DOI: 10.12677/sd.2025.151033, PDF, HTML, XML,  被引量   
作者: 周利军, 袁 奇, 王 承, 孙婕韵：国网上海市电力公司电缆分公司，上海；麻仲仪：国网英大碳资产管理(上海)有限公司，上海
关键词: 电缆线路运行维护阶段；碳足迹计量；500 kV电缆；碳排放核算；双碳；Cable Line Operation and Maintenance Stage； Carbon Footprint Measurement； 500 kV Cable； Carbon Emission Accounting； Double Carbon

文章引用：周利军, 袁奇, 王承, 孙婕韵, 麻仲仪. 电缆线路运行维护阶段碳足迹核算方法研究[J]. 可持续发展, 2025, 15(1): 297-304. https://doi.org/10.12677/sd.2025.151033

1. 引言

“碳达峰、碳中和”正引领经济社会绿色低碳转型发展，各领域积极开展碳管理活动，通过核查碳排放制定减排策略，以此实现去碳化发展已然成为当前重点工作。国务院印发《关于加快建立健全绿色低碳循环发展经济体系的指导意见》，强调建立健全绿色低碳循环发展经济体系对于实现“碳达峰、碳中和”目标的重要意义，鼓励积极性高、社会影响大、带动作用强的企业开展绿色供应链试点，针对重点行业积极打造绿色供应链[1]。国家发展改革委等部门印发《关于加快建立产品碳足迹管理体系的意见》，要求完善重点产品碳足迹核算方法规则和标准体系，建立产品碳足迹背景数据库，推进产品碳标识认证制度建设，逐步拓展和丰富应用场景，进而发挥产品碳足迹对经济社会绿色转型的促进作用，为实现“双碳”提供支撑[2]。

电网企业作为推动供应链绿色低碳转型的主力军，一直致力于探索绿色降碳的有效方法和路径，推动电网业务向低碳零碳发展。电缆运行维护阶段是电网企业碳排放的重要组成部分，绿色转型的关键路径是要摸清其排放结构，识别排放重点环节，精准制定降碳策略。本项目针对500 kV电缆这一细分领域，研究建立一套规范统一、易于推广应用的碳足迹核算方法，为电缆运行维护阶段碳排放核算提供支撑，帮助电网企业因地制宜选择降碳策略，实现电网运行维护全过程减碳去碳的目标，助力电网绿色转型发展。

2. 方法学与标准研究

(一) LAC生命周期评价法

LCA生命周期评价法全称为“Life Cycle Assessment”，是由ISO国际标准化组织制定的，用于评估产品、工艺或活动从原材料获取、生产、使用到最终废弃处置的整个生命周期过程中，对其潜在的环境影响(温室气体排放)进行系统分析和评估的方法。该方法以过程分析为基本出发点，从产品端向源头追溯，连接与产品相关的各个单元过程(包括资源、能源的开采与生产、运输、产品制造等)，通过建立完整的生命周期流程图，收集流程图中各单元过程的温室气体排放数据，并进行定量的描述，最终将所有温室气体排放统一使用CO₂作为当量表征，即碳足迹[3]。其评价过程包括目标与范围定义、清单分析、影响评价和解释说明四个步骤[4]。具有全面性、系统性、量化性和前瞻性的特点，被广泛应用于产品设计与开发、政策制定、生产过程优化、绿色采购等领域[5]。

(二) ISO14067碳足迹核算标准

ISO14067碳足迹核算标准是一项由ISO国际标准化组织修订的，国际公认的用于量化产品碳足迹的ISO，全称为《温室气体–产品碳足迹–量化要求及指南》(ISO/TS 14067: 2018 Carbon footprint of products - equirements and guidelines for quantification) [6]。ISO14067主要规定了产品温室气体评价与计算程序、方法、原则与产品碳足迹报告等内容，是基于生命周期评价方法作为产品碳足迹的量化方法。该标准主要包括两大部分，ISO14067-1为量化/计算部分，明确规定了产品碳足迹的核算方法，包括数据收集、计算模型等；ISO14067-2为沟通/标识部分，主要涉及碳足迹信息的报告、声明以及如何与利益相关者进行有效沟通等内容[7]。该标准对产品碳足迹的认证流程提出了确定生命周期系统边界、收集生命评价数据、核算产品碳足迹和编制产品碳足迹核算报告四个步骤。它适用于各类商品或服务，旨在使碳足迹排放信息具有可比较性，从而帮助消费者与生产者了解温室气体在环境和经济方面的影响，使企业能鉴定并优先处理具有温室气体减量潜力的环节[8]，为企业界评估产品碳排放提供了统一的规范，是有效推动绿色商品或服务评价的工具。

