中若小于平均值的实例个数多于大于平均值的实例个数，则可行区间反之，可行区间
因此，输出为
1.2)自生产产品直接获取碳足迹，它包含2大环节，第一环节是资源动因分配，即将资源按资源动因分配到各作业中心；第二环节是作业动因分配计算，即加上代加工购买的零部件，再按其作业动因分配到各种产品中；则该部分碳足迹计算公式表示为：
<mrow>
<munderover>
<mo>&Sigma;</mo>
<mrow>
<mi>i</mi>
<mo>=</mo>
<mn>5</mn>
</mrow>
<mn>8</mn>
</munderover>
<msup>
<msub>
<mi>E</mi>
<mi>i</mi>
</msub>
<mn>1</mn>
</msup>
<mo>=</mo>
<munderover>
<mo>&Sigma;</mo>
<mrow>
<mi>k</mi>
<mo>=</mo>
<mn>1</mn>
</mrow>
<mi>s</mi>
</munderover>
<munderover>
<mo>&Sigma;</mo>
<mrow>
<mi>j</mi>
<mo>=</mo>
<mn>1</mn>
</mrow>
<mi>n</mi>
</munderover>
<mrow>
<mo>(</mo>
<msub>
<mi>PR</mi>
<mrow>
<mi>j</mi>
<mi>k</mi>
</mrow>
</msub>
<mo>/</mo>
<munderover>
<mo>&Sigma;</mo>
<mrow>
<mi>l</mi>
<mo>=</mo>
<mn>1</mn>
</mrow>
<mi>m</mi>
</munderover>
<msub>
<mi>Q</mi>
<mrow>
<mi>l</mi>
<mi>j</mi>
</mrow>
</msub>
<mo>)</mo>
</mrow>
<mo>&times;</mo>
<msub>
<mi>Q</mi>
<mrow>
<mi>l</mi>
<mi>j</mi>
</mrow>
</msub>
<mo>&times;</mo>
<msub>
<mi>GHG</mi>
<mi>k</mi>
</msub>
<mo>/</mo>
<msub>
<mi>s</mi>
<mi>k</mi>
</msub>
<mo>-</mo>
<mo>-</mo>
<mo>-</mo>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mn>3</mn>
<mo>)</mo>
</mrow>
</mrow>
其中，l为第l种产品，总数为m；j为第j个作业，总数为n；k为第k种资源，总数为s；sk表示在作业中第k种资源的消耗总量；Qlj表示产品l消耗第j个作业的作业动因量；PRjk表示作业j消耗的第k种资源总量；GHGk为第k种资源的碳排量；i为5、6、7、8的四个阶段的单位产品碳足迹表示为：
<mrow>
<munderover>
<mo>&Sigma;</mo>
<mrow>
<mi>i</mi>
<mo>=</mo>
<mn>5</mn>
</mrow>
<mn>8</mn>
</munderover>
<msubsup>
<mover>
<mi>E</mi>
<mo>~</mo>
</mover>
<mi>i</mi>
<mn>1</mn>
</msubsup>
<mo>=</mo>
<munderover>
<mo>&Sigma;</mo>
<mrow>
<mi>i</mi>
<mo>=</mo>
<mn>5</mn>
</mrow>
<mn>8</mn>
</munderover>
<munder>
<mo>&Sigma;</mo>
<mrow>
<msub>
<mi>t</mi>
<mi>i</mi>
</msub>
<mo>=</mo>
<mn>1</mn>
</mrow>
</munder>
<msubsup>
<mi>E</mi>
<mrow>
<mi>i</mi>
<mo>,</mo>
<msub>
<mi>t</mi>
<mi>i</mi>
</msub>
</mrow>
<mn>1</mn>
</msubsup>
<mo>=</mo>
<munder>
<mo>&Sigma;</mo>
<mrow>
<mi>t</mi>
<mo>=</mo>
<mn>1</mn>
</mrow>
</munder>
<mrow>
<mo>(</mo>
<munderover>
<mo>&Sigma;</mo>
<mrow>
<mi>k</mi>
<mo>=</mo>
<mn>1</mn>
</mrow>
<mi>s</mi>
</munderover>
<munderover>
<mo>&Sigma;</mo>
<mrow>
<mi>j</mi>
<mo>=</mo>
<mn>1</mn>
</mrow>
<mi>n</mi>
</munderover>
<mo>(</mo>
<mrow>
<msub>
<mi>PR</mi>
<mrow>
<mi>j</mi>
<mi>k</mi>
</mrow>
</msub>
<mo>/</mo>
<munderover>
<mo>&Sigma;</mo>
<mrow>
<mi>l</mi>
<mo>=</mo>
<mn>1</mn>
</mrow>
<mi>m</mi>
</munderover>
<msub>
<mi>Q</mi>
<mrow>
<mi>l</mi>
<mi>j</mi>
</mrow>
</msub>
</mrow>
<mo>)</mo>
<mo>&times;</mo>
