生命週期評估方法應用

本研究之環境衝擊數據主要應用生命週期評估方法進行計算，並在衝擊評估 階段，以 De Novo 規劃法進行各環境損害的整合，不需額外給予權重，以下針 對生命週期評估法之簡介、生命週期衝擊評估之相關討論及於能源系統的應用進 行回顧。

2.2.1 生命週期評估之簡介

生命週期評估以系統性思維考慮環境污染問題，將所有可能對環境產生衝擊 的人為活動皆納入考量，以「從搖籃到墳墓」的思維方式彙整產品或服務在其生 命週期中能資源投入及污染物排放對環境造成的衝擊(ISO， 2006)。

生命週期評估的架構分為四大部分，包含目標範疇界定、盤查分析、衝擊評 估以及結果闡釋(ISO， 2006)，說明如下：

1. 目標定義與範疇界定：

範疇界定指對於研究目的以及其延伸的使用目的給予明確定義。在此應 詳細說明評估的系統邊界，同時定義功能單位，說明資料品質、研究假 設及應用上的限制。

2. 盤查分析：

此階段主要為蒐集所需的資料，盤查內容包括能資源耗用及污染物排 放，如果系統同時具備不同功能，則需要適當分配系統中各部分的環境 負荷並加以量化。

3. 衝擊評估：

將盤查分析所量化的環境負荷結果利用特徵化、權重化等步驟轉為不同 種類的環境衝擊。

4. 結果闡釋：

確認主要的環境負荷及衝擊來源，環境衝擊熱點，根據研究結果對應一

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開始的研究目的並給予建議。

圖 2-3 顯示生命週期評估步驟間之關係架構，在評估架構中，先由範疇界定 確認盤查分析的內涵，而經實際盤查後的結果，亦能反饋目標定義進行修正，步 驟間存在著互相連通變動的彈性關係；而生命週期評估的應用層面，主要雖強調 以特定產品、人為活動為評估對象，但隨著搭配不同的決策方法，舉凡公共政策、

市場策略等規劃，亦可見利用生命週期評估計算環境衝擊，以達成資訊公開、最 佳化設計等目的。

生命週期評估架構

目標定義與 範疇界定

盤查分析

衝擊評估

結果闡釋

直接應用 -產品研發與改善 -策略規劃

-公共政策決策 -市場行銷 -其他

資料來源：CNS 14040 圖 2-3 生命週期評估架構

由於生命週期評估可針對能源產出的整個生命週期計算環境衝擊，因此適合 做為能源決策的依據(Góralczyk， 2003)，本研究即使用經過台灣本土化數據修 正的 TWEnLCA 環境衝擊資料庫，做為未來台灣電力結構決策的規劃依據。

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2.2.2 生命週期衝擊評估之相關討論

生命週期衝擊評估階段(Life cycle impact assessment， LCIA)將盤查所得資 料利用特徵化、權重化等步驟轉換計算為環境衝擊，主要內容依據 ISO 14042 標 準劃分為強制性要項(mandatory elements)和選擇性要項(optional elements)；其中 強制性要項包括衝擊類別、類別指標及特徵化模式之選擇，盤查分析結果分類 (classification)，以及衝擊類別指標之計算(characterization)等三步驟；選擇性要項 則包含規格化(normalization)、群組化(grouping)、權重化(weighting)、數據品質 評估(data quality assessment)等。

生命週期衝擊評估將盤查資料與環境衝擊進行連結，故在生命週期評估中佔 有重要地位，同時也是較具爭議的部分，除了不同商用軟體所採用的衝擊評估方 法有所差異外，環境衝擊之於地域性的不同亦需要本土化數據修正，以增加可靠 性。

而前文所述之權重化雖被劃分在選擇性要項，但在許多衝擊評估方法中仍扮 演著重要角色，其將特徵化後的各項環境負荷，給定一組相對的權重值，整合成 單一環境衝擊值，目的在於彙整種類眾多、複雜的環境負荷項目，方便決策者進 行比較，以及在公開資訊時易於為民眾接受。

求取權重數據的方法種類與應用亦相當豐富，環境毒理與化學學會(Society of Environmental Toxicology and Chemistry，SETAC)在 1994 年，提供了以下評價 法供大家選擇，分別是層級分析法(Analytic Hierarchy Process，AHP)、願付價格 法(Willingness-to-Pay， WTP)、多屬性效用理論(Multi-Atrribute Utility Theory，

MAUT)、衝擊分析矩陣法(Impact Analysis Matrix，IAM)、條件評估法(Contingent Valuation，CV)以及模糊層級分析法(Fuzzy Analytic Hierarchy Process，FAHP)等。

(SETAC，1993a；單啟明，1999)

上述方法內容，除原理基本上大都屬於較主觀的評價方式外，部分方法著重 於可行方案間的比較以選擇表現較佳者，而非設計出最佳化的系統，故本文不在 此詳述其方法內涵。

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權重之數據來源一途為經由問卷的方式詢問專家或社會大眾，但在選取各領 域專家的組成上是否公允，以及民眾對於議題是否具備足夠的認識等爭議，經常 使權重計算上面臨挑戰，而過於仰賴主觀價值判斷，雖較容易得到決策者喜愛的 方案，但最大的缺點還是在於決策者的考量很容易超越相對客觀的科學證據，且 權重數據來源的透明度不佳，最終是否能得到最佳方案亦有相當的討論空間；在 ISO 14042 當中，對於權重化的過程，提到之程序為以下兩點：

