物质流分析简介及其应用研究
第三章 物质流分析与能流分析
——数据来源 国家及地方政府统计年鉴 林业统计和核算账户 农业统计 工业/产品统计（化石燃料、原矿、工业及建筑矿物开采等） 对外贸易的统计（进口、出口） 供应-使用表 输入-输出表 估算（如基于化石燃料燃烧的空气输入的估计） 对极少数难以获取的缺失数据可采用数学插值估算得到
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MFA|分析方法
三、物质输出的数据来源和方法
物质输出主要包括排放到空气、水、土地填埋场的废物、产 品的耗费及耗散性损失、未使用的区域内开采及出口等。 物质输出的数据来源包括：政府统计年鉴、环境统计年鉴、 能源统计年鉴、经济貌似统计年鉴等，部分需要估算获得。 一般来说，各单元的物质总输出总和并不等于总体的物质总 输出。
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MFA|分析方法
一、物质输入-输出核算原则
——部分物质重量换算系数
物质名称 平板玻璃 圆木（针叶） 圆木（阔叶） 纸浆木 体积 重量箱 1m3 1m3 1m3 0.05t 0.65t 0.975t 0.5t 质量 玻璃论坛 备注
胶合板 天然气
1m3 1Nm3
0.65t 0.7174kg 状态0º C，101.325kPa
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研究碳的流动 ——它与全球 变暖有关
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研究能源物质 、塑料、木材 、生物质以及 金属等流动 ——它们会产 生一定的环境 影响
重金属
营养物质
碳
其它
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物质流分析与能流分析|物质流分析 MFA：主要研究 特定经济部门或区域的物质流数量和结构是否可持续。
如对建筑业的物质或原料流动的研究； 对城市、区域甚至国家层次经济系统中部分物质流以及物质需求总量等的 研究
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MFA|物质流分析的主要指标
物质生产力代表了一个国家或地区的资源利用效率的高低。
物质流的概念
物质流的概念物质流是指物质在空间和时间上的流动过程。
它是指物质在不同地点、不同时间点之间的转移、转化和运输过程。
物质流包括自然界中的生物体、地球化学、气候系统等各种物质在时间和空间上的流动过程，也包括人类活动中的物质运输、能源转化和污染物排放等。
物质流的概念在环境科学、生态学、经济学等学科中都有应用。
自然界中的物质流包括了生物体在生命过程中的物质转移和营养循环。
例如，植物通过光合作用将二氧化碳和水转化为有机物，供给自身生长和生存所需的能量和物质；动物通过摄取植物或食肉来获取能量和物质，同时排泄废物；微生物分解有机物质，释放出有机质和无机物质等。
这些生物体之间的物质流动与能量流动相辅相成，共同维持了生态系统的平衡。
人类活动中的物质流则主要涉及到经济活动和生产过程中的物质转移和运输。
例如，农业生产中的化肥和农药的施用，造成了农药和肥料等物质进入土壤中，随水流进入地下水体或降雨过程中蒸发入大气；工业生产中的原材料的加工和产品的运输也涉及了物质的流动；城市生活中的生活垃圾和污水的产生、处理和排放也是物质流的一部分。
物质流的概念在环境科学中非常重要。
通过研究物质流，可以了解到物质在环境中的转移和分布，以及与之相关的生态系统的响应和变化。
同时，物质流也是环境污染和资源浪费的重要表现之一。
通过对物质流的分析和研究，可以发现和解决环境问题，促进可持续发展。
比如，通过研究和优化农业生产过程中的物质流，减少化肥和农药的使用量，可以减少对土壤和水体的污染，提高农作物的产量和品质；通过研究和优化城市生活中的物质流，可以减少生活垃圾和污水的产生量，提高资源利用效率。
此外，物质流的概念也在经济学中有应用。
物质流是经济活动的基础，包括了原材料的开采、加工和运输，以及产品的生产和消费过程。
通过对物质流的分析和研究，可以揭示经济发展中的问题和机遇，指导资源的合理利用和经济的可持续发展。
比如，通过对能源的物质流的研究，可以了解能源在不同地区和时间的需求和供应情况，为能源政策的制定和优化提供依据。
循环经济“物质流—碳素流—价值流”三维分析框架构建及应用研究
第24卷第4期2023年8月南华大学学报(社会科学版)Journal of University of South China (Social Science Edition )Vol.24No.4Aug.2023[收稿日期]㊀2023-07-03[基金项目]㊀湖南省哲学社会科学基金 学术湖南 精品培育项目 双碳 目标导向的碳信息披露体系设计及标准化建设研究 资助(编号:22ZDAJ011);湖南省哲学社会科学基金重点项目 双碳 目标背景下企业低碳价值指数的理论与实践研究 资助(编号:21ZDB017)[作者简介]㊀张彩平(1977 ),女,湖南浏阳人,南华大学经济管理与法学学院教授,博士生导师㊂1南华大学经济管理与法学学院硕士研究生㊂循环经济 物质流 碳素流 价值流 