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动力电池碳足迹怎么算、算到哪、数据从哪来?这份2024年12月11日发布并实施的团体标准T/CECRPA012—2024《温室气体产品碳足迹量化方法与要求 动力电池》,为磷酸铁锂、镍钴锰酸锂、钠离子等动力电池给出了从功能单位、系统边界到清单分析、影响评价、结果解释与报告模板的完整量化链条。对电池企业、整车厂和供应链上游而言,它直接关系到碳足迹结果能不能算准、能不能被采信、能不能拿去做信息披露。下面我把这份标准逐块拆开解读。
核心判断
- 标准为中国生态文明研究与促进会归口的团体标准,2024年12月11日发布并实施。
- 适用磷酸铁锂、镍钴锰酸锂、钠离子、镍氢等动力电池,其他类型电池可参照使用。
- 功能单位定义为动力电池使用寿命内向车辆提供1千瓦时能量,基准流为kg/kWh。
- 系统边界覆盖原材料获取及零部件加工、电池生产、电池分销、生命末期,不含使用阶段。
- 数据质量从时间、技术、地理代表性三维评价,要求DQR宜≤3。
脱水解读
一份“从摇篮到坟墓”的电池碳足迹算法
这份标准由中环汽研(北京)低碳科技有限公司、中国汽车工程研究院、宁德时代、比亚迪、欣旺达、蜂巢能源等单位共同起草,归口单位是中国生态文明研究与促进会。它要解决的问题很具体:动力电池的碳足迹到底怎么量化、怎么报告。
标准正文共8章,加上A至E五个附录,把量化目的和范围、清单分析、影响评价、结果解释、产品碳足迹报告依次串起来。附件里既有数据收集表和数据质量评价方法,也有再生循环建模和全球变暖潜势值,还给出了一份可直接套用的报告模板。
功能单位为什么定成“每千瓦时”
一份碳足迹结果要想可比,先得把“一件产品”定义清楚。标准把功能单位定为“动力电池在其使用寿命期间内向车辆提供1千瓦时(kWh)的能量”,对应的基准流则是“每千瓦时能量的电池重量”,单位是千克/千瓦时。这意味着最终结果不是简单的一个电池包排多少碳,而是折算到每千瓦时能量上的排放强度。
使用寿命期间的总能量由公式(1)计算,其中涉及电池的能量容量、每年等效充放电次数和质保期三个关键参数。每年充放电次数优先采用电池制造商提供的对应车型数据,没有规定的才按车型取值:轻型车非营运车取60次、营运车取360次,中型车和重型车取250次。质保期同样优先用制造商的,没有的按车型换算系数折算,若动力电池没有质保期或质保期不符合要求,默认使用五年的质保期。
系统边界:哪些阶段必须算,哪些可以不算
标准把动力电池生命周期划成四段:原材料获取及零部件加工阶段(A1-A3)、电池生产阶段(B1-B2)、电池分销阶段(C1)、电池生命末期阶段(D1-D2)。一个明确的边界是:电池使用阶段的排放不计入核算范围。
核算“部分碳足迹”时,范围可以只覆盖部分生命周期,即不包括生命末期阶段,分销阶段可选,并且只考虑使用再生材料再生过程的环境影响,不涉及环境影响和环境效益在不同生命周期之间的分配。
原材料获取阶段要核算正极、负极、电解液、外壳、冷却系统、电池管理系统等所需原材料,材料类别清单里列了钢、铝及铝合金、铜及铜合金、铂、热塑性塑料、正极材料、负极材料、电解质、冷却液、碳纤维复合材料等。电池生产阶段则覆盖电芯生产、模组组装、电池组装,工序上包括正负极涂布、烘干碾压、分切、卷绕/叠片、入壳、焊接、化成、下线检测等。
取舍准则:1%以下的材料怎么处理
全生命周期数据不可能事无巨细都收,标准给出了明确的取舍规则。重量占比小于各零部件1%的材料可以舍去,但为了满足质量平衡,舍去的材料重量要加到该材料所在零部件碳足迹因子最高的输入材料中,并且要有书面记录、说明舍去原因。
