为了实现《巴黎协定》到2050年净零碳排放的目标和可持续发展目标7中为所有人提供可持续能源的目标[1]，各国正在积极向可持续能源系统转型。根据IRENA的数据[2]，截至2023年底，可再生能源占全球发电能力的43%和新增加产能的86%。在可再生能源的利用过程中，分布式能源资源（DER）技术在新能源系统中变得至关重要[3]。然而，将DER整合到能源系统中也带来了重大挑战。其中一个最显著的挑战是由于可再生能源的间歇性和不确定性导致的供需不匹配。如图1所示，分布式能源系统通常包含一种或多种类型的DER，规模相对较小，一般从单个建筑到区域不等。尽管DER被广泛认为是环保和绿色的，但从全生命周期的角度来看，其环境影响仍有争议。虽然它们在运行阶段几乎不产生或仅产生少量排放，但其生产和生命周期终结阶段往往涉及高能耗和大量污染物排放[4]。因此，从系统层面规划和管理能源系统在时间和空间维度上的表现至关重要。
为应对这些挑战并确保能源系统的环境可持续性，LCA作为一种系统的分析工具，提供了从摇篮到坟墓的视角，涵盖了系统的整个生命周期。相关标准是ISO14000系列，其中ISO14040规定了LCA的原则和框架，而ISO14044提供了LCA应用和性能的详细要求和指南[5]。ISO 14040:2006将其定义为“对产品系统在其整个生命周期内的输入、输出和潜在环境影响的汇编和评估”。
一个完整的LCA研究包括四个阶段：目标和范围定义、生命周期清单（LCI）、生命周期影响评估（LCIA）和生命周期解释（LI）。在目标和范围定义阶段，应明确进行LCA研究的目的和一些基本信息，包括目标、系统边界和功能单位。在LCI阶段，收集输入和输出清单，如所有能源输入、物理输入和副产品。第三阶段LCIA是核心阶段，它通过环境机制将清单数据与环境影响类别和指标联系起来，以量化潜在影响。有许多不同的LCIA方法，这些方法在影响类别、特征化和应用范围上有所不同，从而导致不同的最终结果[7],[8]。常用的LCIA方法包括ReCipe[9]、CML[10]和IMPACT2002+[11]。最后一个阶段LI涉及识别LCA过程中的薄弱环节并对整个过程进行系统分析。LCA框架的概述见图2。
随着社会和技术趋势的不断发展，LCA领域的研究也在多个维度上进行了适应和扩展。传统生命周期评估（LCA）框架的三个主要扩展是生命周期可持续性评估（LCSA）、动态生命周期评估（DLCA）和循环生命周期评估（C-LCA）。这些框架分别将LCA与三重支柱可持续性概念[12,13]、时空动态[14],[15]和循环性评估[16],[17]相结合。
目前，LCA在能源行业及相关综述中的应用主要集中在单个能源技术上。研究人员利用LCA方法研究了光伏（PV）系统在不同阶段的碳排放和环境影响[18],[19],[20]，并比较了各种DER技术[21],[22],[23],[24],[25]。一些研究还基于LCA的结果提出了缓解策略[26,27]。此外，鉴于能源系统组件生命周期终结管理的紧迫问题，一些研究集中在PV面板[28],[29],[30]和电池[31],[32],[33],[34],[35]的生命周期终结阶段和回收上。也有关于建筑生命周期的综述，重点关注生命周期碳排放（LCCE）或生命周期能源（LCE）[36,37]。然而，使用LCA评估建筑或区域能源系统环境影响的研究相对较少，目前尚无关于这一主题的综合性综述文章。尽管如此，这一领域的研究具有重要意义。环境评估是可持续发展和向净零能源系统转型的基础。在这方面，LCA提供了从原材料提取到生命周期终结的全面视角，为改进系统设计和运行提供了科学依据。此外，由于能源系统由相互作用的组件组成，以满足用户需求，因此必须将其环境性能作为一个整体进行评估。
为填补这一领域的空白，本文对建筑和区域能源系统中LCA的应用进行了系统的文献综述，特别关注LCA如何用于支持不同生命周期阶段的系统级评估和优化。除了传统的环境影响评估外，该综述还探讨了如何将扩展维度（包括更广泛的可持续性、时空动态和循环性）纳入能源系统研究。通过综合传统和扩展的视角，本文超越了以技术为中心的现有综述，对区域能源系统进行了全面的评估，将其视为一个整合的系统级实体。
本文的贡献有三个方面：
1.提供了建筑和区域能源系统中LCA应用的系统综述，从综合的系统级视角综合了现有研究。
2.从评估和优化的角度审视基于LCA的研究，涵盖了传统的环境影响分析以及扩展维度，并确定了关键的方法学趋势、研究空白和未来方向。
3.提出了一种多维度LCA的区域能源系统（MDLCA-DES）概念性路线图，基于综述结果，概述了未来研究向更全面和可持续的区域能源系统LCA发展的潜在实施路径。
本文分为7个主要部分，如图3所示。第2部分概述了本综述中使用的方法论。第3部分回顾了使用LCA的能源系统评估，第4部分回顾了使用LCA的能源系统优化，总结并分类了基于LCA在这些研究中进行的比较评估和优化。第5部分回顾了LCA扩展维度在能源系统中的应用现状。在此基础上，第6部分指出了当前研究中的空白，并提出了一个概念性路线图，概述了关键的方法学方面和未来研究的方向。最后一部分总结了整篇论文的研究发现。
