我国本土化产品碳足迹核算研究：以锂电池产业为例

高晗博 ,  严坤 ,  赵立华 ,  田金平 ,  张冰倩 ,  王建军 ,  侯显达 ,  陈吕军 ,  陈晓婷 ,  徐明 ,  贺克斌

中国工程科学 ›› 2025, Vol. 27 ›› Issue (5) : 103 -116.

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中国工程科学 ›› 2025, Vol. 27 ›› Issue (5) : 103 -116. DOI: 10.15302/J-SSCAE-2025.01.014
生态产品价值实现与绿色低碳转型路径研究

我国本土化产品碳足迹核算研究：以锂电池产业为例

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Localized Carbon Footprint Accounting Products in China: Taking the Lithium Battery Industry as an Example

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摘要

加快建立本土化产品碳足迹核算体系是我国发展新质生产力、增强国际竞争力的重要基座。本文针对当前产品碳足迹核算面临的标准体系缺失、数据基础薄弱、绿色贸易壁垒等国内外挑战，从目标定位、核算过程、底层逻辑等方面剖析碳足迹核算的内涵要求与方法框架，从基本单元过程定义、物质流与能量流分析、可拓展结构化建模3个层面提出本土化产品碳足迹测算的技术路径，并以锂电池产业为例进行阐述。研究发现，首先应沿产品工艺链供应链逐层追溯至大宗基础原材料，运用荟萃分析建立单元过程投入产出清单，增强清单的透明性与完整性；根据基本单元过程，分别建立能量流、工业过程排放、废弃物处理过程排放等3类关键流动图景，由此和国家温室气体排放因子建立交互并根据技术进步与能源结构优化来动态调整产品碳足迹；碳足迹核算宜采用可扩展结构化建模方法，运用矩阵运算将基本单元过程沿供应链逐层关联，使其既可与企业生产管理系统衔接，又便于企业掌握方法实际应用。为加快建设我国本土化产品碳足迹核算体系，研究建议，立足我国产业体系优势，从时间、空间、技术、规模等维度建立高分辨率国家温室气体排放因子数据库和重点产品碳足迹因子数据库，同时中外融通做好与国际数据库和标准的衔接互认；建立数据分级、分类制度，充分评估碳足迹相关数据出境影响，保障碳足迹数据有序安全披露；发挥新型举国体制优势，搭建面向企业的碳核算能力提升与碳足迹数据管理赋能服务体系。

Abstract

Establishing a localized carbon footprint accounting system for products in China is crucial for fostering new productive forces and enhancing the international competitiveness of the country. This study aims to address current challenges faced by carbon footprint accounting, including the absence of standardized systems, weak data foundations, and green trade barriers. It analyzes the intrinsic requirements and methodological framework of carbon footprint accounting in respects of goal setting, accounting processes, and underlying logics. A technical pathway for the localized carbon footprint accounting of products is proposed in three procedures: defining basic unit processes, analyzing material and energy flows, and adopting expandable structured modeling, illustrated with an example of the lithium battery industry. The study indicates that defining unit processes should trace the process and supply chains layer by layer back to bulk basic raw materials. Utilizing meta-analysis to establish input-output inventories for unit processes helps enhance the transparency and completeness of these inventories. Based on basic unit processes, it is recommended to portray three key types of flows: material, energy, and waste emission flows. These flows can interact with national greenhouse gas emission factors and allow for dynamic adjustments to product carbon footprints in response to technological advancements and energy structure optimization. Carbon footprint accounting should employ expandable structured modeling methods, using matrix operations to associate basic unit processes layer by layer along the supply chain. This approach facilitates integration with enterprises' production management systems and aids enterprises in mastering practical application methods. Furthermore, the study offers the following recommendations: (1) leveraging China's industrial system advantages to establish a national high-resolution database for greenhouse gas emission factors and a database for key product carbon footprint factors across dimensions of time, space, technology, and scale; meanwhile, ensuring the integration and mutual recognition with international databases and standards; (2) establishing a data classification and grading system, to thoroughly assess the impact of international outflows of carbon-footprint-related data and ensure the orderly and secure disclosure of the data; (3) exploiting the advantages of China's nationwide system to build a service system aimed at enhancing enterprises' carbon accounting capabilities and improving carbon footprint data management.