可以舍去的还包括:各生命周期阶段生产设备制造、不与动力电池整体永久相连或被包含的冷却系统、办公供暖照明和行政研究部门用电等辅助投入、包装材料、OEM制造、运输和分销阶段的储存、电池回收运输、退役电池拆解。使用阶段则本就不在核算范围内。对于以上舍去的部分,应在产品碳足迹报告中记录并说明原因,这相当于把“哪些没算”也变成了必须交代的内容。
数据从哪来:初级数据与次级数据的分工
清单分析一章把数据分成两类。原材料获取可使用次级数据,而关键零部件加工、电池生产、电池分销和生命末期阶段应收集初级数据;如果零部件加工和生命末期的初级数据实在拿不到,可以按数据质量要求选择次级数据,不符合要求的还要做出说明。与该生命周期阶段产生的废物管理有关的数据,全部要包括在碳足迹计算中。
初级数据的收集方式也有指引:原材料和零部件消耗可采用动力电池物料清单(BOM)数据,并按产品合格率修正;能源消耗、废弃物排放、温室气体排放和运输数据,可从企业相关部门调查或测量得到。
数据质量不是打分游戏:DQR宜≤3
标准附录B是规范性附录,专门讲数据质量评价。数据质量从时间代表性、技术代表性、地理代表性三个维度打分,每个维度的评分从1到多档,最终的平均值就是数据质量等级DQR,标准要求DQR宜≤3。
评价步骤分三步:先计算每个过程的碳足迹权重,即该过程碳足迹与所有过程碳足迹之和的比值;再对每个过程评TiR、TeR、GeR三项并算出DQR;最后用权重乘以DQR求和,得到产品的整体DQR。附录B给的示例中,某电池厂核算2023年电池碳足迹,电池组装地为福建,使用2020年华东电网火力发电的次级数据,其TiR、TeR、GeR均取1,DQR等于1.00,最终产品碳足迹DQR为1.41。
次级数据的选择也有优先序:优先选能代表供应链实际碳足迹水平、经第三方独立验证的上游产品碳足迹结果,其次是代表中国国内平均生产水平的数据,再次才是国外同类技术数据。
结果解释与报告:算完还要说清楚局限性
影响评价部分给出两套核算公式:部分碳足迹按公式(2)计算,全碳足迹按公式(10)计算,结果都要求四舍五入至小数点后三位,单位是kgCO2e/kWh。生命末期阶段涉及材料回收、能量回收和处置三部分,其中分配系数A取值在0.2~0.8之间,A=0.2对应高需求低供给、A=0.8对应低需求高供给、A=0.5对应供需平衡。
结果解释要求识别显著的生命周期阶段和单元过程,开展完整性、一致性和敏感性分析,并编制结论、局限性和建议;还要分析重要输入、输出和方法学选择的敏感性。报告部分可参考附录E的模板,模板里设置了概况、量化目的、量化范围、清单分析、影响评价、结果解释六个部分,其中系统边界、取舍准则、时间范围、分配原则都要在报告中逐项交代。
图说解读
电池碳足迹覆盖的四个生命周期阶段
标准把动力电池生命周期划为四个阶段,依次是原材料获取及零部件加工(A1-A3)、电池生产(B1-B2)、电池分销(C1)、电池生命末期(D1-D2)。
原材料获取及零部件加工阶段核算正极、负极、电解液、外壳、冷却系统等的原材料获取、零部件加工和运输;电池生产阶段覆盖电芯生产、模组组装、电池组装;电池分销阶段是电池制造厂到安装地或投入市场的运输;生命末期阶段则包括退役电池拆卸、拆解、预处理、分选和材料回收。
电池使用阶段不包含在动力电池碳足迹核算范围内,这是标准在系统边界上给出的一个明确排除项。
功能单位与总能量的三个关键参数
标准把功能单位定为“动力电池在其使用寿命期间内向车辆提供1千瓦时(kWh)的能量”,基准流是“动力电池在其使用寿命内的每千瓦时能量的电池重量”,单位为千克/千瓦时。
总能量由公式(1)计算,涉及三个参数:能量容量Pc、每年等效充放电次数Cn/year和质保期Y。每年充放电次数优先采用电池制造商提供的对应车型数据;没有规定的,轻型车非营运车取60次、营运车取360次,中型车和重型车取250次。