3. 电缆运行业务分析

通过借鉴碳足迹核算方法学标准等文献资料，明确开展碳足迹核算首要任务是要围绕500 kV电缆线路运行和维护全过程进行分析，通过定义业务边界、识别碳排放源，形成碳足迹核算清单，为建立碳足迹计算模型和试算评估奠定基础[3]。

(一) 明确核算边界

通过调研500 kV电缆线路运行维护业务，按照业务活动过程的组织分工、业务模块、执行流程等信息，确定500 kV电缆线路运行维护活动由巡视巡检、在线监测、抢修检修及废弃处理等业务模块组成[9] [10]。遵循相关方法学提出的碳足迹核算方法，综合考虑排放活动的开展方式、实施对象及活动周期，识别出业务边界范围。按照通道巡检、本体巡检、在线监测、抢修检修及废弃处置五个单元划分，其中通道巡检、本体巡检单元对应业务环节中的巡视巡检[11]。这将为量化线路运行全过程业务活动及识别碳排放源提供分析依据。

(二) 识别碳排放源

根据业务活动边界及范围，梳理和分析电缆线路巡视巡检、在线监测、抢修检修及废弃处理全过程的排放行为和能源类型，为系统全面开展碳足迹清单分析提供支持。

1) 巡视巡检环节

巡视巡检环节的碳排放源涵盖了多种设备和车辆，主要包括用于线路检测的红外相机、复合式气体检测报警器、生产车辆(包括中型客车、小型客车、货车、小轿车等)，以及用于环境检测的巡检设备如气体测爆仪和温湿度照度风速检测仪。此外，还有照明灯具用于通道照明，以及安全帽、劳保鞋、工作服、工作鞋等个人防护装备。这些设备和车辆的碳排放源主要可以分为以下几类：

a) 监测系统

包括红外相机、复合式气体检测报警器、气体测爆仪和温湿度照度风速检测仪等，这些设备的能源类型为电力，计量方式通常使用电能表。

b) 燃油车辆

包括生产车辆如中型客车、小型客车、货车、小轿车等，能源类型为柴油或汽油，计量方式为燃油消耗量，结合行驶距离来计算总能耗。

c) 照明设备

包括照明灯具，能源类型为电力，计量方式为电能表，考虑到照明设备的持续运行，其能耗按年计算。

d) 个人防护装备

包括安全帽、劳保鞋、工作服、工作鞋等，这些材料的碳排放主要来源于其制造和处置过程，能源类型为材料消耗，计量方式为人工统计。

e) 环境检测设备

包括用于环境检测的巡检设备，能源类型为电力，计量方式为电力计量器具。

2) 在线监测环节

在线监测业务环节的碳排放源主要来源于各种监测设备运行工作状态产生的碳排放，具体对碳排放源分析涉及局放在线监测、分布式光纤、接地环流、故障定位、风水电监控、消防系统、环境测温、高清视频、有毒有害气体传感器、隧道机器人等电缆本体类监控设备，以及远程监控端的投影仪、投影仪控制主机和监控电脑等。这些设备运行过程都会产生碳排放，主要涉及以下几种类型的排放源：

a) 本体类监控

包括局放在线监测、分布式光纤、接地环流、故障定位等，这些设备通过电能表进行计量。

b) 通道环境类监控

包括风水电监控、消防系统、环境测温、高清视频、有毒有害气体传感器和隧道机器人等设备，同样依赖电能表进行能源计量。

c) 远程监控端

包括投影仪、投影仪控制主机和监控电脑等设备，这些设备也是通过电能表来计量其能源消耗。

3) 抢修检修单元

在抢修检修业务环节中，碳排放源主要包括使用柴油和汽油的生产车辆、以电力为能源的检维修设备，以及维修过程中使用的各类耗材。这些车辆、设备和耗材使用主要产生以下几种类型的排放源：