<msub>
<mi>Q</mi>
<mrow>
<mi>l</mi>
<mi>j</mi>
</mrow>
</msub>
<mo>&times;</mo>
<msub>
<mi>GHG</mi>
<mi>k</mi>
</msub>
<mo>/</mo>
<msub>
<mi>s</mi>
<mi>k</mi>
</msub>
<mo>)</mo>
</mrow>
<mo>/</mo>
<msub>
<mi>N</mi>
<msub>
<mi>t</mi>
<mi>i</mi>
</msub>
</msub>
<mo>-</mo>
<mo>-</mo>
<mo>-</mo>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mn>4</mn>
<mo>)</mo>
</mrow>
</mrow>
其中，ti表示为第i个阶段中需计算的材料种类或零部件种类，表示为第ti种材料或第ti种零部件的总数量；
因此产品生成阶段碳足迹
(2)单一产品活动行为的E1～E4计算，过程如下：
2.1)使用阶段
在使用阶段中，只需获得单一产品的资源损耗量，通过资源碳排放系数计算出结果：
<mrow>
<msub>
<mi>E</mi>
<mn>4</mn>
</msub>
<mo>=</mo>
<munderover>
<mo>&Sigma;</mo>
<mrow>
<mi>i</mi>
<mo>=</mo>
<mn>1</mn>
</mrow>
<mi>n</mi>
</munderover>
<mrow>
<mo>(</mo>
<munderover>
<mo>&Sigma;</mo>
<mrow>
<mi>j</mi>
<mo>=</mo>
<mn>1</mn>
</mrow>
<mi>s</mi>
</munderover>
<msub>
<mi>m</mi>
<mrow>
<mi>i</mi>
<mo>,</mo>
<mi>j</mi>
</mrow>
</msub>
<msub>
<mi>GHG</mi>
<mi>j</mi>
</msub>
<mo>+</mo>
<munderover>
<mo>&Sigma;</mo>
<mrow>
<mi>k</mi>
<mo>=</mo>
<mn>1</mn>
</mrow>
<mi>r</mi>
</munderover>
<msub>
<mi>z</mi>
<mrow>
<mi>i</mi>
<mo>,</mo>
<mi>k</mi>
</mrow>
</msub>
<msub>
<mi>GHG</mi>
<mi>k</mi>
</msub>
<mo>)</mo>
</mrow>
<mo>-</mo>
<mo>-</mo>
<mo>-</mo>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mn>6</mn>
<mo>)</mo>
</mrow>
</mrow>
其中n为使用次数，mi,j为第i次消耗第j种能源的质量，zi,k为第i次消耗第k种资源的质量，GHGj、GHGk分别表示相应能源和资源的碳排放因子；
2.2)在维护阶段，更换零件的碳足迹和成本计算：
<mrow>
<msub>
<mi>E</mi>
<mn>3</mn>
</msub>
<mo>=</mo>
<munderover>
<mo>&Sigma;</mo>
<mrow>
<mi>g</mi>
<mo>=</mo>
<mn>1</mn>
</mrow>
<mi>n</mi>
</munderover>
<msub>
<mrow>
<mo>(</mo>
<munderover>
<mo>&Sigma;</mo>
<mrow>
<mi>i</mi>
<mo>=</mo>
<mn>5</mn>
</mrow>
<mn>8</mn>
</munderover>
<msub>
<mi>E</mi>
<mi>i</mi>
</msub>
<mo>)</mo>
</mrow>
<mi>g</mi>
</msub>
<mo>-</mo>
<mo>-</mo>
<mo>-</mo>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mn>7</mn>
<mo>)</mo>
</mrow>
</mrow>
其中n为全生命周期内更换零件总量，g为更换零件；
2.3)可重复利用阶段，考虑到零件直接利用和修复后的间接利用两个方面，直接利用GHG为0、成本为0，修复后利用GHG产生主要来自修复作业中消耗的资源和能源，假设有n个零件可修复利用，则该阶段的表达式为：
<mrow>
<msub>
<mi>E</mi>
<mn>2</mn>
</msub>
<mo>=</mo>
<munderover>
<mo>&Sigma;</mo>
<mrow>
<mi>i</mi>
<mo>=</mo>
<mn>1</mn>
</mrow>
<mi>n</mi>
</munderover>
<msub>
<mrow>
<mo>(</mo>
<munderover>
<mo>&Sigma;</mo>
<mrow>
<mi>j</mi>
<mo>=</mo>
<mn>1</mn>
</mrow>
<mi>l</mi>
</munderover>
<msub>
<mi>m</mi>
<mi>j</mi>
</msub>
<msub>
<mi>GHG</mi>
<mi>j</mi>
</msub>
<mo>+</mo>
<munderover>
<mo>&Sigma;</mo>
<mrow>
<mi>k</mi>
<mo>=</mo>