Graphical abstract

关键词

碳足迹 / 物质流与能量流 / 生命周期评价 / 锂电池

Key words

carbon footprint / material and energy flows / life cycle assessment / lithium battery

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高晗博,严坤,赵立华,田金平,张冰倩,王建军,侯显达,陈吕军,陈晓婷,徐明,贺克斌. 我国本土化产品碳足迹核算研究：以锂电池产业为例[J]. 中国工程科学, 2025, 27(5): 103-116 DOI:10.15302/J-SSCAE-2025.01.014

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一、 前言

党的二十届三中全会提出，构建碳排放统计核算体系、产品碳标识认证制度、产品碳足迹管理体系[1]。产品碳足迹管理已成为我国碳达峰与碳中和（“双碳”）战略总体设计的关键组成。构建符合国情的本土化碳足迹核算体系是我国摸清碳排放家底、开发重点产品碳标签、系统提升“双碳”工作能力的必要基础，可为我国建立能耗双控向碳排放双控转型机制提供有力保障[2]。当前，全球已有147个国家、187个地区、278个城市以及1176家企业提出了碳中和目标，覆盖了全球88%的碳排放、93%的国内生产总值、89%的人口[3]，而完善有效的产品碳足迹核算体系则是实现碳中和目标的重要支柱与坚实底座。碳足迹指在生命周期视角下，提供某个产品、服务、活动等全过程排放的温室气体总量（以CO2当量为单位计算）[4]。通过碳足迹驱动不同地区的生产与消费侧碳减排，可有效应对“碳泄露”与温室气体在不同阶段或过程的负担转移等问题。与此同时，产品碳足迹已成为国际贸易考量的必要因素，甚至会过度异化为绿色贸易壁垒。2021年，欧盟发布了关于使用环境足迹方法测算产品与组织的生命周期环境表现的建议[5]；2023年8月，《欧盟电池与废旧电池法案》（简称欧盟新电池法）正式生效，对不同应用场景的电池都作出了碳足迹要求，按照碳足迹声明、等级分级、设定门槛“三步走”陆续开展[6]。在此背景下，我国产业发展将面临越来越多与碳有关的外部挑战。

国内外已普遍针对某些具体产品开展了碳足迹核算的实证研究。投入产出法、生命周期法、政府间气候变化专门委员会（IPCC）清单法在不同尺度上被广泛用于计算光伏产品[7]、风机[8]、电子通信产品[9]、粮食[10]等各领域典型产品的碳足迹并识别其影响因素。现有产品碳足迹研究在量化方法、核算数据、不确定性分析等方面仍存在显著差异，建立统一规范的产品碳足迹核算方法具有重要意义[11]。鉴于生命周期评价（LCA）在实际建模过程中的较高不确定性，碳足迹核算方法本身尚存的可比性、透明性、通用性等挑战有待剖析。在产品碳足迹量化所需的基础数据方面，国外团队的研究起步较早，已建成一定规模的LCA基础数据库并得到广泛应用，如Ecoinvent数据库、LCA for Experts软件及配套数据库（原GaBi软件）、USLCI数据库等，但尚存投入产出和产业链上游数据不透明、数据格式不统一等挑战。由于我国各地区的生产工艺、能源结构、运输方式、管理体系不尽相同，同一产品或过程的碳排放系数存在时空异质性，贸然使用国际数据库可能难以准确评估我国产品的实际碳足迹水平。例如，根据我国实际数据计算出的煤炭碳排放系数比IPCC推荐值低40%、水泥产生的碳排放比国外机构的估算值低45%[12]。“新三样”产品中的锂电池碳足迹受多重因素影响，如因锂、镍等原材料开采地区的不同会使锂离子电池的碳足迹具有显著差异[13]，全球主要镍生产国印度尼西亚使用新兴工艺生产镍的碳排放量比加拿大所生产镍的碳排放量高出10倍[14]。

