生命周期评价是对一个产品系统的生命周期中输入、输出及其潜在环境影响的汇编和评价，自20世纪90年代引入我国以来，在工业产品(如水泥、离心机、塔吊］、洗衣机、硅产品等)，废物管理(如录放机回用、复合包装循环利用、工业危废处理处置等)，技术评估(如生产工艺选择、处理处置技术评估)，能源管理(如新能源管理、火电管理，碳排放(如交通方式碳排放、耕作碳排放等领域开展了大量研究，但这些研究都集中在单一产品、单一活动上．如果同一污染物来自不同的工艺单元，在数据收集过程中这一污染物将被合并在一起，导致最终其产生的环境影响无法识别来源于何种工艺单元。
面对日益复杂的环境问题和精细化的环境管理需求，这种合并式的数据收集方式不利于评价结果中关键环节的识别；另一方面，在对某个产业进行环境影响定位时，由于基础数据缺失，往往采用单一企业样本的生命周期评价结果表征行业环境影响，这降低了决策的科学性．因此，该文提出产业生命周期评价的概念，即通过一定的拆解原则和一定样本量的数据收集，进行“碎片化”核算全产业链的生命周期环境影响，实现产业环境影响的可识别和可表征。
目前鲜有对一个产业进行生命周期评价的研究。刘晶茹等曾对产业共生的环境绩效进行生命周期评价研究，但其产业共生的主体仍为单个企业，数据较为单一，没有产业代表性；张莉沙等对钢铁行业环境影响进行生命周期评价，但数据来源基于统计年鉴。因此，该研究拟参考ISO 14044《环境管理生命周期评价要求与指南》中的理论，对产业生命周期评价进行初探，并以晶体硅太阳能电池产业为例进行应用，以期提升生命周期评价在产业结构调整、发展方式转变等工作中的作用。
面对环境管理的精细化要求，基于“可拆解、可组合”的生态设计理念，结合产业链及上下游产品特点，对产业生命周期进行划分，尽可能的将其拆分成单一的产品单元或工艺单元(见图1)，实现“碎片化”核算生命周期环境影响，以便识别重点环节和关键节点。
单位为1m2，衣服的功能单位为1件。在确定了功能单位后，应根据不同的功能单位进行数据收集。
数据收集是产业生命周期评价的关键，也是如何客观真实反映产业环境影响的重要环节。在产业生命周期评价中，此阶段需要注意的有两个重要环节，一是质量评估，即如何提升数据的精准度，使其如实代表产业水平；二是数据整合，即如何把企业数据整理成产业数据。
样本量是决定数据质量的基础，所以本阶段要根据产品工艺的集中度和差异性，选取合理的样本覆盖范围，对于工艺集中度高的产品，可选取低样本量进行收据收集；对于工艺差异较大的产品，应划分工艺进行数据收集，根据工艺产量(或产能)占比分配样本比例。
数据收集之后需要对数据进行质量评价，不同于对单个产品开展生命周期数据收集的质量评估，产业生命周期评价所需的样本量较大，并且样本数据随工艺技术、管理水平、人员素质等多重因素影响，出现差异的可能性也较大，因此，根据统计学原理，推荐采用相对标准偏差对数据精准度进行评估，公式如下:
式中，σ为相对标准偏差，Xi为样本值，X为平均值，n为样本量。
根据统计学原理，设定所有数据的σ＜0.3即可满足数据质量需求，如σ＞0.3，认为此数据存疑，需进一步核查此数据样本中的异常数据，并与企业联系了解异常原因，进行修正。
在对数据质量进行评估后，需要将企业层面的数据整合成为产业数据，这里推荐采用产量加权的方法，即根据企业产量在所有调研企业总产量的占比确定企业权重，将权重与各企业数据进行加乘，得到最终的产业数据，公式如下：
其中:X为包含k种产品j种工艺的产业生命周期清单数据；xi为企业i采用工艺j生产产品k的清单数据；Pi为企业i产量(产能)；P为所有生产产品k的企业总产量(产能)；r为采用工艺j生产产品k的企业数量；Wj为工艺系数，即采用工艺j的企业产量(产能)占比；n为生产产品k的工艺数量；Wk为产品系数，即功能单位的产品k在功能单位的产品k+1生产过程中的消耗量。如“棉花—布—衣服”的服装产业中，W1指生产1m2需要的棉花重量，kg(假设棉花的功能单位为1kg，布的功能单位为1m2)，W2指生产1件衣服所需的布量，m2(假设衣服的功能单位为1件)；k为产品数量。