三维分析框架构建及应用研究张彩平,詹金辉1(南华大学经济管理与法学学院,湖南衡阳421001)[摘㊀要]㊀循环经济以资源的高效利用和循环利用为核心,是实现 双碳 目标的有效手段㊂微观企业作为实现 双碳 目标的主力军,实施低碳循环发展策略是企业可持续发展的关键㊂基于此背景,文章借鉴资源价值流会计分析方法,构建了循环经济 物质流 碳素流 价值流 三维分析框架并将其运用于重庆钢铁㊂根据重庆钢铁碳素流与价值流分析结果识别出炼铁㊁焦化两个高排放㊁低资源利用率㊁高环境损害环节;对比循环发展前后环境效益与经济效益发现:循环发展策略实施后碳排放减少了1078497.31吨,经济效益增加了9837.07万元㊂ 物质流 碳素流 价值流 三维分析框架的应用为重庆钢铁进一步降低碳排放㊁优化循环经济发展策略指明了方向,也验证了上述理论与分析框架对实现资源节约㊁经济增值㊁环境保护具有重要意义,能够促进企业循环经济发展㊂[关键词]㊀物质流;㊀碳素流;㊀价值流;㊀循环经济[中图分类号]㊀F426.31㊀[文献标识码]㊀A [文章编号]㊀1673-0755(2023)04-0019-12DOI :10.13967/ki.nhxb.2023.0049㊀㊀2021年10月,国务院印发‘2030年前碳达峰行动方案“,明确指出要 抓住资源利用这个源头,大力发展循环经济,全面提高资源利用效率,充分发挥减少资源消耗和降碳的协同作用 ,将循环经济助力降碳行动作为重点实施的 碳达峰十大行动 之一㊂循环经济以资源的高效利用和循环利用为核心,以 减量化㊁再利用㊁资源化 为原则,符合可持续发展理念,是契合 双碳 目标的经济增长新模式㊂就企业而言,既需要不断地技术创新为低碳循环发展提供动力和源泉,也需要科学有效的分析工具助力企业低碳循环发展决策,落实循环经济理念㊂碳素价值流分析关注企业生产全过程,能够全面反映企业的碳素流转与价值流转情况,是循环发展决策的重要分析工具,然而目前国内外缺乏科学的理论框架与方法体系对企业循环发展过程中的碳素流与碳素价值流进行准确地核算与分析㊂基于此背景,本文拟借鉴物质流分析方法,结合资源价值流理论,构建循环经济 物质流 碳素流 价值流 三维分析框架并应用于钢铁企业,通过反映生产过程中碳素流转情况与价值流转情况,为钢铁企业优化生产流程提供数据支撑,推动企业低碳循环发展㊂一㊀文献回顾自循环经济概念提出以来,学者们从不同角度展开了研究,取得了丰硕的研究成果,对于资源使用过程的关注使得越来越多的学者开始基于物质流㊁价值流分析对循环经济发展水平进行评价;CO 2大量排放导致的温室效应使得很多学者开始关注生产中的碳元素流动情况,碳素流引起了学者们的广泛探讨㊂循环经济物质流与价值流㊁碳素流研究中提出了众多创新性观点为本文的研究提供了理论与方法借鉴㊂(一)循环经济物质流研究物质流分析基于系统分析方法和质量守恒原理,在一定时空范围内,对社会经济活动中物质的投入和产出进行量化分析,是循环经济的重要技术支撑,也是循环发展模式的核心调控手段[1]㊂学者们基于物质流分析㊁生命周期评估和物质流成本会计定量分析工具[2],提出循环经济指标体系应包括的主要指标[3],构建区域物质流循环性评价指标体系[4]㊁循环经济评价指标[5],综合评价循环发展环境绩效[6]㊂还有学者针对区域[7]㊁工业园区[8]等进行更具体的物质流分析,提出循环化改造的有效路径㊂(二)循环经济价值流研究现状循环经济价值流分析是将元素流分析与传统的成本计算㊁经济增加值计算和分析相结合的一种方法[9],是将物质流动的存量和流量数据转化为货币等经济属性的成本或价值,可以为资源的物质流动优化提供相应的经济数据及方法体系[10]㊂陆钟武团队在产品中某一元素M循环流动研究的基础上,提出 元素M的价位 概念,给出了物质循环流动下的价值流分析图[11]㊂肖序等运用全生命周期分析方法识别循环经济价值流分构成,并对其确认和计量展开研究[12]㊂具体应用方面,郑季良等构建了价值流评价模型并应用于某高耗能产品[13];肖序团队等探讨了钢铁企业㊁林木资源流的价值走向,建立了核算方法体系[14-15]㊂(三)循环经济 物质流 价值流 研究现状物质流分析是价值的基础,决定价值流数据的形成,属于技术性分析范畴;而价值流分析则属于经济性分析范畴,循环经济运行过程中物质流与价值流密不可分㊂因此,越来越多的学者从 物质流 价值流 二维视角对循环经济效应度量㊁循环经济水平评价展开研究[16-18],构建了循环经济价值流转理论模型与分析框架[19],以资源物质流转路线为基础客观分析价值流转状况,识别生产过程中的无增值或者高成本㊁高消耗活动[20],为企业管理提供数据支撑,通过价值链管理提升可持续性,符合循环经济的驱动原则[21]㊂(四)碳素流研究现状气候环境的变化, 双碳 目标的提出更深层次地推动了绿色㊁低碳㊁循环发展[22],在资源和环境的双重约束下,需要尽可能实现再利用㊁再生产㊁再循环㊁资源化[23-24],以实现资源循环利用,减少隐含碳排放,因此学者们开始对生产流程中的碳元素流转情况进行分析,进而产生了碳素流㊂目前碳素流研究主要集中于钢铁㊁化工行业㊂根据钢铁行业碳素流与直接排放计算原理,对典型大型钢铁联合企业的CO2排放进行计算[25],详细分析铁前系统的碳素流动情况[26],在碳素流分析的基础上,构建碳成本核算模型[27-28],从 碳素流 价值流 二维视角对碳成本的核算与控制进行研究[29]㊂马丹竹等构建炼油企业 三塔两炉 部分装置系统的碳素流模型与评价指标体系,详细分析了炼油企业生产流程的碳素流情况[30-32]㊂综上所述可知,现有研究侧重于从物质流㊁价值流和 