我国是全球唯一拥有联合国产业分类全部工业门类的国家[15]。然而，我国仍面临不同产业链生产特征复杂、技术产品迭代更新快、碳核算边界模糊不清、产品碳足迹支撑数据涉及企业生产机密、产品分类规则与相应碳足迹量化标准仍待完善等挑战，致使开展本土化产品碳足迹核算存在一定的“卡脖子”难题。加快建立并完善我国各行业产品碳足迹核算规则以及与之匹配的本土化碳足迹背景数据库，阐明所有相关本土化数据的边界、来源、质量，算清、算准各类产品碳足迹，对我国建设现代化产业体系、发展新质生产力，突破国际贸易绿色壁垒，具有重大现实意义和科学价值。

基于系统布局、急用先行的原则，本文围绕加快开展有组织的我国本土化产品碳足迹核算，剖析国家战略部署，阐释产品碳足迹核算的内涵、方法与进展；从基本单元过程建立、物质流能量流分析、可扩展结构化产品碳足迹建模等关键步骤出发，提出建立我国产品碳足迹核算的基本技术路径。选取产业链复杂且碳足迹具有较高国内外关注度的锂电池产业为例，具体阐述碳足迹核算的实际操作过程，使研究建立的方法具有较好的产业代表性、现实需求性与实践参考价值，进而为我国统筹建立碳足迹核算体系、促进各行业绿色低碳转型与全社会绿色低碳消费提供参考。

二、 我国产品碳足迹核算的需求与进展

（一） “1+N”政策促进产品碳足迹核算需求

《中共中央 国务院关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见》指出，制定重点行业和产品温室气体排放标准，完善低碳产品标准标识制度[16]。《2030年前碳达峰行动方案》要求，探索建立重点产品全生命周期碳足迹标准[17]。在碳达峰、碳中和“1+N”政策体系的引领下，我国致力于碳足迹标准建设与政策体系的协同增效。

在标准建设方面，充分发挥标准、规则在规范行业实践与推动企业碳足迹管理方面的作用。2023年，国家标准化管理委员会等部门发布的《碳达峰碳中和标准体系建设指南》明确，到2025年，制定／修订不少于1000项有关“双碳”的国家标准和行业标准（包括外文版本），其中要研制产品碳足迹量化和种类规则等通用标准，探索制定重点产品碳排放核算及碳足迹标准[18]。2024年，国家发展和改革委员会等三部门发布的《关于进一步强化碳达峰碳中和标准计量体系建设行动方案（2024—2025年）的通知》中要求，加强产品碳足迹碳标识标准建设，加快研制新能源汽车、光伏、锂电池等产品碳足迹国家标准，开展电子电器、塑料、建材等重点产品碳足迹标准研制[19]。

在政策体系发展方面，近年来，我国针对产品碳足迹管理体系发布了针对性意见与实施方案。《关于加快建立产品碳足迹管理体系的意见》（2023年）明确了碳足迹管理体系建设的系统推进、急用先行、以我为主、开放合作等原则，确立了2025年、2030年分别出台约50个、200个重点产品碳足迹核算规则标准的两阶段目标，提出了规则标准制定、背景数据库建设、碳标识认证、应用场景丰富、国际衔接互认等重点任务[20]。《关于建立碳足迹管理体系的实施方案》（2024年）进一步要求，到2027年、2030年，碳足迹管理体系分别实现初步建立、更加完善，并作出了具体工作部署；优先针对电力、煤炭、天然气、燃油、钢铁、电解铝、水泥、化肥、氢、石灰、玻璃、乙烯、合成氨、电石、甲醇、锂电池、新能源汽车、光伏和电子电器等19类重点产品研制核算标准指南，依托国家温室气体排放因子数据库建立国家产品碳足迹因子数据库，并从国家产品碳足迹核算通则标准、重点产品碳足迹核算规则标准、产品碳足迹因子数据库、产品碳足迹标识认证和分级管理制度、重点产品碳足迹规则国际衔接等6个方面系统推进碳足迹管理体系建设[21]。国家温室气体排放因子数据库是建立产品碳足迹因子数据时，沿产业链逐级追溯每一级生产过程匹配对应排放因子的核心数据基础，因此，为建成高分辨本土化产品碳足迹数据库，在构建温室气体因子数据库时，需同样关注其因子时间、空间、过程、技术的典型性，不断迭代形成各区域与行业的代表性排放因子。这直接决定了依据该因子形成产品碳足迹因子的准确性与分辨率。表1从不同维度对比阐释了国家温室气体排放因子数据库和产品碳足迹因子数据库的差异与联系。

