數字產品碳排放測算方法
對于數字產品,在運用自下而上法時,為了更加全面、準確地測算碳排放,文章將其分為生產階段與使用階段兩部分處理。數字產品生命周期內的年均
碳足跡(Lifecycle Annual Footprint,LAF)為產品生產階段產生的碳排放與使用周期內的年均碳排放之和,即LAF=PE/UL+UPE。其中:PE為生產階段產生的碳排放,UL為使用周期,UPE為使用階段的年均碳排放。具體測算分為五步:第一步,測算數字產品每年在生產過程中所得碳排放;第二步,估計數字產品的使用周期,包括特定產品在被廢棄前的任何二次使用;第三步,估算處于使用階段的數字產品存量;第四步,測算數字產品在使用階段平均每年產生的碳排放;最后,對數字產品在生產階段和使用階段的碳排放量進行加總。
(1)生產階段碳排放。根據生命周期分析,數字產品在生產階段的能耗涵蓋了從原材料加工、產品制造到運輸配送這一完整過程。通常情況下,運用生命周期法要依賴考察路徑,而對原材料加工、產品制造過程不同階段的分割或不同角度的考察會收集到不同數據,導致測算結果很可能出現差異。對此,文章的解決方法是通過整理現有文獻,梳理出不同文獻估計出的數字產品能源消耗參數,并采用這些參數的均值作為測算參數。在獲得測算參數后,假定數字產品消耗的電能均由化石能源產生,進一步使用電能與碳排放換算系數,即可得出生產階段的碳排放。
(2)使用周期。數字產品使用周期的度量在已有文獻中涉及較少,這也是研究中的一個難點。目前,較常用的使用周期測算方法包括消費者調查、廢棄物周期監管及購買周期監管等,但這些方法無法區分出數字產品是處于實際使用還是被動存放之中,致使估計結果差異較大。也有一些學者采用范圍估測法,設定數字產品被使用時間最長或最短的情景,從而估測出其使用周期的范圍[5]。然而,這種思路在不同情景下的使用周期數值相差較大,往往與現實情況不符。Belkhir等[6]設計了平均使用周期(Average Useful Life)推算法,通過梳理給定數字產品被記錄的全球組裝日期與貨運日期,并利用極大似然法測算使用周期。該方法的優點在于可以依靠統一的全球數據而非各地不同的調查或監管方法,測算結果具備普遍性和代表性,缺點則是該方法要求數字產品的組裝和貨運等節點的數據可靠準確,而這其實是一個較難滿足的條件。針對以上方法的優缺點,文章的解決辦法是綜合整理現有文獻中的使用周期參數,計算得出參數均值,以此作為參數校準結果,以期避免不同文獻或不同方法之間的較大偏差。
(3)使用階段數字產品存量。為了測算中國數字產品在整個使用周期中產生的碳排放,需要先估計每年在中國被使用的數字產品存量。對于使用周期為n年的數字產品,其在第i年的存量計算公式為:。其中:B為基期數字產品存量,Ci為i年該數字產品的銷量。對于基期數字產品存量B,由于缺乏相應原始數據,且隨著時間推移,B對后續年份數據的影響會越來越小。因此,這里將其設置為0,以此推算出歷年中國數字產品的存量數據。
(4)使用階段碳排放。與生產階段類似,使用階段的碳排放測算也會受各種因素影響而出現偏差。對此,同樣通過文獻梳理出數字產品在使用過程中的能源消耗參數,并給出均值。然后,采用電能與碳排放換算系數得出使用階段的碳排放。
2.2.2 新型基礎設施碳排放測算方法
目前,關于中國數據中心、通信網絡等新型基礎設施的建設數量以及相關能耗參數等重要數據較為缺乏。作為新型基礎設施,數據中心和通信網絡的能源消耗特征與數字產品存在明顯差異,很難像數字產品一樣標準化,生產階段的能耗難以測度,再考慮到其較長的使用年限,因此,文章忽略了數據中心和通信網絡在生產階段產生的碳排放。對于使用階段的能耗,雖然國內一些數據中心對外發布了PUE(Power Usage Efficiency)數據,但此類數據不夠全面系統,且其透明度和可追溯性不足,不足以支撐學術研究。應該看到,新型基礎設施的碳排放不同于數字產品,無法直接估算。對新型基礎設施碳排放的估算,文章采取自上而下法,借鑒對全球數據中心和通信網絡能耗情況的現有研究成果,估算出中國數據中心和通信網絡市場占全球的比重,并將其近似看作中國數據中心和通信網絡碳排放占全球比重的指標。在具體測算時,中國數據中心占全球規模的比重由歷年中國數據中心市場規模與全球數據中心市場規模之比測算得出,中國通信網絡占全球規模的比重取自歷年中國移動電話用戶數與全球移動電話用戶數之比。得到歷年碳排放占比后,即可通過乘以全球數據中心和通信網絡碳排放總量,分別計算中國數據中心和通信網絡的碳排放量。
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