物质流 价值流 视角进行循环经济的分析与评价,以及对流程制造企业的碳素流转情况进行分析,缺乏契合 双碳 目标的循环经济碳素价值流分析㊂基于此现状,本文将循环经济与 物质流 价值流 ㊁碳素流相结合,构建符合 双碳 目标要求㊁能够反映 资源 产品 废弃物 再生资源 循环过程的循环经济 物质流 碳素流 价值流 三维分析框架,这对于准确核算企业低碳循环发展过程中的碳素流转与价值流动㊁识别高能耗与高排放环节㊁制定低碳循环发展方案以及推动我国企业积极主动发展循环经济具有重要的理论与现实意义㊂二㊀循环经济 物质流 碳素流 价值流 三维分析框架的构建本文在 物质流 价值流 二维分析的基础上,结合企业碳减排的现实需求,引入碳素流这一新的分析维度,揭示生产流程中碳素循环流动规律,以及循环过程中与之相应的货币资金流动情况,为企业循环发展决策提供多维度数据㊂(一)内在逻辑物质流 价值流 二维分析框架运用总物流分析方法,对生产流程中所有物质的流转情况㊁利用效率等情况进行分析㊂ 双碳 目标下,企业碳减排压力增加,管理过程中对碳元素相关信息的需求也越来越大,亟需运用元素流分析方法对生产流程中碳元素的输入㊁贮存和输出进行分析,即进行碳素流分析㊂价值创造是企业追求的最终目标,循环经济由经济因素而非环境因素驱动[33],因此在物质流㊁碳素流分析的基础上,厘清价值流转情况对企业管理活动必不可少,这对促进企业循环经济发展具有重要驱动作用㊂从物质流㊁碳素流㊁价值流三者之间的逻辑关系来看,物质流分析是碳素流分析的基础,只有明确物质的流转情况,才能通过各类物质的含碳量数据计算出生产流程中碳元素的流转情况,进而进行碳素流分析㊂物质流分析㊁碳素流分析为价值流分析提供了可能,企业生产的过程是物质㊁元素流转的过02㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀南华大学学报(社会科学版)㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀2023年程,只有当赋予不同物质㊁元素货币价值时才会产生价值流,物质流㊁碳素流分析明晰了生产过程中实物资源流转规律与利用效率,进而为资源价值流与碳素价值流分析提供了数据与路径㊂ 物质流 碳素流 价值流 分析明确了物质㊁碳元素的输入量㊁输出量㊁利用效率以及内部资源价值损失情况,识别高消耗㊁高排放㊁高损失㊁低利用率的环节,是企业循环经济发展的有效分析方法㊂(二)整体分析框架物质流 碳素流 价值流 三维分析框架需要揭示物质㊁碳元素以及与物质和碳元素相关的价值流流转情况,物质流维度㊁碳素流维度基于生命周期理论,对物质㊁碳元素的输入㊁贮存与输出路径进行梳理与分析㊂循环经济视角下,摒弃传统线性发展模式 取之即用,用之即弃 的观念,关注废弃物资源再生过程,分析 资源 产品 废弃物 再生资源 循环过程中的物质㊁碳素流转情况㊂价值流维度以物质流㊁碳素流分析中的实物流转数据㊁路径为基础,反映物质时空流转过程中的价值转移,包括正制品价值㊁负制品价值㊁回收价值与废弃物环境损害价值㊂整体而言,循环经济 物质流 碳素流 价值流 三维分析的根本目标是从资源利用㊁环境保护㊁价值创造三个层面为企业管理活动提供对决策有用的数据,帮助企业实现经济效益与环境效益 双赢 ㊂(三)具体分析流程循环经济 物质流 碳素流 价值流 三维分析框架借鉴资源价值流转会计核算方法,对生产制造过程中材料㊁能源的投入㊁流转㊁产出㊁循环利用过程中碳元素的数量与价值变化进行分析,明确碳元素的有效利用价值与流转损失价值,其最终目标是为企业改进循环经济物质流路线㊂前文构建了循环经济 物质流 碳素流 价值流 三维分析整体框架,明确了不同维度的核算与分析目标,还需要进一步明确具体核算方法体系与分析方法,为三维分析框架的运用提供方法指导㊂1.核算方法体系循环发展过程中,碳素的流动不仅是 输入ң输出 单一方向的流动,还包括中间投入㊁输出物质向输入端的逆向流动,循环经济视角下进行碳素流㊁价值流分析的过程中,应该重点关注废弃物的再生处理㊂碳素价值流分析是在碳素流的基础上,辅以成本㊁价格数据进行进一步计算,因此要核算碳素价值流,需要先进行碳素流分析㊂(1)循环经济碳素流核算程序碳素流转分析可根据企业的生产工艺,将生产过程划分为多个物量中心,对各物量中心含碳资源与能源的输入㊁流转和输出进行追踪,其中结转到下一生产工序的半成品为 正制品 ,每一物量中心的废弃物为 负制品 ,这为碳素价值流的核算与分析奠定了基础㊂循环经济视角下,根据物质流转平衡原理,上一环节流入物质碳元素质量+循环流入碳素量+新投入物质碳元素=输出产品碳元素质量+废弃物碳元素质量,生产流程的碳元素流转见图1,以物量中心2为例,碳素流平衡式为:P1+N2=P2+D2+R2㊂图1 基于企业生产流程的循环发展碳素流转分析图㊀㊀(2)循环发展碳素价值流核算程序基于循环经济碳素流核算结果,赋予碳素货币价值,可以得出生产流程的碳素价值流转路线图㊂输入端的碳素价值包括本环节新投入物质碳素价值和上一环节流入正产品的碳素价值;输出端的碳素价值根据输入端碳素价值乘以输出端物质各自的碳素量占比计算得出,具体计算公式如下:NV i=NW iˑP i(1)OV i=ðn i=1IV iˑW i W t(2)其中,NV i表示新投入物质的碳素价值,NW i表示新投入物质的碳素量,P i表示新投入物质的单位12第4期张彩平,詹金辉:循环经济 物质流 碳素流 价值流 三维分析框架构建及应用研究成本;OV i 表示输出端物质碳素价值,IV i 表示输入端物质碳素价值,W i 表示输出物质碳素量,W t 表示输出端碳素总量㊂运用以上的核算方法,可计算得出各环节的碳素价值流情况,再进一步核算,将物质的碳素流转价值划分为碳素有效利用价值与碳素流转损失;结合碳素流转情况,运用基于端点模型的生命周期环境影响评价方法计算出废弃物外部环境损害价值㊂企业低碳循环发展的碳素价值流核算模型见图2㊂图2 低碳循环发展碳素价值流核算模型㊀㊀其一,内部碳素流转价值核算㊂内部碳素流转价值包括碳素有效利用价值㊁碳素流转损失价值两部分,其中碳素有效利用价值是指企业生产经营过程中流转到下一生产流程的产品碳素价值,即 正制品 价值;碳素流转损失价值则是指生产流程无法流转到下一生产流程的废弃物碳素价值,即 负制品 价值㊂由此内部资源流转价值的核算公式如下:RV =RV 1+RV 2(3)㊀㊀其中:RV 表示内部碳素流转价值,RV 1表示碳素有效利用价值,RV 2表示废弃物碳素损失价值㊂循环经济背景下,企业通过对废弃物再生处理,提高资源有效利用效率,实现生产流程的循环发展㊂循环利用与资源再生使得生产流程中直接排放的废弃物大量减少,最终废弃物资源流转损失也相应减少,减少部分即为废弃物的回收价值㊂RV 2=RV z +RV c(4)RV =RV 1+RV z +RV c(5)㊀㊀其中:RV z 表示最终废弃物碳素流转损失价值,RV c 表示废弃物碳素回收价值㊂其二,外部环境损害价值㊂ 双碳 目标下,企业生产流程造成的外部环境损害主要考虑对温室效应的影响,本文所指的负制品主要是二氧化碳,计算其带来的外部环境损害㊂基于端点模型的生命周期环境影响评价方法(LIME),本文综合考虑了全球变暖等11个环境领域,并分别进行评估,运用LIME 系数表中二氧化碳对地球温暖化的影响系数计算CO 2的外部环境损害价值㊂核算公式如下:WV =W CO 2ˑX LIME(6)其中:WV 表示外部环境损害价值,W CO 2表示CO 2排放量,X LIME 表示CO 2的LIME 系数㊂2. 内部碳素流转损失 外部环境损害 分析在数据计算的基础上,将内部碳素流转损失与废弃物外部环境损害相结合,形成分析框架㊂将其运用于企业中,能促进企业对生产流程中的碳素价值流转进行分析与诊断,通过对废弃物外部环境损害价值与内部碳素流转损失价值绝对量的比较分析,明晰企业生产流程的优化路径,识别具有改善潜力的关键点,帮助企业制定低碳循环发展决策㊂将整个生产流程横向,可以识别整个生产流程中内部碳素流转损失与外部环境损害最高的环节,优先对该环节进行优化改造;对具体生产流程内部碳素流转损失与外部环境损害进行比较,识别影响该环节内外部效益的关键点,帮助企业进行循环发展决策㊂此外,纵向比较不同时期的内部碳素流转损失与外部环境损害,明晰企业低碳循环决策实施的效果,为企业进一步优化低碳循环发展方案提供数据反馈㊂三㊀重庆钢铁循环经济 物质流 碳素流 价值流 分析前文构建了 物质流 碳素流 价值流 分析的整体框架㊁设计了具体分析流程,本部分将选择重庆钢铁股份有限公司(以下简称 重庆钢铁 )为案例公司,进行应用研究,识别企业需要优化的关键环节,分析循环发展的经济效益与环境效益㊂22㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀南华大学学报(社会科学版)㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀2023年(一)公司简介重庆钢铁股份有限公司成立于1997年,于1997年㊁2007年分别在香港联交所和上海证券交易所发行股票上市㊂2017年底,重庆钢铁完成重组,企业性质由国有控股企业转变为混合所有制㊂目前重庆钢铁具备年产钢840万吨的生产能力,主要产品有:4100mm宽厚板生产线㊁2700mm中板生产线㊁1780mm热轧薄板生产线等㊂重庆钢铁生产的船体结构用钢㊁锅炉及压力容器用钢荣获 中国名牌产品 称号,另有4个产品荣获 重庆名牌 称号㊂2020年,中国宝武接替四源合投资成为重庆钢铁实际控制人,重庆钢铁自此成为 宝武系 的重要成员㊂重庆钢铁结合能源结构㊁能源利用回收现状,研究 双碳 路径和减碳措施,建设 美丽重钢,山水重钢 ㊂从治理结构来看,重庆钢铁健全能源管控治理结构,设置能源环保管理委员会,统筹公司能源环保问题;从资源能源利用来看,重庆钢铁通过新建降碳设施,提高能源利用效率,实现二次能源全部回收;从绿色生产来看,重庆钢铁积极推进清洁运输,开发利用清洁能源,研究开发绿色产品;从节能降碳项目来看,重庆钢铁积极推进节能项目改造与节能降碳技术交流,为提高资源能源利用效率提供支撑㊂具体来看,重庆钢铁2022年完成部分项目建设㊁改造并成功投入运营,其碳减排效果与成本投入见表1㊂表1㊀重庆钢铁2022年低碳循环项目技术效果成本投入(万元)焦炉荒煤气余热回收技术加热炉烟气余热回收技术增加自发电1500万kW㊃h2078.02炼铁厂脱湿鼓风升级改造节约焦炭使用4700吨10709.98 4#高炉新建一套脱湿鼓风系统节约焦炭使用9600吨,节约电耗378万kW㊃h11765.803ˑ80MW亚临界煤气高效发电技术1100万吨规模以下的煤气零放散,发电量增加3.6亿kW㊃h,自发电量40亿84625.29新一代钢包烘烤技术 