（二） 碳足迹核算研究的内涵与进展

我国碳足迹管理体系主要包括产品碳足迹核算通则标准、碳足迹因子数据库、标识认证和分级管理、国际规则互认衔接、碳足迹信息披露。其中，碳足迹核算标准与方法、因子数据库是开展系列工作的理论与数据基础，产品种类则可优先聚焦于能源品类、金属与化学品等大宗原材料以及“新三样”与终端消费品。本研究鉴于战略部署重点，进一步剖析与此对应的我国本土化碳足迹核算基本框架、操作方法与碳足迹因子数据库的构建流程。

产品碳足迹用于衡量某个产品在其生命周期各阶段温室气体净排放量的总和，即从原材料开釆、产品生产、运输、使用到最终处置（回收利用）等全生命周期各个阶段的温室气体排放量与去除量之差的总和[4]。因而，此处的“碳”是广义的碳，通常指《京都议定书》[22]及《多哈修正案》[23]规定的CO2、CH4、N2O、氢氟碳化物（HFCs）、全氟化碳（PFCs）、六氟化硫（SF6）、三氟化氮（NF3）等7种主要温室气体，而不单单指CO2。由其定义可知，产品碳足迹核算的最主要方法是应用LCA将每个阶段的活动水平与排放因子相乘以评估碳排放，并将产品生命周期各阶段碳排放累加。活动水平（又称实景数据）指在特定时期与地区内，导致温室气体排放或清除的人类活动数据，如能源使用量、金属生产量、化学品使用量以及废弃物产生量数据等。排放因子（又称背景数据）通常指在给定操作条件下对某一活动水平平均得到的代表性温室气体排放（清除）率[24]。碳足迹核算的关键是要建立本地化高时空分辨率的活动水平清单和相应的排放因子。这是我国建设本土化产品碳足迹核算体系的重点和难点。

为确保产品碳足迹量化工作的规范性与结果的可靠性，国内外针对LCA和产品碳足迹量化制定了多项标准。在LCA领域，目前国际上应用最为广泛的是ISO制定的相关原则框架与要求指南标准，如ISO 14040：2006、ISO 14044：2006 [25,26]；在此基础上，欧盟制定了产品环境足迹（PEF）方法[27]；我国则制定了对应于ISO的国内标准，如《环境管理 生命周期评价 原则与框架》（GB/T 24040—2008）[28]、《环境管理 生命周期评价 要求与指南》（GB/T 24044—2008）[29]。在产品碳足迹领域，英国标准协会制定了《商品劳务的生命周期温室气体排放评价规范》（PAS 2050：2011）[30]；世界资源研究所制定了温室气体核算体系[31]；ISO在此基础上进一步制定了产品碳足迹量化要求指南（如ISO/TS 14067：2018）[4]；我国则参考上述ISO标准，制定了国内的对应标准《温室气体 产品碳足迹 量化要求和指南》（GB/T 24067—2024）[32]，作为指导产品碳足迹量化过程的通则。由于不同类型产品生产、使用、处理处置等过程差异显著，实践中需在这些通则性标准的框架下，结合行业和产品特征进一步细化产品碳足迹量化方法。

图1展示了产品碳足迹核算的总体框架，包括目标定位、核算方法与底层逻辑3个方面。碳足迹核算的根本目的是推动行业可持续发展，应对气候变化，用于横向比较同行业不同企业的产品碳足迹结果、纵向比较企业自身产品碳足迹变化。据此需建立统一规范的碳足迹核算原则与方法，确保各产业各节点测算结果的一致性与可比性。在LCA的方法框架下，产品碳足迹核算包括4个基本步骤：目标范围界定、碳排放清单构建、碳足迹测算、结果阐释。4个步骤间两两交互反馈，根据碳足迹评估结果与应用目标，不断迭代，以提高核算的准度与精度，同时针对产品碳排放热点环节靶向开展降碳措施。碳足迹核算结果还可以直接应用于产品开发与优化（生态设计）、企业可持续发展战略规划、公共政策制定、市场营销、产品碳足迹标识与生态标志（环境标识）等方面。在确定核算的系统边界时，需根据LCA方法原理，追溯其原料、中间体、产品、回收各阶段的供应链构成。虽然产品碳足迹核算的方法原理清晰，但由于在全球化背景下，供应链涉及全球、国家、区域等不同尺度，导致实践中面临碳足迹核算具体操作复杂、结果异质性高的挑战。这就需要稳健的物质平衡与能量平衡的底层逻辑支撑，即针对产品每个阶段的单元过程，建立物质输入输出平衡、能流输入输出清单，在此基础上再形成产品的高分辨碳排放清单，测算其碳足迹。