1. 以選定權重係數換算指標結果或規格化結果；

2. 盡可能加總換算後的跨衝擊類別結果或規格化結果(CNS 14042，2001)，

同時指出「權重化步驟係基於價值選擇而非基於自然科學，因此，不同當事 者根據相同的指標結果或規格化指標結果，可能產生不同之權重結果」(CNS 14042， 2001)。或許這可間接說明，在 ISO 14042 中，權重化僅列為選擇性要 項，而非強制性要項。

除了前文描述權重化所面臨的挑戰之外，在 ISO 14042(CNS 14042， 2001) 標準中，亦指出生命週期衝擊評估的限制，包括以下五點：

1. 評價過程的價值選擇：

在衝擊類別、類別指標及特徵化模組的選擇，以及規格化、群組化、權 重化等程序中，較為主觀層面的價值選擇，仍會反映其中。

2. 時間、空間、閥值與劑量反應的資訊缺乏：

生命週期衝擊評估基本上排除空間、時間、閥值及劑量反應等資訊，主 要探討特定產品、活動之排放。

3. 不同衝擊類別中，類別指標的精密度可能不同：

由於空間、時間尺度的不同，簡化的假設條件會有所差異，而科學本質 上的不確定性亦無法避免。

4. 不同系統間難以互相比較：

由於不同系統在生命週期盤查階段中，數據的取得和分配可能不一致，

或在盤查數據的蒐集上，無法取得具代表性的資料，均使得系統間的比

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較難以進行。

5. 無法預測類別終點、逾越閥值、安全界限或風險等之衝擊。

本研究利用 De Novo 規劃法，嘗試建立以客觀權重為基礎的決策系統，在上 述限制中主要針對價值選擇的部分進行改善，去除主觀的選擇因素，進而由系統 自身能力決定各環境衝擊最小化所能達成的目標。

2.2.3 生命週期評估於能源系統之應用

回顧國際針對能源系統外部性之探討，均指出具有全程評估、多介質整合及 系統化分析等特性的生命週期評估，為適當的評估工具(OECD，2001)；生命週 期評估屬於系統分析方法之一，其精神與相關討論於前兩節已簡單介紹，在能源 系統上的研究應用，主要分為三類(Udo de Haes etal.，2007)：

1. 應用於新興再生能源科技的探討，如生質柴油、太陽光電、氫能源等。

2. 電力供應系統基線資料的建立。

3. 能源政策面的評估，如歐盟的 ExternE 研究計畫。

台灣近年對於生命週期評估的應用主要為第一類，偏重於生質能、風力發 電、太陽光電版等新興能源科技之研究。由於能源系統為各類產品或服務的生命 週期中的共通程序(General Process)，意即不論生產各類產品或進行服務，能源 都是不可或缺的，因此各國於推廣生命週期評估的研發與應用時，會先建立該國 能源系統的盤查資料，提供後續研究之用。

儘管生命週期評估常被應用於能源系統，但衝擊評估的項目僅以二氧化碳排 放及全球暖化為主，且大部分評估的時間尺度限於現在，忽略了技術進步的因 子，主要也是因為預測型生命週期評估方法在資料取得上存在著一定的困難度和 不確定性(Pehnt， 2005)。

而生命週期評估應用於能源鏈環境衝擊之分析，仍有以下四項限制(中華經 濟研究院，2009)：

1. 盤查結果難以驗證：

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生命週期評估的模擬結果，難以實測值驗證，而盤查資料的來源與假設 不同，將造成評估上的巨大差異。

2. 衝擊評估的限制：

除了大多生命週期評估應用於能源系統時，僅至盤查功能，未進行後續 的環境衝擊評估外；現有的衝擊評估方法，在針對層級較高的全球性衝 擊類別評估時，可信度較佳，而在層級較低的區域性衝擊類別上，尤其 是人體健康，如 2.2.2 節所提，由於無法將空間、時間、閥值及劑量反 應納入考量，因此效果不彰。但人體健康實際上為各類電廠營運時的關 鍵課題，因此衝擊評估上的限制，間接的削減了生命週期評估對能源系 統決策支援的功能。

3. 只針對環境面向：

生命週期評估著重於環境面向，未能擴展至經濟及社會面的評估，與永 續能源之真義有所落差。

4. 未能與現行能源經濟模型之結合：

現行能源規劃模型，主要以能源供應穩定、經濟成長量為考量因子，在 環境面向僅考慮法規污染物及二氧化碳排放。實際上，目前應用至能源 系統的生命週期評估相關研究，主要以能源經濟模型的模擬結果做為基 礎，再量化其環境衝擊，未能有回饋至能源配比之規劃，達到政策優選 之功能。

為改善上述限制以協助電力結構之規劃，除了需加強新興能源技術評估之可 信度外，提昇環境面向於現在 3E 模型中的地位亦是重要課題，雖然上述限制中 提及生命週期評估著重於環境面向，但現階段台灣多數針對電力結構之規劃，皆 著重於其對經濟體的貢獻，而忽略對環境的荼害，因此本研究將生命週期評估法 與現有之能源經濟模型模型進行結合，為平衡三者間的地位，先從環境面出發思

為改善上述限制以協助電力結構之規劃，除了需加強新興能源技術評估之可 信度外，提昇環境面向於現在 3E 模型中的地位亦是重要課題，雖然上述限制中 提及生命週期評估著重於環境面向，但現階段台灣多數針對電力結構之規劃，皆 著重於其對經濟體的貢獻，而忽略對環境的荼害，因此本研究將生命週期評估法 與現有之能源經濟模型模型進行結合，為平衡三者間的地位，先從環境面出發思