质保期也有优先顺序:先看电池制造商规定,再看车辆或含电池部件的规定;若以年和公里同时给出,按换算系数折算,轻型车非营运车为20000km/年、营运车为120000km/年、中型和重型车为60000km/年,取较少的年数为准。
部分碳足迹与全碳足迹的边界差异
标准在系统边界给出了两种核算口径。核算部分碳足迹时,量化范围仅包括部分生命周期,即不包括电池生命末期阶段,电池分销阶段可选,并且只考虑使用再生材料再生过程的环境影响,不涉及环境影响和环境效益在不同生命周期之间的分配。
全碳足迹则把生命末期阶段一并纳入,公式(10)中的E原材料获取及末期就是原材料获取与生命末期合并计算的结果,覆盖材料回收、能量回收和处置三部分。
两种口径对应不同的应用场景,也决定了企业需要收集的数据范围不同——做部分碳足迹时,生命末期阶段的初级数据不必强制收集。
数据质量评价的三步流程
附录B把数据质量评价拆成三步。第一步,计算每个过程的碳足迹权重,即该过程碳足迹与所有过程碳足迹之和的比值;如果某个过程碳足迹为负数,取其绝对值而非负值,并纳入分母。
第二步,对每个过程的上游次级数据评TiR、TeR、GeR三项,三者取平均即得该过程的DQR。标准要求数据质量宜≤3。
第三步,用第一步的权重乘以第二步的DQR并求和,得到产品整体的碳足迹DQR。附录B的示例中,电池组装电力DQR为1.00、权重14%,电芯生产正极材料DQR为1.67、权重30%,逐项加权后产品碳足迹DQR为1.41。
原材料获取阶段覆盖的主要材料类别
标准表1列出了原材料获取阶段要核算的材料主要类别共13项,包括钢、铝及铝合金、铜及铜合金、铂、热塑性塑料、热固性塑料、橡胶、正极材料(镍钴锰酸锂/磷酸铁锂/锰酸锂等)、负极材料(石墨等)、电解质(六氟磷酸锂等)、冷却液、碳纤维复合材料和其他材料。
这些材料类别直接对应数据收集表的填写项。附录A的电芯生产现场数据收集表里,正极细分到磷酸铁锂、磷酸锰铁锂、镍钴锰酸锂、钴酸锂、锰酸锂、镍钴铝酸锂、氢氧化镍等,负极细分到石墨、炭黑、氢氧化钴、氢氧化镍、氢氧化锌、硅负极、金属氰化物等。
若使用再生材料,在数据收集表中需要注明,这与标准对原生材料和再生材料分别设置碳足迹因子的做法相呼应。
三处分配场景的处理规则
标准在取舍准则和分配原则上给出了几处具体规则。材料重量占比小于各零部件1%的材料可以舍去,但舍去的重量要加到该零部件碳足迹因子最高的输入材料中,并留下书面记录。
如果一个单元过程产出两种及以上产品,需要对输入输出进行分配,应尽量避免分配;无法避免时,宜按物理关系(如质量或能量)分配,物理关系无法作为基础时可按经济价值比例分配。工厂多条生产线共用一个电表时,只有在各产线工艺、设备和产品相似的情况下才可按质量分配,否则使用电池额定能量(以kWh为单位)分配。
生命末期阶段的再生循环建模中,再生材料和原生材料之间环境负担和收益的分配系数A取值在0.2~0.8之间,可根据市场供需情况调整。
主要温室气体的全球变暖潜势值
标准附录D给出了部分温室气体的100年全球变暖潜势(GWP)值,数据来源于IPCC第六次评估报告。二氧化碳的GWP为1,甲烷为27.9,氧化亚氮为273。
含氟气体的GWP明显更高:三氟化氮为17400,六氟化硫为24300,HFC-23为14600,HFC-32为771,HFC-134a为1530。全氟碳化物中,全氟甲烷为7380,全氟乙烷为12400,全氟戊烷最高达92200。
影响评价部分要求一般选择IPCC给出的100年全球变暖潜势进行特征化,附录D的数值就是计算二氧化碳当量时的换算依据。
结果报告需要交代的四类信息
附录E给出的报告模板把内容分成六块:概况、量化目的、量化范围、清单分析、影响评价、结果解释。概况里要写生产者信息和产品信息;量化范围里要勾选系统边界覆盖哪几个阶段,并填写功能单位、取舍准则依据和时间范围年度。
清单分析部分要求说明初级数据和次级数据来源、分配依据与分配程序,并按表1至表4分别列出电芯生产、模组组装和电池包组装、分销阶段、生命末期阶段的输入输出清单。
结果解释部分需要用文字说明产品碳足迹数值,并用表5列出各生命周期阶段的碳足迹和百分比,一般以饼状图或柱形图呈现各阶段分布。模板还专门留了“假设和局限性说明”和“改进建议”两节。
数据解读
| 指标 | 数值 | 单位 | 出处 |
|---|---|---|---|
| 电池组装—电力 | 1.555 | kgCO2e/kWh | 附录B表B.2 |
| 电芯生产—正极材料 | 3.254 | kgCO2e/kWh | 附录B表B.2 |
| 电芯生产—负极材料 | 1.23 | kgCO2e/kWh | 附录B表B.2 |
| 电池组装—电池外壳 | 1.80 | kgCO2e/kWh | 附录B表B.2 |
| 电芯生产—电力 | 2.545 | kgCO2e/kWh | 附录B表B.2 |
| 电芯生产—电子元器件 | 0.565 | kgCO2e/kWh | 附录B表B.2 |
| 电池组装—其他 | 0.357 | kgCO2e/kWh | 附录B表B.2 |
| 电池生命末期—可再生铝 | -0.42 | kgCO2e/kWh | 附录B表B.2 |
| 动力电池碳足迹DQR | 1.41 | 附录B表B.2 |
附录B的表B.2是一份数据质量评价示例,列出了各过程的碳足迹结果、权重和DQR。表中权重最高的是电芯生产使用的正极材料,碳足迹3.254 kgCO2e/kWh、权重30%;其次是电芯生产电力2.545 kgCO2e/kWh、权重24%;电池组装电力1.555 kgCO2e/kWh、权重14%。 可再生铝这一项碳足迹为负数(-0.42 kgCO2e/kWh),标准明确若某个过程的碳足迹为负数,取其绝对值而不是负值,并将其纳入分母。该示例中可再生铝权重为4%,DQR为1.33。 将各过程权重乘以对应DQR后求和,得到动力电池产品碳足迹DQR为1.41。标准同时注明,表格中的数值不具备实际意义,仅用于数据质量评价示例。
| 指标 | 数值 | 单位 | 出处 |
|---|---|---|---|
| 轻型车非营运车每年等效充放电次数 | 60 | 次 | 4.2.2 |
| 轻型车营运车每年等效充放电次数 | 360 | 次 | 4.2.2 |
| 中型车和重型车每年等效充放电次数 | 250 | 次 | 4.2.2 |
| 动力电池默认质保期 | 5 | 年 | 4.2.2 |
| 轻型车非营运车质保期换算系数 | 20000 | km/年 | 4.2.2 |
| 轻型车营运车质保期换算系数 | 120000 | km/年 | 4.2.2 |
| 再生材料分配系数A下限 | 0.2 | 6.3.4 | |
| 再生材料分配系数A上限 | 0.8 | 6.3.4 | |
| 数据质量等级DQR建议上限 | 3 | 附录B |
标准在功能单位、质保期和分配系数上给出了多个具体数值。每年等效充放电次数按车型区分:轻型车非营运车取60次、营运车取360次、中型车和重型车取250次,且优先采用电池制造商提供的对应车型数据。 质保期方面,若以年和公里同时给出,需用换算系数折算,轻型车非营运车为20000km/年、营运车为120000km/年、中型和重型车为60000km/年,取较少的年数;若电池没有质保期或质保期不满足剩余容量大于70%的要求,默认使用五年质保期。 生命末期再生循环建模中,再生材料和原生材料之间的环境负担和收益分配系数A取值在0.2~0.8之间:A=0.2对应高需求低供给,A=0.8对应低需求高供给,A=0.5对应市场供需平衡。数据质量评价方面,标准要求DQR宜≤3。
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