碳足迹核算的内涵包括核点计算与核对计算，前者指针对每个关键节点建立基本单元过程，搭建活动水平清单，匹配排放因子数据，保证系统边界的完整性；后者指对碳足迹结果进行交叉校验，使核算过程符合标准通则要求，避免生命周期过程缺失，还应与国内外行业企业的平均与先进水平对比对标，设立碳足迹的基准值与标杆值，为后续产品碳标识体系构建与碳足迹分级管理建立数据根基。在整个核算过程中还要统筹对象和要素、时间与空间、静态与动态、局部与整体、直接与间接等5组关系，明晰产品系统边界、厘清系统组成要素，考虑时空异质性对产品生产、使用与处理处置阶段的影响，基于碳足迹的直接与间接碳排放结果清晰划定排放责任，促进产业链、供应链的多利益相关方有效减排。

活动水平与排放因子的清单质量是支撑产品碳足迹精准核算的核心，需要具备来源明确、更新及时、核查可溯等特点。参考IPCC发布的关于温室气体核算指南的相关要求[33]，清单数据的要求包括：① 透明性，碳足迹核算支撑文件应充足清晰，能够实现可追溯、可核查、可重现；② 完整性，可以得到与产品全生命周期阶段所有相关类别的温室气体源和温室气体汇的检测值、估计值、缺省值的报告；③ 一致性，所有年份碳排放清单的年度趋势应尽可能运用同一方法和数据来源计算；④ 可比性，碳足迹结果通过与其他利益相关方温室气体清单比较的方式报告；⑤ 稳健性，尽可能消除清单估计值的偏差，并辅以不确定性评估。

三、 我国本土化产品碳足迹核算技术路径：以锂电池产业为例

在阐明开展我国本土化产品碳足迹核算的必要性与丰富内涵的基础上，本研究旨在构建符合上述要求并具有通用性、拓展性、便捷性的碳足迹测算技术路径，以用于管理决策与行业推广。锂电池作为“新三样”之一，近年来产业规模增长迅速，应用前景广泛，其碳足迹受到国内外的广泛关注，如欧盟新电池法对锂电池的碳足迹管理按不同时间节点作出了明确要求。锂电池产业链复杂，生产上游涉及多种原材料与能源品类，针对其碳足迹核算需求，亟待建立我国本土化锂电池碳足迹背景数据库。基于此，本研究以锂电池电芯（电池核心组件）的碳足迹测算过程为例，阐述本土化产品碳足迹核算的技术路径。

（一） 沿工艺链供应链追溯建立基本单元过程

明确定义系统边界与基本单元过程是清晰准确核算产品碳足迹的首要基础。锂电池的碳足迹评价涉及从原材料提取加工到报废回收利用的生命周期全过程，每个单元过程宜基于物质流与能量流分析，刻画物质能量在各过程中的流动转化路径，进而获得与之对应的直接和间接碳排放流动图景。图2以树状图结构自上而下剖析了锂电池的主材构成，涵盖正极、负极、电解液、隔膜等关键组件。以正极为例，又由活性材料、集流体、极耳、导电剂、黏结剂等部分组成；进一步拆分，活性材料种类与不同类型电池关系密切，如镍钴锰（NCM）三元锂电池活性材料的前驱体镍钴锰酸锂生产需要硫酸镍、硫酸钴、硫酸锰、碳酸锂等不同种上游物质的投入，以此类推，沿锂电池不同组分的产业链逐级层层追溯，可以梳理出锂电池碳足迹测算中各物质生产与能源消耗的基本单元过程。