<mn>1</mn>
</mrow>
<mi>r</mi>
</munderover>
<msub>
<mi>z</mi>
<mi>k</mi>
</msub>
<msub>
<mi>GHG</mi>
<mi>k</mi>
</msub>
<mo>)</mo>
</mrow>
<mi>i</mi>
</msub>
<mo>-</mo>
<mo>-</mo>
<mo>-</mo>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mn>8</mn>
<mo>)</mo>
</mrow>
</mrow>
其中mj表示消耗第j种能源的质量；zk表示消耗第k种资源的质量；
2.4)可回收阶段，假设第i种材料的零件质量为mi，对应材料的可回收性为φ，则该阶段的计算公式为：
<mrow>
<msub>
<mi>E</mi>
<mn>1</mn>
</msub>
<mo>=</mo>
<munderover>
<mo>&Sigma;</mo>
<mrow>
<mi>i</mi>
<mo>=</mo>
<mn>1</mn>
</mrow>
<mi>n</mi>
</munderover>
<msub>
<mi>m</mi>
<mi>i</mi>
</msub>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mn>1</mn>
<mo>-</mo>
<mi>&phi;</mi>
<mo>)</mo>
</mrow>
<msub>
<mi>GHG</mi>
<mi>i</mi>
</msub>
<mo>-</mo>
<mo>-</mo>
<mo>-</mo>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mn>9</mn>
<mo>)</mo>
</mrow>
</mrow>
(3)进行碳足迹建模，即基于全生命周期的产品碳足迹计算公式为：
<mrow>
<mi>E</mi>
<mo>=</mo>
<munderover>
<mo>&Sigma;</mo>
<mrow>
<mi>i</mi>
<mo>=</mo>
<mn>5</mn>
</mrow>
<mn>8</mn>
</munderover>
<msub>
<mover>
<mi>E</mi>
<mo>~</mo>
</mover>
<mi>i</mi>
</msub>
<mo>+</mo>
<munderover>
<mo>&Sigma;</mo>
<mrow>
<mi>i</mi>
<mo>=</mo>
<mn>1</mn>
</mrow>
<mn>4</mn>
</munderover>
<msub>
<mi>E</mi>
<mi>i</mi>
</msub>
<mo>-</mo>
<mo>-</mo>
<mo>-</mo>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mn>10</mn>
<mo>)</mo>
</mrow>
<mo>.</mo>
</mrow>
2
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201410623885.0A CN104462771B (zh) | 2014-11-07 | 2014-11-07 | 一种产品全生命周期碳足迹建模分析方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201410623885.0A CN104462771B (zh) | 2014-11-07 | 2014-11-07 | 一种产品全生命周期碳足迹建模分析方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN104462771A CN104462771A (zh) | 2015-03-25 |
| CN104462771B true CN104462771B (zh) | 2017-08-25 |
Family
ID=52908800
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201410623885.0A Active CN104462771B (zh) | 2014-11-07 | 2014-11-07 | 一种产品全生命周期碳足迹建模分析方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN104462771B (zh) |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105205602B (zh) * | 2015-04-13 | 2018-12-18 | 浙江工业大学 | 一种面向低碳产品实例分析的可拓设计静态分类方法 |
| CN104820773B (zh) * | 2015-04-15 | 2018-02-02 | 浙江工业大学 | 一种面向低碳产品实例分析的可拓设计动态分类方法 |
| CN104915513A (zh) * | 2015-06-25 | 2015-09-16 | 光明乳业股份有限公司 | 基于碳足迹分析的包装设计方法 |
| CN105242000A (zh) * | 2015-10-29 | 2016-01-13 | 广东电网有限责任公司电力科学研究院 | 一种燃煤电厂碳排放量的精确测量方法 |