经过质量评估和数据整合后，即可得到产业生命周期数据清单，其步骤如图2
影响评价和结果解释过程与产品生命周期环境影响评价过程一致，值得一提的是，在结果解释的过程中，可以通过不确定性分析(如蒙特卡洛分析)方法评价结果的合理性，从而进一步验证数据质量评估结果。
目前不确定性分析的方法主要有蒙特卡洛法、矩阵分析法和泰勒级数展开法，其中蒙特卡洛的使用最为广泛，其他两种应用较少且相对比较复杂。蒙特卡洛分析是根据多个参数的概率分布规律选取多个随机数，通过统计学分析得到所有参数不确定性传播到最终结果的规律。
以晶体硅太阳能电池产业为例，进行产业生命周期评价的应用研究。晶体硅太阳能电池产业是指以工业硅为原料生产太阳能电池的产业，生产过程首先将工业硅提纯为高纯多晶硅，然后通过铸锭(拉棒)、切片工艺生产多晶(单晶)硅片，最后生产电池片并封装成组件的过程．我国是世界上晶体硅太阳能电池的生产大国，2015年高纯多晶硅、硅片、电池片、组件产量分别占对应世界产量的47.8%、79.6%、66.0%和69.1%。
根据晶体硅太阳能电池产业特征，按照产业上下游产品关系，将其分为高纯多晶硅、硅片、电池片和组件4个产品，同时根据产品生产工艺，细分了11个工艺单元(见图3)。该研究的系统边界没有考虑组件使用废弃后的处理处置，因为目前这一阶段工艺技术尚不成熟，国内也尚无开展处理处置的企业。
对4个产品的功能单位依次界定如下:高纯多晶硅生产过程的功能单位为1t，硅片生产过程的功能单位为104片，电池片生产过程的功能单位为1m2，组件生产过程的功能单位为1m2。对整个产业的功能单位定义为1m2晶体硅太阳能电池组件。
数据收集首先对重点企业进行调研(包括现场调研和问卷调研)，现场调研的企业在其主要产污节点布设监测点位进行监测分析，最终获得单个企业样本的数据清单。4个产品单元的调研企业数、样本量及覆盖度如表1所示，可以看出所有产品的调研企业产量之和占比都在40%以上，数据覆盖度较好。
在获取了所有企业的数据清单后，需对数据进行质量评估，代入式(1)，主要数据的质量评估结果如表2所示。
从表2中可以看到，除了高纯多晶硅产品生产过程中电的σ高于0.3之外，其他主要投入数据的σ均低于0.3，说明样本数据的精准度较好，满足进行产业生命周期评估的数据质量要求。对于高纯多晶硅产品生产过程中电耗数据，通过对样本企业的数据分析可知，主要是由于高纯多晶硅生产企业在调研时期(2012—2013年)工艺水平差异较大导致的，硅片、电池片、组件生产工艺的技术一致性较高，因此这3个产品其主要投入数据的精准度较好。
在完成数据质量评估后，需要对数据进行整合处理。按照式(2)，根据调研企业样本数据与产量占比进行加乘，得出了不同工艺的数据清单，再将工艺数据清单与工艺系数进行加乘，得到产业不同产品对应的数据清单。特别是高纯多晶硅产品单元的电耗数据，经过勘误过程确认数据无误后，按照各企业2013年的最优水平代入式(2)计算得到该指标的清单数据。
将产品数据清单与产品系数加乘后，即可得到产业的数据清单，考虑到篇幅所限，此处仅列出了产品数据清单(见表3)，工艺数据清单不再详列．晶体硅太阳能电池产业的产品系数(Wk)和工艺系数(Wj)见表4。
影响评价选择了致癌、呼吸系统影响、气候变化、生态毒性、酸化和富营养化、矿产资源、化石燃料等7个影响类型，基于Eco-indicator99生态指数法建立了适用于我国晶体硅太阳能电池产业生命周期评价的终点破坏类影响评价模型，模型对应的终点分别是:①人体健康，包括致癌、呼吸系统影响、气候变化3个影响类别；②生态质量，包括生态毒性、酸化富营养化两个影响类别；③资源，包括矿产资源、化石燃料两个影响类别。