锂电池生产工艺流程复杂，若缺失某些单元过程可能导致最终的碳足迹评估结果差异巨大。为此，实践中可运用协整性生命周期评价（H-LCA）方法[34]，将核算边界统一，识别影响锂电池碳足迹的关键生产环节与技术参数，进一步运用统计学方法将各案例研究中取值不一的参数一致化（见图3）。H-LCA运用荟萃分析（meta-analysis）[35]的原理，从时效性、代表性、完整性与变化趋势等维度对已有产品碳足迹评估结果进行综合分析。现有锂电池碳足迹研究由于功能单元、系统边界、背景碳排放因子选取的不同导致最终结果差异巨大，通过应用meta-analysis对现有独立研究的定量评估结果进行系统综述，分析各研究结果的异质性来源以获得稳健的碳足迹计算结果，并给出对应的不确定区间，使不同企业生产的锂电池产品碳足迹结果透明可比且可追溯。基于meta-analysis原理，H-LCA的具体过程如下：首先针对待研究对象（各类锂电池）筛选合规文献，评估各研究中LCA的质量、透明度、完整性与稳健性，选择符合数据质量评估要求的LCA数据进行统计评估，综合划定统一规范的系统边界与功能单元。协整分析过程可以分为系统协整与技术协整两种，前者针对不同研究统一调整系统边界并使用一致的过程与指标；后者指通过统计分析考虑不同生产工艺和技术的关键参数差异，对锂电池碳足迹有重要影响的能源转换效率、电池循环寿命、正极金属元素占比等关键清单物质及参数进行数据协整（如采取各研究中的均值、中位数或给出极值范围），最终建立透明可比的产品碳足迹核算清单。基于协整后各个关键参数的分布范围，可以得到碳足迹的不确定性区间，基于此进一步给出碳足迹核算基础数据缺失时可采用的缺省值，在保证碳足迹评估结果稳健性的同时避免数据泄露风险。

H-LCA方法可以为构建锂电池碳足迹的投入产出清单奠定一致性与透明性基础，进一步对每一种清单物质建立物质流与能量流分析模型，形成与投入产出清单中的活动水平相匹配的本土化背景排放因子，进而将活动水平与排放因子以可扩展结构化的矩阵形式相乘，精准计算处于锂电池复杂产业链不同层级企业产品的碳足迹。

（二） 开展基本单元过程的物质流与能量流分析

锂电池产业链条复杂，涉及环节众多，以其生产环节为例，运用物质流与能量流分析方法（见图4），梳理能源、原辅料投入和环境排放沿着锂电池供应链的流动转化路径，以此构建生命周期物质与能量清单，将其分辨率下沉到主要企业、主要产品、主要过程、主要原料、主要技术路径，同时考虑锂电池在不同应用场景（如储能型、动力型、消费型）下，正极（磷酸铁锂、三元锂、钴酸锂、锰酸锂）、负极（石墨、硅）等关键材料的差异。

在图3中，沿供应链追溯至第五级物质各自的生产过程，基于五级物质生产企业的实际报表（BOM）搭建该物质生产过程的实景数据清单，再匹配现有的碳足迹因子背景数据，从而在五级物质层面建立本土碳核算清单，自下而上将每一个物质的碳足迹逐级加和，得到锂电池电芯碳足迹与其产业链一至五级各级物质的碳足迹；每一级物质的碳足迹因子都可以作为下一级物质核算碳足迹时采用的背景排放因子数据，由此形成我国重点行业与产品的碳足迹核算背景数据库。

图5展示了电池级碳酸锂、单水氢氧化锂、三元前驱体原料等五级物质碳足迹测算中的物质流与能量流分析过程。按此方法构建清单可提高完整性、一致性、透明性，有助于快速识别锂电池生产不同单元环节的碳排放关键节点，并可通过横向对比，分析某种原材料或能源投入在电池各主材之间的分布规律。

基于物质流与能量流分析建立的碳足迹核算方法，在刻画我国锂电池本土化高时空分辨的物质流、能量流、废弃物排放流动清单的同时，进一步可与IPCC国家温室气体清单指南要求的能源、工业过程和产品使用、废弃物等部门划分对应[33]（见图6），并与国家发布的能源相关碳足迹因子衔接，实现联动更新。基于图5和6的多流协同分析方法，可将物质流、能量流 ‒ 排放因子 ‒ LCA模型相互嵌套耦合，支撑本土化可追溯的锂电池碳足迹背景数据库的靶向开发与动态更新。