RH真空槽烘烤工艺进行优化节约天然气73万m3炼钢厂LT放射塔智能点火系统节约天然气消耗131.4万m356970.60烧结机提产改造及余热发电项目增加发电量1亿kW㊃h31378.29㊀㊀数据来源:重庆钢铁2022年度报告㊀㊀本文选择重庆钢铁作为案例研究对象有以下几点原因:首先,钢铁行业的碳排放量占全国碳排放总量的15%左右,是名副其实的碳排放大户,钢铁行业的碳减排直接关系到我国整体 双碳 目标的实现;其次,重庆钢铁在低碳循环发展方面实施了一系列举措,分析其循环过程中的碳素价值流转情况,对其他企业低碳循环发展更具参考意义;最后, A+ H 上市公司的身份使得重庆钢铁在碳减排方面的信息披露更加详细㊁全面,有助于研究所需数据的获取㊂(二)重庆钢铁循环发展碳素价值流核算重庆钢铁具有 焦化 烧结 炼铁 炼钢 连铸 轧钢 整条完整的生产工艺流程,由于连铸工序几乎不直接消耗含碳资源,且不产生含碳废弃物,因此本文在计算过程中将重庆钢铁的生产流程简化为 焦化 烧结 炼铁 炼钢 轧钢 五个步骤㊂根据前文的分析流程,循环发展碳素价值流核算包括碳素流核算与碳素价值流核算两个部分㊂1.碳素流核算根据物质守恒原理,各生产工序的碳元素均处于输入与输出平衡的状态㊂以炼铁环节为例,输入的焦炭㊁无烟煤㊁焦炉煤气㊁高炉煤气㊁天然气含有的碳元素质量等于输出高炉煤气㊁生铁㊁二氧化碳包含的碳元素质量,各物质的碳元素质量=物质量ˑ物质含碳量㊂重庆钢铁通过炼铁厂系统升级与改造节省了焦炭用量14300吨,将输出的高炉煤气用于再循32第4期张彩平,詹金辉:循环经济 物质流 碳素流 价值流 三维分析框架构建及应用研究环与资源再生减少了直接排放至空气中的高炉煤气量㊂该环节的碳素流计算如下:查阅‘IPCC 温室气体清单指南“‘中国钢铁生产企业温室气体排放核算方法与报告指南“等标准文件可知,焦炭的碳元素含量为0.83t C /t,输入的焦炭质量为:3065816.57-14300=3051516.57(吨),焦炭的碳元素质量为:3051516.57ˑ0.83=2532758.75(吨),同理可算出无烟煤㊁焦炉煤气㊁输入高炉煤气㊁天然气㊁输出高炉煤气㊁生铁的碳素量分别为732822.76吨㊁29498.58吨㊁1553230.27吨㊁1919.58吨㊁3239429.38吨㊁316061.91吨㊂基于物质守恒原理倒挤出二氧化碳中碳元素的质量为:2532758.75+732822.76+29498.58+1553230.27+1919.58-3239429.38-316061.91=1294738.65(吨),根据二氧化碳的分子式得出碳元素含量为12/44,因此输出的二氧化碳排放量为1294738.65ː(12/44)=4747375.05(吨)㊂重庆钢铁各生产流程的碳素流数据见图3㊂图3 低碳循环碳素流路线图(单位:吨)㊀㊀2.碳素价值流核算碳素流数据是计算碳素价值流的基础,本环节仍以炼铁流程为例,上一环节流入焦炭的碳素价值为:517196.12ː2544627.75ˑ2532758.75=514783.74(万元),本环节新投入的无烟煤的碳素价值为:732822.76ˑ1343.86ː10000=98481.12(万元),同理可计算其他新投入物质的碳素价值分别为49557.61万元㊁310646.05万元㊁3973.53万42㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀南华大学学报(社会科学版)㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀2023年元㊂输出高炉煤气的碳素量占比为:3239429.38ː(3239429.38+316061.91+1294738.65)=66.79%,进而计算高炉煤气的碳素价值为:(514783.74+98481.12+49557.61+310646.05+3973.53)ˑ66.79%=652833.55(万元),同理可计算输出生铁㊁二氧化碳的碳素价值分别为:63729.22万元㊁260879.28万元,各物量中心的碳素价值流转情况见图4㊂图4 低碳循环碳素价值流路线图(单位:万元)㊀㊀(三)重庆钢铁循环发展 内部资源流转损失 外部环境损害 分析对碳素价值流计算结果进一步计算与分析,得出重庆钢铁低碳循环发展的内部碳素流转损失㊁外部环境损害的情况,并且从循环发展的角度对企业负制品的回收价值与最终资源流转损失进行区分,识别企业低碳循环发展优化的关键点㊂高炉煤气㊁焦炉煤气等负制品经过循环利用与资源再生最终可全部回收利用,实现零放散,因此本文计算的内部碳素流转损失为负制品碳素价值扣除可回收产品的回收价值后的差额部分㊂1.内部资源流转价值核算以焦化环节为例,根据输出端正制品与负制品的碳素量可以计算得出正制品率为65.79%,负制品率为34.21%,这个阶段输出端的碳素价值总量为786131.82万元,再计算得出正制品价值(碳素有效利用价值)为:786131.82ˑ65.79%=517196.12(万元),负制品价值为:786131.82ˑ52第4期张彩平,詹金辉:循环经济 物质流 碳素流 价值流 三维分析框架构建及应用研究。
物质流分析、生态足迹分析及其应用
物质ห้องสมุดไป่ตู้分析
物质流分析是一种用于理解和描述国家或地区范围内物质流动状况的方法。 该方法通过追踪物质从原材料的提取、生产、使用到最终处置的过程，帮助人们 更好地理解自然资源和能源的流动、消耗和排放。物质流分析的应用领域广泛， 包括国家宏观决策、部门管理决策以及可持续发展研究等。