| CN107451387B (zh) * | 2016-05-30 | 2020-09-11 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种石化产品碳足迹的计量方法 |
| CN107844875B (zh) * | 2016-09-19 | 2022-02-11 | 京东方科技集团股份有限公司 | 绿色产品管理系统及方法 |
| CN106777877B (zh) * | 2016-11-16 | 2019-02-05 | 西安交通大学 | 一种基于隐含碳能的机床装备产品碳排放量化方法 |
| CN115186939B (zh) * | 2022-09-09 | 2022-12-09 | 中科航迈数控软件(深圳)有限公司 | 一种加工设备的全生命周期碳排放量预测方法 |
| CN116050934B (zh) * | 2023-02-14 | 2024-01-19 | 中国特种设备检测研究院 | 一种工业锅炉的产品碳足迹核算方法 |
| CN116542425B (zh) * | 2023-05-23 | 2024-07-12 | 北京建工环境修复股份有限公司 | 绿色生态修复技术产业链碳核算与碳中和评价方法及系统 |
| CN117196142A (zh) * | 2023-09-08 | 2023-12-08 | 四川大学 | 一种计算皮革化工材料碳足迹的方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102870128A (zh) * | 2010-01-29 | 2013-01-09 | Som设计事务所 | 用于结构的碳足迹分析工具 |
| CN103577903A (zh) * | 2012-07-18 | 2014-02-12 | 张秀芬 | 支持低碳产品结构设计的碳足迹快速评估方法 |
| CN103996145A (zh) * | 2014-05-07 | 2014-08-20 | 西安交通大学 | 一种制造车间碳排放综合评估方法 |
| CN104008439A (zh) * | 2014-04-17 | 2014-08-27 | 浙江工业大学 | 一种基于多维关联函数的低碳产品实例动态分类方法 |
-
2014
- 2014-11-07 CN CN201410623885.0A patent/CN104462771B/zh active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102870128A (zh) * | 2010-01-29 | 2013-01-09 | Som设计事务所 | 用于结构的碳足迹分析工具 |
| CN103577903A (zh) * | 2012-07-18 | 2014-02-12 | 张秀芬 | 支持低碳产品结构设计的碳足迹快速评估方法 |
| CN104008439A (zh) * | 2014-04-17 | 2014-08-27 | 浙江工业大学 | 一种基于多维关联函数的低碳产品实例动态分类方法 |
| CN103996145A (zh) * | 2014-05-07 | 2014-08-20 | 西安交通大学 | 一种制造车间碳排放综合评估方法 |
Non-Patent Citations (8)
| Title |
|---|
| Development of a low-carbon product design system based on embedded GHG emissions;Jong-Sung Song et al;《Resources,Conservation and Recycling》;20100731;第54卷(第9期);第547-556页 * |
| EDITORIAL: CARBON FOOTPRINT AND INPUT-OUTPUT ANALYSIS-AN INTRODUCTION;Thomas Wiedmann;《Economic Systems Research》;20090930;第21卷(第3期);第175-186页 * |
| Life-cycle carbon and cost analysis of energy emciency measures in new commercial buildings;Joshua Kneifel;《Energy and Buildings》;20100331;第42卷(第3期);第330-340页 * |
| 产品低碳设计研究综述与展望;赵燕伟等;《计算机集成制造系统》;20130531;第19卷(第5期);第897-908页 * |
| 基于碳排放强度系数的产品物料消耗评价方法及应用;陶雪飞;《系统工程》;20110228;第29卷(第2期);第123-126页 * |
| 锻压机床碳足迹分析与低碳设计映射方法研究;鲍宏;《中国博士学位论文全文数据库 工程科技Ⅰ辑》;20140415;第2014年卷(第4期);B022-15 * |
| 面向低碳化设计的复杂装各碳排放分层递阶模型;孙良峰等;《计算机集成制造系统》;20121130;第18卷(第11期);第2381-2390页 * |
| 面向低碳设计的产品多层次碳足迹分析方法;鲍宏等;《计算机集成制造系统》;20130131;第19卷(第1期);第21-28页 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN104462771A (zh) | 2015-03-25 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN104462771B (zh) | 一种产品全生命周期碳足迹建模分析方法 | |