上述锂电池碳足迹核算方法还可以为锂电池碳足迹对标评价提供数据基础。通过追溯每种材料的生产排放来源，建立材料相关参数关联关系，便于量化后续可再生能源大规模接入、生产工艺优化等转型升级对锂电池碳足迹的影响，提高数据库的自适应性和可拓展性。针对欧盟新电池法明确提及的锂电池六大环节，结合我国本土企业实景生产数据，在能源流动中考虑电力、热力、煤炭与天然气的分品种能源消耗；相关工艺和产品使用过程涵盖锂电池产业链中正负极活性材料、集流体、极耳、导电剂、溶剂等直接关联的数百种原辅料；废弃物流包括化学需氧量（COD）、NH3-N、SO2、NO x 、VOCs、粉尘等传统与新兴的水和大气污染物，以及锂渣、炉渣等多种固体废弃物。

（三） 运用可扩展结构化方法建立产品碳足迹模型

动力、储能、消费等不同应用场景的锂电池电芯由多个部分组成，考虑到矩阵运算的迭代优势，运用可扩展结构化数据表，建立基于基本单元过程的锂电池碳足迹评价模型，核算其生产环节温室气体排放，以清晰分辨各个环节中主要物质和资源能源投入的环境影响。通过应用矩阵式扩展结构，将每层级物质向量矩阵（每个单元过程的资源输入）与对应单耗自下而上逐级相乘[36]，构建锂电池生产全系统的碳足迹模型（见图7）。每个矩阵代表一个特定的供应链层级，矩阵以逐层展开形式关联不同层级单元过程间的物质流动和能量交换。该模型适用于锂电池产业链中不同层级企业间复杂、多层次的结构。企业可根据其自身生产特征，计算相应产品的碳足迹，识别热点排放节点；同时可在情景假设与不确定性分析中灵活调整关键参数，使结果更加可靠，满足碳足迹评估数据清单质量要求。

四、 产品碳足迹核算方法的应用推广与对策建议

（一） 产品碳足迹核算方法的应用推广

1. 建立和健全普适性的标准化碳足迹方法论

当前，我国尚缺少与复杂产业体系适配且可操作性强的各类产品碳足迹核算具体方法。锂电池产业的本土化碳足迹核算案例揭示了多层级物质流、能量流与废物流耦合的分析方法，并基于矩阵式扩展结构的核算模型为其他产品碳足迹测算提供了可借鉴的技术路径。可依据本研究建立的技术路径形成统一规范的碳足迹核算方法与标准，明确供应链不同层级物质的数据收集与建模精度要求，开发涵盖各类产品的全生命周期碳足迹核算模型，针对重点典型产业率先开展应用示范，面向企业应用开发易于操作的碳足迹核算模块化工具包，确保跨行业数据互通比较的一致性与质量控制。

2. 持续提升碳足迹数据质量与透明度

建设碳足迹核算体系的关键是获取具有高时空分辨率的本土化活动水平与排放因子数据，而现有常用的LCA商业数据库大多对我国产业体系绿色低碳发展程度的刻画不足。为此，需要整合政府、企业与研究机构的数据资源，建立与现有数据收集及管理系统兼容、覆盖主要产业链的标准化数据平台，为碳足迹核算结果提供充分透明的支撑，并做好数据的安全管理。

3. 提高碳足迹核算体系动态更新与自适应能力

随着产品结构与生产工艺的不断更新，碳足迹核算方法需要具备较强的动态自适应能力，及时反映技术进步对碳排放的影响。基于本研究提出的物质流、能量流与LCA模型通过矩阵嵌套的方法，可将各物质生产普遍涉及的电力、大宗基础材料等作为基础流统一归总，通过直接调整这些基础流的排放因子，反映可再生能源装机规模大幅增长与绿色低碳技术升级对全产业链各物质碳排放的影响。数据更新频率需要与现有管理体系匹配，产业链前端的原材料和能源相关碳足迹因对下游其他产品碳足迹有较为明显的影响，更新频率应适度提高，如考虑年度更新；其他技术流程较为复杂的行业产品碳足迹可据此进行相应更新。未来，随着我国碳足迹核算体系硬基础和软实力的同步加强，各类产品碳足迹的动态更新频率可随之提升。