在国家宏观决策方面，物质流分析可以用于评估一个国家的资源依赖程度和 环境负担。例如，可以通过分析一个国家的钢产量、能源消耗量等指标，来评估 其对自然资源的依赖程度。此外，通过物质流分析也可以识别出哪些流程或行业 对环境的影响最大，从而制定出更有效的环境政策。
在部门管理决策方面，物质流分析可以帮助企业或政府部门优化资源配置， 提高资源利用效率。例如，通过对企业的生产流程进行物质流分析，可以找出资 源消耗最大的环节，从而优化生产流程或改进产品设计。
在可持续发展研究方面，物质流分析是一种重要的研究工具。通过分析一个 国家或地区的物质流动状况，可以评估其资源利用效率和环境负荷，从而为其可 持续发展提供参考。
结论
物质流分析和生态足迹分析是环境科学领域两种重要的研究工具，对于理解 和解决环境问题具有重要意义。这两种方法的应用领域广泛，包括国家宏观决策、 部门管理决策以及可持续发展研究等。虽然这两种方法在实践中的应用取得了一 定的成效，但也存在一些问题和不足之处。
物质流分析在实践应用中存在的主要问题是，不同国家和地区的数据收集和 处理难度较大，导致该方法的推广和应用受到一定限制。未来可以加强数据收集 和处理方面的工作，提高物质流分析的精度和广度。另外，还可以将物质流分析 与其他环境研究方法相结合，例如生命周期评价、环境影响评价等，从而更好地 评估人类活动对环境的影响。
案例二：生态足迹分析在城市规划中的应用。在这个案例中，研究人员对某 城市的生态足迹进行了计算和分析。他们发现，该城市的生态足迹远超出了其生 态承载力。针对这一问题，他们在城市规划中提出了多项建议，例如增加绿地覆 盖率、推广节能环保生活方式等。这些措施的实施，有效降低了该城市的生态足 迹，提高了其可持续发展水平。
第三章物质流分析与能流分析
第三章物质流分析与能流分析
物质流分析（Material Flow Analysis，简称MFA）和能流分析（Energy Flow Analysis，简称EFA）是两种常用的分析工具，用于揭示物质和能量在社会经济系统中的流动和转换情况，帮助人们了解和评估资源利用的效率和环境影响。
能流分析是指对能量在系统中的流动和转换进行研究。
能源是人类生活和经济运行的基础，而能源的合理利用对于可持续发展至关重要。
能流分析的研究对象包括能源的产生、供给、转换和消耗。
通过追踪能源的流动和转化过程，人们可以评估能源的利用效率，寻找能源的替代品和节能措施，减少能源的消耗和对环境的影响。
例如，对于交通运输领域的能流分析可以帮助人们找到节能减排的途径，推动可持续交通的发展。
物质流分析和能流分析在工业生产、城市规划、环境管理等领域有着广泛的应用。
它们不仅可以用来评估现有系统的性能，还可以用来优化系统的设计和运营。
例如，在工业生产中，可以通过物质流分析找到资源浪费和环境负荷最大的环节，并采取相应的管理措施，提高资源的利用率和生产效率。
在城市规划中，可以通过能流分析评估城市能源的供需关系和环境影响，制定可持续发展的规划和政策。
总之，物质流分析和能流分析是两个重要的分析工具，可以帮助人们了解和评估资源利用的效率和环境影响。
通过综合运用这两种分析方法，可以为实现可持续发展提供科学依据和技术支持。
物质流分析及其在钢铁工业中的应用
物质流分析及其在钢铁工业中的应用物质流分析及其在钢铁工业中的应用1. 引言随着经济的发展，钢铁工业在全球范围内占据重要地位。
然而，钢铁生产过程中产生的废弃物和环境污染已引起了人们的关注。
为了实现可持续发展，钢铁工业需要通过物质流分析来优化生产过程，减少资源消耗和环境影响。
2. 物质流分析的概念及方法物质流分析是一种研究物质从产生到消费和处理的过程中，物质的流动和转化情况及其对环境和社会的影响的方法。
它可以揭示物质的来源、去向和损失，对研究资源利用效率和环境负荷有重要意义。
物质流分析的基本方法包括物质流程图的绘制、物质的输入和输出量的计量、物质流的跟踪和追溯等。
3. 钢铁工业的物质流分析3.1 钢铁生产的物质流程图钢铁生产的物质流程图是物质流分析的基础。
钢铁生产过程包括矿石选矿、炼焦、高炉冶炼、钢铁炼轧等环节。
通过绘制物质流程图，可以清晰地反映出原材料、能源和产品在不同环节中的流动情况。
3.2 钢铁生产的物质输入与输出量通过对钢铁生产中原材料、能源和产品的输入与输出量进行计量，可以评估生产过程的资源利用效率和环境负荷。
例如，钢铁生产中主要的原材料为铁矿石和焦炭，能源主要是燃煤和电力，产品主要是生铁和钢材。
通过统计和计算这些物质的输入与输出量，可以分析资源利用效率和环境影响的问题。
3.3 钢铁工业的物质损失与减排策略钢铁生产过程中存在物质损失和环境排放，包括废渣、废水、废气等。
物质流分析可以追踪和评估这些物质的损失，从而为减少资源消耗和环境污染提供依据。
钢铁工业应采取一系列减排策略，包括增加废渣的回收利用率、改造废水处理设施、提高燃煤和焦炭的燃烧效率等。
4. 物质流分析在钢铁工业中的应用案例4.1 物质流分析在钢铁生产过程中的优化通过物质流分析，可以发现钢铁生产过程中的关键环节和瓶颈，从而优化生产流程，提高资源利用效率。
例如，通过跟踪物质的流动路径，发现了能源消耗过高的环节，并采取相应措施改进能源利用效率，从而减少能源消耗和环境排放。
物质流分析的两种方法及应用