根据2.3节选用的模型，以1m2组件为单位，对晶体硅太阳能电池产业生命周期环境影响进行评价，结果如图4、5所示。
从图4可以看出，晶体硅太阳能电池产业生命周期环境影响主要集中在呼吸系统影响、化石燃料、致癌和气候变化4个环境影响类别，依次占产业生命周期环境影响的41.94%、25.20%、14.89%和8.80%，这主要由于整个产业在高纯多晶硅、硅片、电池片生产过程耗电较多，而我国的电力结构又以火力发电为主所导致，发电过程排放的颗粒物对人体健康影响较大。组件生产过程由于消耗了焊带(主要成分为锡和铜)和铝合金边框，因此在矿产资源方面影响也较大，占产业生命周期环境影响的5.39%。酸化富营养化和生态毒性类别的环境影响较低，仅占2.07%和1.70%。
从图5可以看出，高纯多晶硅产品是整个产业生命周期环境影响最大的产品环节，占全产业环境影响的43.31%，其次是组件产品，占比26.39%，硅片和电池片产品占比较小，分别为17.81%、12.50%，因此，降低高纯多晶硅产品环境影响是降低产业整体环境影响的关键。通过对各产品生产要素生命周期环境影响评估结果看出，电耗是高纯多晶硅、硅片、电池片产品环境影响的主要因素，依次占比79.48%、66.60%和63.06%，更是影响整个产业生命周期环境影响的最大因素，其约占整个产业环境影响的56%，因此，减少高纯多晶硅、硅片、电池片产品的电耗是降低晶体硅太阳能电池产业环境影响的首要选择。此外，组件产品中焊带消耗、硅片产品中的砂浆消耗、组件产品的铝合金边框也是晶体硅太阳能电池产业环境影响的重要因素，依次约占整个产业环境影响的5.1%、4.7%和4.0%，减少这些辅料的消耗是降低晶体硅太阳能电池产业环境影响的另一途径。
对结果的不确定性分析也是评估结果的重要途径，该文采用蒙特卡洛分析来进行不确定性分析，结果如图6所示。由图6可以看出，高纯多晶硅、组件、硅片、电池片的标准误依次为0.084、0.036、0.032、0.019，说明高纯多晶硅产品生命周期环境影响评价结果的不确定性较高，这与晶体硅太阳能电池产业的数据清单质量评估结果一致，也与HUANG等的研究较为一致，这是因为高纯多晶硅产品生产中电耗的数据精准度略低(σ为0.41)导致了其评价结果的不确定性较大。
a)面对日益复杂的环境问题和精细化的环境管理需求，对产业生命周期评价方法进行了初探，即在产品生命周期评价的基础上，将功能单位和系统边界设定基于“可拆解可组合”生态设计理念充分“碎片化”；数据收集过程增加质量评估和数据整合；增加不确定性分析来验证数据合理性。开展产业生命周期评价将更好的有助于生命周期评价在结构调整、方式转型中提供科学支撑。
b)选择晶体硅太阳能电池产业进行了产业生命周期评价的案例应用，结果显示:晶体硅太阳能电池产业可划分为4个产品单元和11个工艺单元，生命周期环境影响主要集中在呼吸系统影响、化石燃料、致癌和气候变化4个环境影响类别，主要是由于耗电较多所致；节能降耗是降低环境影响的主要途径，其中精准化降低环境影响的途径是减少高纯多晶硅、硅片、电池片产品的电耗，组件产品中焊带消耗，硅片产品中的砂浆消耗和组件产品的铝合金边框消耗。
c)通过蒙特卡洛分析评估了晶体硅太阳能电池产业生命周期评价结果的不确定性，结果显示，高纯多晶硅生命周期评价结果的不确定性较高，这与数据质量评估的结果较为一致。
d)该研究对产业生命周期评价的方法进行了初探，主要对产业功能单位的划分和产业数据清单的收集进行了研究，这其中仍有很多不足，后续还需要大量的研究来完善。