（二） 推动我国本土化产品碳足迹核算体系建设对策建议

1. 在技术方面，建立高分辨率的国家温室气体排放因子数据库和重点产品碳足迹因子数据库，做好与国际数据库和标准的衔接互认

依托政府与市场双轮驱动，聚焦基础能源、大宗基础产品及关键原材料，统一规范碳核算标准与方法，推动企业完善三级硬件计量体系与碳核算技能水平，练好数据内功，不断提升数据分辨率；聚合生成重点行业企业的生产制造过程、原料物料及能源使用等相关的温室气体排放因子和产品碳足迹因子，使相关数据信息可追溯、可核查、可重复，便于用户根据产地、时间、技术等“身份指纹信息”匹配适用的排放因子。在此基础上，加强国际研究合作与数据库和标准的衔接互认工作，借鉴全球优秀实践经验，为国际碳足迹学术研究与产业应用提供中国方案。

2. 在制度方面，建立数据分级、分类体系，充分评估碳足迹数据出境影响，保障碳足迹数据有序安全披露

参考IPCC温室气体核算指南中关于数据层级划分的要求，细化基于国别和技术类型的国家温室气体排放因子，从时间、空间、工艺、规模等维度细化大宗基础原料、半成品及主要能源品类的我国本土化“摇篮到大门”的碳足迹因子，增强透明度，实现与国际通用LCA数据库的规则互认。终端产品碳足迹核算过程据此可具有较高准确性与数据透明度，但因其涉及供应链核心机密和产业安全，需充分评估企业数据的出境影响。参考国家现有密级分类规定与数据保密管理要求，针对产业链上下游不同层级企业的实际生产技术壁垒情况，制定产品碳足迹核算清单数据披露的分级与分类标准，如偏向产业链上游的基础原材料行业生产，国内外技术路线可能具有共性特征且其对下游产品的碳足迹有重要影响，可考虑提升这些产品碳足迹核算时投入产出等过程数据的透明度，但需建立安全可靠的信息披露制度。对于技术精密程度较高的电子产品等消费品行业，可考虑主要报告其最终的碳足迹核算结果，但底层应有完善的过程数据支撑，对这部分数据做好数据脱敏与去标识化处理，必要时可考虑隔离部署与端到端加密技术的应用，并做好数据访问日志审计与可追溯机制。针对不同分级数据，需要权衡隐私保护与数据透明之间的关系，使其符合国内外标准；指导企业应对国际客户的相关材料申报要求，防范数据流转过程关键信息泄露。

3. 在实践方面，搭建面向企业的碳核算能力提升与碳足迹数据管理赋能服务体系

从重点高校已开设的LCA、碳核算方法、碳中和能力提升等相关课程中，筛选建设“双碳”教学资源共享课程，设计模块化碳足迹核算系列课程，通过线上与线下融合，面向企业开展全生命周期环境影响评价和技术经济分析方法培训。建立和健全政府主导的公益性碳足迹培训服务体系，帮助企业树立“碳”信心，扭转企业面对碳足迹“不愿做、不敢做、不会做”的局面，形成“主动做，敢于做，做得好”的良好氛围，推动企业自下而上筑牢碳足迹核算实力和数据基础。在知识培训的基础上，依据企业碳足迹变化趋势的纵向对比与横向对标，依托智能化数字化碳管理平台、碳核算与减排路径优化等碳足迹服务体系提升企业的碳管理能力，梳理薄弱环节，深挖降碳潜力，赋能企业形成良性碳管理循环。考虑到实践中各行业企业种类广、数量多的挑战，依托行业协会组织等的“产学研”平台，率先从大宗基础原材料行业入手组织系统培训。基于本研究提出的碳足迹核算技术路径，可考虑与行业龙头企业合作构建企业产品碳足迹核算平台与管理系统，持续跟踪改进形成定期评估与反馈机制，逐步扩大碳足迹服务体系的覆盖范围，为下游以此为原料的生产企业和终端消费品行业的碳足迹核算奠定基础。

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基金资助

国家自然科学基金项目(72348001)

国家自然科学基金项目(72274103)

中国工程院咨询项目“健全生态环境治理体系研究”(2024-JJZD-02)

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