Ｎ ＯＮ－ Ｅ ＯＵＳ ＭＥ Ａ ＳＲＥ ＹＣ Ｉ ＧＡ Ｔ ＬＺ ＴＩ ２ ０ — Ｆ ＲＲ Ｔ Ｌ Ｃ ＬＮ ＮＤ Ｕ Ｉ ＩＡ ＯＮ， ６ ２ ０
“ 物流 分析 ”代替 “ 物质 流 分析 ” 成 分 、物理 性质等都 在 不断 变化。 净 增 值 。 ， 除非有特 殊说 明 。
二 、物流 的 研究 方法 物 料 的流 动 与 流 体 的流 动 有 察 ，才是 可行的 ：④ 通常都是进行 数 量 的该种 产品 ，作 为观察 对象 。 相 同 的基 本特征 一一 流动 。 因此 ， 比较 宏 观 的 物流 分析 ，物流 量 较 然 后 ，沿 着 这 些产 品生 命 周 期 的 回 顾 关 于 流 体 流 动 的研 究 方法 ， 大 。所 以选定 的 观察 对 象 的 总量 轨迹 ，对它进行观察 。生命周期中 各阶段 流入 和流 出 的有关 物质量 ， 对理 解 物 料流 动 的研 究 方 法 ，会 也 较 大。
第 二种 ，为 了研究某种 产品生 所 以 ，只 有 针对 其 中的某 一 种 物 质 （元素 或稳 定 化 舍 物 ） 行 观 命 周 期 中 的 物流 状 况 ，选 定 一 定 进
有所裨 益 。
选定一个空 间点 ，作观察 点 ，观察 命 周 期 中 的物流 状 况 ，选 定 物流 对选 定 的那 些 物 料 对 象 ，进行 跟 各 瞬 间流 过 这 个 空 间点 流 体 的 物 中的一个区间 ，作 为观察 区 ，观察 踪观察。跟踪 的行程 ，至少要从某
物质流
物质流分析(重定向自Substance Flow Analysis)物质流分析(Substance Flow Analysis，SFA)什么是物质流分析[1]物质流分析是在一个国家或地区范围内，对特定的某种物质进行工业代谢研究的有效手段，它向我们展示了某种元素在该地区的流动模式，可以用来评估元素生命周期中的各个过程对环境产生的影响。
由于工业代谢是原料和能源在转变为最终产品和废物的过程中，相互关联的一系列物质变化的总称，所以物质流分析的任务是弄清楚与这些物质变化有关的各股物流的情况，以及它们之间的相互关系，其目的是从中找到节省自然资源、改善环境的途径，以推动工业系统向可持续发展的方向转化。
物质流分析研究因其强烈的政策导向和对政策的指导意义而受到国际上的关注，通过物质流分析，可以控制有毒有害物质的投入和流向，分析物质流的使用总量和使用强度，为环境政策提供新的方法和视角，为决策者在资源和环境方面决策提供参考。
[编辑]物质流分析的发展历程物质流分析方法作为研究经济活动中物质资源新陈代谢的一种方法，其基本思想的发端可以追溯到100多年以前，而其概念则出现于20世纪不同年代的各个研究领域。
在经济学领域，Leontief在20世纪30年代就推出了输入——输出平衡表。
第一个基于经济学观点的国家物质流分析发表于1969年。
第一个关于资源保护和环境管理的研究出现于20世纪70年代。
而这两个最初应用的领域是：①城市新陈代谢(Metabolismof Cities)；②流域或城市区域的污染物迁移路径分析(Anal．ysisof Pollutant Pathways)。
20世纪七八十年代，物质平衡(Physical Bal．ance)、工业代谢(Industrial Metabolism)等理论的提出和完善，为物质流分析方法应用于整个经济系统的研究奠定了基础。
20世纪七八十年代初，奥地利、日本和德国首先应用物质流分析方法对各自国家经济系统的自然资源和物质的流动状况进行了分析，从而揭开了经济系统物质流分析方法在世界范围广泛应用的序幕。
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Thanks！
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化石燃料的大量消耗，特别是煤炭的消耗， 对空气产生了严重的污染，因此需要改变目前的 资源消费结构，逐步减少对化石燃料的消耗。
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2.7.4物质输出 物质输出主要包括排放到环境中的大气污染物、
水污染物、固体废弃物和耗散性物质（农药化肥、 农家肥）
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2.7.5总物质消耗 总物质消耗可以用来衡量区域内生产和消费活动 所需的总物质量。 总物质消耗=物质需求总量-出口-出口物质的隐藏 流
物质守恒原理
“输入=输入出=+输累出积-释放”
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SFA的意义
核心是对社会经济活动中物质流动进
行定量分析，了解和掌握整个社会经济 体系中物质的流向与流量。通过物质流 分析，有利于认识区域（城市）当前发 展阶段的物质消耗特点，为制定区域（ 城市）的社会-经济-环境可持续发展规划 、产业结构的优化调整等提供一些基础 性的定量分析结果，这对促进区域的可 持续发展具有重要的意义。
有竣工房屋的价值才被计入到当年的GDP
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2.6 SFA的主要应用
针对环境污染物质，如有机物、金属元 素和营养元素等进行物质迁移路径追踪 或者环境影响分析