a) 抢修检修车辆

涉及中型客车、小型客车、货车、小轿车等，能源类型包括柴油和汽油，计量方式通常为燃油消耗量结合行驶距离来计算总能耗。

b) 抢修检修设备

包括手枪钻、手电筒、摇表、测爆仪等，这些设备的能源类型为电力，计量方式通常是通过电力计量器具来测量标准功耗和作业时长。

c) 抢修检修材料

如防火带和绝缘带，这些材料的碳排放主要来源于其制造和处置过程，计量方式为人工统计。

4) 废弃处置单元

在报废处置业务环节中，碳排放源主要包括使用柴油和汽油的机械设备、运输拆除的待处置材料的车辆。其中机械设备及运输车辆的碳排放源主要包括电力与汽柴油。

(三) 编制排放清单

根据500 kV电缆运行维护过程碳排放源梳理结果，形成排放核算清单，清晰列明从巡视巡检、在线监测、抢修检修及废弃处理全过程的碳排放链路。碳足迹排放清单内容具体如下表1~3所示。

由于调研的500 kV电缆线路投运至今暂未出现因技改、大修等涉及的大量拆除、处置等业务，因此报废处置环节排放清单拟下表4。

Table 1. Emission list during inspection

表1. 巡视巡检环节排放清单

序号	业务环节	二级业务	用能设备/使用耗材	能源类型	计量方式
1	巡检	线路检测	红外相机	电力	人工
2	巡检	线路检测	复合式气体检测报警器	电力	人工
3	出车	巡视	生产车辆	柴油	人工
4	出车	巡视	生产车辆	电力	人工
5	出车	巡视	生产车辆	汽油	人工
6	巡检	气体检测	气体测爆仪	电力	人工
7	巡检	环境检测	温湿度照度风速检测仪	电力	人工
8	照明	通道照明	照明灯具	电力	人工
9	巡检	线路检测	安全帽	材料	人工
10	巡检	线路检测	劳保鞋	材料	人工
11	巡检	/	工作服	材料	人工
12	巡检	/	工作鞋	材料	人工

Table 2. Emission inventory in the online monitoring process

表2. 在线监测环节排放清单

序号	业务环节	二级业务	用能设备/使用耗材	能源类型	计量方式
1	本体类监控	局放在线监测	前端监测装置、主机、故障定位	电力	人工
2	本体类监控	分布式光纤	主机、DTS	电力	人工
3	本体类监控	接地环流	前端装置、主机	电力	人工
4	本体类监控	故障定位	故障定位装置、主机	电力	人工
5	通道环境类监控	风水电监控	控制柜、主机、门禁、井盖、温湿度、有毒有害气体传感器	电力	人工
6	通道环境类监控	消防系统	消防控制柜、主机	电力	人工
7	通道环境类监控	高清视频	摄像头、主机、硬盘录像机	电力	人工
8	通道环境类监控	隧道机器人	巡检、消防、主机	电力	人工
9	通道环境类监控	环境测温	主机	电力	人工
10	远程监控端	投影仪	投影仪、控制主机	电力	人工
11	远程监控端	监控电脑	电脑	电力	人工

4. 核算方法设计

以碳排放清单为基础，基于碳足迹测算方法，具体通过设计碳足迹计算模型、编制核算模板来开展500 kV电缆线路运行维护全过程的碳测算方法研究。

(一) 配置计算公式

首先，根据碳足迹核算的基本方程，逐一为各排放源配置计算公式，明确计算参数和排放因子。

Table 3. Emission list of emergency maintenance links

表3. 抢修检修环节排放清单

序号	业务环节	二级业务	用能设备	能源类型	计量方式
1	出车	维修	生产车辆	柴油	人工
2	出车	维修	生产车辆	汽油	人工
3	局放	/	手枪钻	电力	人工
4	局放	/	手电筒	电力	人工
5	消缺	/	摇表	电力	人工
6	消缺	/	测爆仪	电力	人工
7	消缺	/	手枪钻	电力	人工
8	消缺	/	手电筒	电力	人工
9	消缺	/	防火带	材料	人工
10	消缺	/	绝缘带	材料	人工

Table 4. Emission inventory of end-of-life disposal

表4. 报废处置环节排放清单

序号	业务环节	二级业务	用能设备	能源类型	计量方式
1	拆除	/	机械设备	柴油	/
2	拆除	/	机械设备	汽油	/
3	拆除	/	机械设备	电力	/
4	拆除	/	电缆本体	材料	/
5	拆除	/	电缆附件	材料	/
6	拆除	/	其他材料	材料	/
7	运输	/	运输车辆	柴油	/
8	运输	/	运输车辆	汽油	/
9	运输	/	运输车辆	电力	/

