3. 产品系统建模核心要素
在 openLCA 中建立产品系统，本质上不是“画一张流程图”，而是把现实中的物质与能量交换翻译成一套可计算、可追溯的数据结构。这套结构由七个核心概念支撑：流（Flow）、过程（Process）、产品系统（Product System）、功能单位（Functional Unit）、参考流（Reference Flow）、流属性（Flow Property）与单位组（Unit Group）。理解它们各自的职责以及相互之间的约束关系，是后续建模不出错的前提。
一、从“物”到“数”：流与流属性、单位组
流是生命周期模型中物质或能量交换的最小记录单位，例如“电力（中压，中国电网）”“聚乙烯颗粒”“二氧化碳（化石源）”。openLCA 把流分为三大类：基本流（Elementary Flow，直接取自或排向自然环境，如原油、CO₂）、产品流（Product Flow，经济系统内部流转的产品或服务）、废物流（Waste Flow，需要处理的废弃物）。分类决定了它在结果中进入哪个环境 compartment，也决定了它能否作为过程的输入输出。
仅有“流”的名称还不够，因为同一个流可以用不同计量方式表达。流属性描述的是“我们关心这个流的哪种物理量”，例如质量、能量（净热值）、体积、放射性活度；单位组则给出该物理量下的具体单位集合，如质量单位组包含 kg、g、t，能量单位组包含 MJ、kWh。三者构成一条链：流 → 引用某个流属性 → 该流属性归属某个单位组 → 单位组内选定基准单位。在 openLCA 中新建流时必须指定“流属性—单位组”组合，并填写该流在基准单位下的换算因子，否则后续过程无法正确换算。
二、过程：把流组织成“转换单元”
过程是建模的基本单元，代表一组输入流经过某种技术活动转换为输出流的集合。一个过程包含：输入（产品流、基本流、废物流）、输出（产品流、基本流、废物流）、以及可选的分配因子、参数、文档与地理/时间信息。例如“燃煤发电过程”的输入是煤、水、石灰石，输出是电力、烟气中的 CO₂、粉煤灰。过程本身不规定“生产多少”，它只描述“每单位参考产品对应的投入产出比例”。
这里的关键是定量参考（Quantitative Reference）：每个过程必须指定一个输出产品作为定量基准，其他输入输出都相对于它按比例缩放。这个被指定的输出产品，就是该过程的参考流。参考流既是过程的“锚点”，也是产品系统之间建立连接的接口。
三、产品系统与功能单位：从过程网络到“一次服务”
产品系统是由若干过程通过产品流连接而成的有向网络，它回答的是“为了提供某个功能，整个生命周期需要哪些过程、各多少量”。产品系统不是过程的简单堆叠，而是以功能单位为目标的展开：功能单位定义“我们要交付的功能及其数量”，例如“提供 1 kWh 低压电力至用户端”或“生产 1 kg 注塑级聚丙烯颗粒”。
功能单位与参考流的关系最容易混淆，需要明确区分：功能单位是研究层面的功能量化表达，属于产品系统；参考流是过程层面的定量基准，属于过程。在产品系统中，功能单位通过“参考流映射”落到某个具体过程的输出上——即产品系统的参考流是“为满足该功能单位所需的那个过程输出流及其数量”。例如功能单位为“1 kWh 电力”，产品系统的参考流可能是“1.05 kWh 电厂输出电力”，差额来自输配电损耗。这个映射关系决定了整个网络的缩放系数。
四、要素之间的约束关系与常见错误
把上述要素串起来看，存在三条硬约束，建模时逐条核对可以避免大部分返工：
- 流必须绑定流属性与单位组：一个流若未指定流属性，过程里就无法填写数量；若流属性与单位组不匹配（如给“电力”选了质量单位组），换算会失败或产生荒谬结果。
- 过程必须有且仅有一个定量参考输出：多产品过程（如热电联产同时输出电和热）需要额外指定分配方法（质量、能量、经济价值等），否则产品系统展开时无法确定缩放基准。
- 产品系统的参考流必须能追溯到某个过程的输出：功能单位与参考流之间的数量差（如损耗、包装）要显式体现在映射中，不能凭感觉填一个“差不多”的数字。
五、一个可操作的建模顺序
基于以上关系，在 openLCA 中建议按“自下而上建流与过程、自上而下建系统”的顺序操作：
- 先确认功能单位与系统边界，写出功能单位的数量、质量/能量基准与时间地理范围。
- 为每个过程确定参考流（输出产品）及其数量，再补齐输入输出流；对每个流核对流属性与单位组，填写基准单位换算因子。
- 用产品流把过程连接成网络，检查每个连接的两端流属性一致、单位可换算。
- 新建产品系统，指定功能单位，并把系统参考流映射到网络中某个过程的输出，设定缩放系数。
- 展开产品系统后抽查若干过程的缩放后数量，确认与手算的物料平衡一致，再进入计算与结果导出。
掌握这七个概念及其约束，后续无论是做参数化建模、分配方法选择，还是把结果导出为 CSV 或 ILCD 格式，都能清楚知道每个数字来自哪个流、哪个过程、哪个单位换算，从而保证模型可解释、可复现。