针对一些战略性材料，尤其是金属进行 全生命周期的代谢分析
进行重要物质的社会库存量分析
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2.7天津市经济环境系统物质流分析案例应用
2.7.1系统边界 空间边界：天津市整个行政区域 时间边界：选择范围是九五和十五规划期间
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2.7.6环境纳污饱和度 环境纳污饱和度是衡量区域环境状况的指标，
反应区域容量的使用情况，主要受区域内向大气 和水体中排放污染物的影响。 环境纳污饱和度=（大气、水体）污染物排放量|污 染物的环境容量。 天津市的二氧化硫排放量不规律、控制效果不明 显，污染比较严重。
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天津市的COD排放量超过环境容量，这 说明天津市水环境中的有机物污染严重，但 是通过采取措施，控制效果比较明显。
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2、SFA基本方法体系
2.1基本组成要素：
（1）物质：特定的化学元素或化合物、特定物质 或材料
（2）过程：指物质在系统中的转化、输送或储存 （3）流：系统内的每一个过程都有一个输入流端 和输出流端，用流量和流速来表征物质流的强度 和速度，但在一般的SFA研究中，关注的是特定 时期内的“流量”，而不涉及流速。
（1995~2004） 2.7.2数据来源
资源投入及中间消耗的数据来源于天津市统计 年鉴。污染物排放数据来源于天津市历年环境质 量报告。农作物进出口数据取自中国农业年鉴。 土石方数据取自中国水利年鉴。
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2.7.3天津市物质需求总量
物质需求总量是衡量一个区域的经济系统动 用整个自然界物质总量的指标。 物质需求总量=直接物质输入量+直接物质隐藏流 +进口物质隐藏流 直接物质输入量=区域内物质输入+进口 隐藏流：在资源的开采利用中伴生着不能直接加 以利用、不具有经济效益，但对自然环境有较大 影响的物质流。这类物质虽然未进入经济系统， 没有体现在GDP中，但其产生的数量巨大且环境 负面影响显著。
物质流分析（SFA）及其应用研究
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SFA定义及其意义 SFA基本的方法体系 SFA基本程序与研究框架 物质流分析的指标 物质流分析的数据来源及处理 物质流分析的应用
天津市经济环境系统物质流分析案例应 用例
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1、SFA定义及其意义
Substance Flow Analysis （SFA）： 通过追踪经济—环境系统中特定元素（物 质）的输入、输出、贮存等过程，量化经 济系统中物质流动与资源利用、环境效应 之间的关系。
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2.2 SFA基本程序与研究框架
（1）目标和系统的界定：物质、时间、 空间
（2）SFA分析框架（拓扑关系）确定： 识别需要分析的过程单元
（3）数据的获取与计算 （4）SFA结果解释：识别问题及其原因，
为规划管理提供科学依据
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2.3 SFA基本程序与研究框架
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2.4物质流分析的指标
区域物质流分析指标分为以下两类：输 入及输出物质分类指标、物质流主要分 析指标（包括物质输入指标、物质输出 指标、物质消耗指标、强度和效率指标 等），以及物质隐藏流系数。
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2.5物质流分析的数据来源及处理
在物质流分析时，需要对数据进行初步的 筛选和处理：
为了避免重复计算，凡是人工饲养的，且 以农产品为饲料的水产品和牲畜产量应视 为物质储存，不应作为物质输入；物质的 重量是以干物质的净重来计算，不计物质 中所含的水分。计算时平衡项不计入；有 一些以体积来统计的物质（如天然气、木 材等）需要将它们转换为质量；房屋建设 挖方量采用当年的竣工面积测算，因为只
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天津市物质需求增长缓慢，平均年增长0.263亿吨。
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天津经济的发展较大的依赖了进口资源，从近 几年的数据看，进口物质与直接物质输入的比例 在逐渐下降，说明了天津市在发展经济的同时， 加大了对本地资源的开发利用。
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其他物质主要是基础设施的建筑挖方量，占年 度总物质需求量的比重较小，说明天津市对自然 环境的扰动还是比较小的。