基础公式：温室气体(GHG)排放 = 活动数据(AD) × 排放因子(EF)

其中，AD是导致温室气体排放的生产或消费活动的活动量，如每种化石燃料的消耗量、净购入的电量及材料损耗等。EF是活动水平数据对应的碳排放因子系数。依据500 kV电缆线路运行维护全过程排放测算清单，针对每一个排放源，设置适用的计算公式，构成碳足迹核算模型。

500 kV电缆线路运行全过程业务活动由巡视巡检、在线监测、抢修检修及报废处置4部分单元过程组成，汇总获取电缆运行全周期碳足迹[12]。

$E=E_{巡视巡检}+E_{在线监测}+E_{抢修检修}+E_{报废处置}$

$E_{巡视巡检}$ ——在线监测环节碳排放量；

$E_{在线监测}$ ——通道巡检环节碳排放量；

$E_{抢修检修}$ ——抢修检修环节碳排放量；

$E_{报废处置}$ ——废弃处置环节碳排放量。

500 kV电缆线路运行维护全过程业务活动由巡视巡检、在线监测、抢修检修及报废处置4部分单元过程组成，汇总获取电缆运行维护全过程碳足迹[13]。

具体到每个业务环节，使用项目的活动水平或材料消耗与对应排放因子的乘积来计算每一个排放源的碳排放量，汇总得出每个业务环节的碳排放量[14]。以巡视巡检环节为例：

$E_{巡视巡检}={\displaystyle {\sum }_{i=1}^n\left(A{D}_i\ast E{F}_i\right)}$

$E_{巡视巡检}$ ——巡视巡检环节消耗碳排放量；

$A{D}_i$ ——巡视巡检环节过程中第i种排放源对应的活动水平数据；

$E{F}_i$ ——巡视巡检环节过程中第i种排放源对应的排放因子数据。

(二) 确定排放因子

根据碳排放清单梳理结果显示，500 kV电缆线路运行维护全过程涉及的碳排放类型主要包括能源消耗及材料消耗两大类，其中能源消耗对应的排放源包括各类运行维护使用的设备、车辆及基础设施等，能源类型包括电力、柴油、汽油三类，材料消耗主要涉及运行维护活动过程中消耗各类人员装备、维修材料及电缆本体、附件的损耗，其中：

从各环节的排放类型看，在线监测环节主要涉及排放类型为电力，巡视巡检、抢修检修及报废处置环节主要涉及的排放类型包括电力、汽柴油及其它材料[15]。

Table 5. Classification table of emission types in each link

表5. 各环节排放类型分类表

业务环节	能源消耗			材料消耗
	电力	柴油	汽油
巡视巡检	√
在线监测	√	√	√	√
抢修检修	√	√	√	√
报废处置	√	√	√	√

Figure 1. Cable line maintenance phase carbon emission accounting template

图1. 电缆线路维护阶段碳排放核算模板

根据碳排放类型分类表(表5)，对应电力、燃油及相关材料，根据权威机构发布的碳排放因子库，确定排放因子取值。

(三) 编制核算模板

为方便实现碳排放数据直接导入测算模型，以排放测算清单为模型设计基础，分别设定每一个排放源的计算所需参数，并嵌入对应的碳排放计算公式，实现数据导入直接计算每一个环节的碳排放，在加总获得试电缆运行维护全过程的碳排放量，通过模型应用，提升排放测算效率(图1)。

5. 结束语

本文针对500 kV电缆产品这一细分领域，开展电缆运行维护环节碳足迹核算方法研究，围绕电缆巡视巡检、在线监测、抢修检修、报废处置的电缆运行全周期，应用国际通用的碳足迹核算方法，完成了从电缆运行维护全过程的排放源摸排和识别，形成了一套规范统一、易于推广应用的电缆运行维护阶段碳足迹核算方法，为细分领域碳足迹测算提供了参考样板，帮助电网企业掌握电缆运行维护阶段碳足迹情况，支撑电网企业精准制定减碳策略，实现电网运行维护全过程减碳去碳的目标，助力电网绿色转型发展。

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