| Huang et al. | Life cycle assessment and net energy analysis of offshore wind power systems | |
| Athanasopoulou et al. | Comparative well-to-wheel emissions assessment of internal combustion engine and battery electric vehicles | |
| Liu et al. | A novel approach for acquiring the real-time energy efficiency of machine tools | |
| Golroudbary et al. | The life cycle of energy consumption and greenhouse gas emissions from critical minerals recycling: Case of lithium-ion batteries | |
| Li et al. | Environmental emissions and energy consumptions assessment of a diesel engine from the life cycle perspective | |
| Andersen et al. | Recycling of wind turbines | |
| Li et al. | Future material requirements for global sustainable offshore wind energy development | |
| Asmatulu et al. | Evaluation of recycling efforts of aircraft companies in Wichita | |
| Jeswiet et al. | Energy use in premanufacture (mining) | |
| Razdan et al. | Life cycle assessment of electricity production from an onshore V110-2.0 MW Wind Plant | |
| Chiesura et al. | Blade materials selection influence on sustainability: a case study through LCA | |
| Anil Kumar et al. | A multi-layered disassembly sequence planning method to support decision making in de-manufacturing | |
| CN104034480B (zh) | 渐进式弯曲转子的现场动平衡方法 | |
| Pandey et al. | Opportunities for sustainability improvement in aluminum industry | |
| Franke et al. | Energy-efficient production strategies and technologies for electric drives | |
| Razdan et al. | Life cycle assessment of electricity production from an onshore V150-4.2 MW wind plant | |
| Wen et al. | Life cycle assessment of Quayside Crane: A case study in China | |
| Mi et al. | Whole life cycle comprehensive environment impact assessment of hydraulic power chuck | |
| Shen et al. | Research on life cycle energy consumption and environmental emissions of light-duty battery electric vehicles | |
| Das et al. | Energy Decarbonization via Material-Based Circular Economy | |
| CN117522179A (zh) | 一种分布式能源生命周期碳足迹研究方法 | |
| Krishnan et al. | Machine level energy efficiency analysis in discrete manufacturing for a sustainable energy infrastructure | |
| Kowalski et al. | Design of briquetting press–from idea to start of production | |
| Kim et al. | Energy flow analysis of an alternative fuel production facility in South Australia |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |