本發明涉及碳足跡評價,尤其涉及一種基于全生命周期評價的共生產品碳足跡分配方法及系統。
背景技術:
1、生命周期評價(lca)是國際公認的綠色產品與生態產品認定核心標準,通過“從搖籃到墳墓”的全流程量化分析,精準評估產品的資源能源消耗與環境排放影響,是企業碳管理、綠色認證與碳披露的關鍵工具。在工業生產中,大量工序存在同一單元過程同步生成多種共生產品的情況,如高爐煉鐵同時產出鐵水、高爐渣與高爐煤氣,氯堿電解同時生成氯氣、氫氣與氫氧化鈉。此時需將工序總碳負荷合理分攤至各產品,否則將導致碳足跡核算結果嚴重失真。
2、現有技術優先通過劃分子過程、擴展系統邊界、閉路循環拆分等方式避免分配,但上述方法僅適用于特定場景,無法從根本上解決分配問題。當無法避免分配時,主流采用質量分配法,但該方法對物理化學性質差異顯著的共生產品(如氣、液、固多態共存,或分子量差異懸殊)適用性極差,例如氫氣因質量占比極低,按質量分配幾乎不分擔碳負荷,完全違背反應本質。近年出現的基于燃燒熱的能量分配法雖改善了副產氫的分配偏差,但僅適用于含氫吸熱反應,且高度依賴能量數據,計算復雜、通用性不足
3、因此,現有技術中存在對共生產品碳足跡分配方法改進的需求。
技術實現思路
1、有鑒于此,本發明實施例的目的在于提出一種基于全生命周期評價的共生產品碳足跡分配方法及系統,解決現有質量分配法結果失真、能量分配法適用范圍窄且計算復雜的技術問題,實現碳足跡的科學、準確、通用分攤。
2、基于上述目的,本發明實施例的提供了基于全生命周期評價的共生產品碳足跡分配方法,包括:
3、s1基于待核算的工序的化學反應過程確定化學反應方程式,識別全部反應物和全部共生產品及每一項對應的配平系數;
4、s2計算所有共生產品的配平系數之和作為總物質的量基準,基于每一項共生產品的配平系數與總物質的量基準的比值,計算各共生產品的碳足跡分配比例;
5、s3獲取化學反應單元過程的總碳足跡,按照碳足跡分配比例將總碳足跡分攤至各共生產品。
6、在一些實施方式中,在s3中,還包括:當共生產品中包含同一種化學物質的多種不同濃度和或不同形態的衍生產品時,根據各衍生產品中該化學物質的有效成分質量占比,將總碳足跡分配比例細分至每一種衍生產品。
7、在一些實施方式中,基于待核算的工序的化學反應過程確定化學反應方程式包括:
8、確定待核算的工序的化學反應過程反應物包括:a1、a2、a3……an;
9、確定待核算的工序的化學反應過程共生產品包括:b1、b2、b3……bi;
10、基于待核算的工序的化學反應過程確定化學反應方程式為:
11、
12、其中,n為自然數,i為自然數,a1、a2、a3……an、b1、b2、b3……bi為反應物和共生產品對應的配平系數。
13、在一些實施方式中,計算各共生產品的碳足跡分配比例的步驟包括:
14、計算所有共生產品的配平系數之和:
15、
16、將b總作為總物質的量基準,基于每一項共生產品的配平系數與總物質的量基準的比值,計算共生產品bi的碳足跡分配比例
17、
18、式中,——產品bi的碳足跡分配比例。
19、在一些實施方式中,碳足跡分配比例滿足:
20、=1。
21、在一些實施方式中,共生產品為同一化學反應過程同步生成的至少兩種產品。
22、在一些實施方式中,共生產品的物理狀態包括氣態、液態以及固態.
23、在一些實施方式中,配平系數基于元素守恒定律確認。
24、在一些實施方式中,化學反應過程包括氯堿電解反應、丙烷脫氫反應、乙苯脫氫反應、催化重整反應、蒸汽裂解反應、合成氨反應、甲醇合成反應中。
25、本發明另一方面還提供了一種基于全生命周期評價的共生產品碳足跡分配系統,所述系統用于上述的方法,包括:
26、識別模塊,配置用于基于待核算的工序的化學反應過程確定化學反應方程式,識別全部反應物和全部共生產品及每一項對應的配平系數;
27、計算模塊,配置用于計算所有共生產品的配平系數之和作為總物質的量基準,基于所述每一項共生產品的配平系數與所述總物質的量基準的比值,計算各共生產品的碳足跡分配比例;
28、分配模塊,配置用于獲取所述化學反應單元過程的總碳足跡,按照所述碳足跡分配比例將總碳足跡分攤至各共生產品。
29、本發明至少具有以下有益技術效果:
30、(1)基于物質守恒定律,以化學反應配平系數為唯一分配依據,完全貼合反應本質,從根本上解決了輕質量產品(如氫氣)碳足跡被低估、重質量產品碳足跡被高估的失真問題;
31、(2)適用于所有化學反應型共生產品體系,不受產品物態、反應類型、是否含氫的限制,覆蓋化工、冶金等絕大多數工業場景;
32、(3)無需依賴燃燒熱、反應熱、經濟價值等任何額外數據,僅通過配平后的化學反應方程式即可完成分配,步驟標準化,可復制性強,大幅降低核算成本。
1.一種基于全生命周期評價的共生產品碳足跡分配方法,其特征在于,包括:
2.根據權利要求1所述的基于全生命周期評價的共生產品碳足跡分配方法,其特征在于,在s3中,還包括:當所述共生產品中包含同一種化學物質的多種不同濃度和/或不同形態的衍生產品時,根據各衍生產品中該化學物質的有效成分質量占比,將所述總碳足跡分配比例細分至每一種衍生產品。
3.根據權利要求1所述的基于全生命周期評價的共生產品碳足跡分配方法,其特征在于,基于待核算的工序的化學反應過程確定化學反應方程式包括:
4.根據權利要求3所述的基于全生命周期評價的共生產品碳足跡分配方法,其特征在于,計算各共生產品的碳足跡分配比例的步驟包括:
5.根據權利要求4所述的基于全生命周期評價的共生產品碳足跡分配方法,其特征在于,所述碳足跡分配比例滿足:
6.根據權利要求1所述的基于全生命周期評價的共生產品碳足跡分配方法,其特征在于,所述共生產品為同一化學反應過程同步生成的至少兩種產品。
7.根據權利要求7所述的基于全生命周期評價的共生產品碳足跡分配方法,其特征在于,所述共生產品的物理狀態包括氣態、液態以及固態。
8.根據權利要求1所述的基于全生命周期評價的共生產品碳足跡分配方法,其特征在于,所述配平系數基于元素守恒定律確認。
9.根據權利要求1所述的基于全生命周期評價的共生產品碳足跡分配方法,其特征在于,所述化學反應過程包括氯堿電解反應、丙烷脫氫反應、乙苯脫氫反應、催化重整反應、蒸汽裂解反應、合成氨反應、甲醇合成反應。
10.一種基于全生命周期評價的共生產品碳足跡分配系統,所述系統用于實現如權利要求1~9任一項所述的方法,其特征在于,包括: