呂邦凌

摘 要 本文通過以GREET模型為基礎(chǔ)的全生命周期評價(jià)法，從燃料鏈和車輛鏈兩個(gè)角度，對某公司生產(chǎn)的電動車和汽油車全生命周期內(nèi)的能耗和排放進(jìn)行了對比分析，同時(shí)根據(jù)我國能源結(jié)構(gòu)做出了敏感性分析。

關(guān)鍵詞 電動車 汽油車 全生命周期分析

中圖分類號：U469.72 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

0引言

改革開放以來我國汽車保有量迅速升高，不僅我國能源需求量大幅提升，同時(shí)車輛排放也對壞境造成了嚴(yán)重污染。針對目前的汽油車和電動車，僅從車輛使用階段分析，電動車具有低能耗的優(yōu)勢。但從全生命周期來看，兩類車輛在生產(chǎn)過程和供電過程的能耗、排放仍需進(jìn)一步對比分析。

1范圍與數(shù)據(jù)

1.1系統(tǒng)邊界

為減小電動車和汽油車在對比分析中的變量，本研究選取了同一廠家生產(chǎn)的、配置等方面相似度極高的一款電動車和汽油車，作為本次全生命周期分析的樣本。車輛參數(shù)如表1所示。

本文所涉及與系統(tǒng)直接相關(guān)的環(huán)境影響在研究范圍之內(nèi)，不考慮間接相關(guān)的環(huán)境影響。兩類車輛的對比分析包括三部分：生產(chǎn)階段、使用階段和報(bào)廢階段。

1.2數(shù)據(jù)清單

本研究設(shè)定車輛總行駛里程達(dá)15萬公里便進(jìn)入報(bào)廢階段；汽油車的啟動電池在報(bào)廢前更換2次，電動車的動力電池更換1次；每5萬公里，車輛輪胎、動力總成冷卻液需和制動液更換1次，每5千公里，更換1次機(jī)油；煤電占電網(wǎng)比例為76.9%。

2研究方法

本研究講車輛全生命周期分析劃分為車輛鏈和燃料鏈兩部分，其中車輛鏈?zhǔn)峭ㄟ^車輛的車身結(jié)構(gòu)、電池環(huán)境以及生產(chǎn)、使用、報(bào)廢階段的計(jì)算來分析評價(jià)；而燃料鏈包含兩部分：一是上游的油井到油泵，二是下游的油泵到車輪。

3結(jié)果分析與討論

3.1計(jì)算結(jié)果與分析

3.1.1車輛鏈

一是電動車和汽油車由于動力系統(tǒng)不同，因此車身結(jié)構(gòu)、材料使用比例等方面也不相同，而不同材料生產(chǎn)過程所消耗的能源和產(chǎn)生的排放也有很大差異；二是電動車的動力電池體積和質(zhì)量要遠(yuǎn)超過汽油車的啟動電池，加之動力電池結(jié)構(gòu)原理更復(fù)雜，導(dǎo)致動力電池的生產(chǎn)和回收過程更加困難，該過程的能耗和排放也更高；三是電動車更高整備質(zhì)量，使車輛在裝配過程、配送過程和報(bào)廢過程產(chǎn)生的能耗和排放也更高。以上三個(gè)因素共同造成電動車在車輛鏈上的能耗比汽油車高31.1%；污染物排放上，電動車CO2的排放比汽油車高20.1%，CO、NOx、PM2.5、SOx的排放也均高于汽油車，唯有VOC排放量低于汽油車，原因是VOC的排放主要源自汽車使用過程液體的揮發(fā)。比如汽油車的發(fā)動機(jī)在運(yùn)行過程中會導(dǎo)致機(jī)油揮發(fā)，而電動車沒有發(fā)動機(jī)，因此不需要機(jī)油?？傊蛙囁枰后w的種類和數(shù)量都高于電動車，因此VOC排量高于電動車。

3.1.2燃料鏈

在能耗方面，燃料鏈上游發(fā)電過程的能源轉(zhuǎn)化率較低，尤其我國以煤炭發(fā)電為主，其發(fā)電效率僅為35%，但汽油生產(chǎn)過程的能源轉(zhuǎn)化率高達(dá)92%，能源轉(zhuǎn)化率上的巨大差距使電動車在燃料鏈上游能耗上，比汽油車高59.6%；但燃料鏈下游車輛使用過程，電動車的能源利用率遠(yuǎn)高于汽油車，電動機(jī)的轉(zhuǎn)化效率約90%，而發(fā)動機(jī)熱效率目前最高僅41%，因此燃料鏈下游汽油車比電動車能耗高60.5%。整合兩類車輛在整個(gè)燃料鏈的能耗后計(jì)算得出汽油車的燃料鏈能耗比電動車高14.2%。因此汽油車由于使用過程中的高能耗，導(dǎo)致整個(gè)燃料鏈能耗高于電動車。

在氣體排放方面，雖然我國電力能源主要來自煤炭發(fā)電，發(fā)電過程中需要排放大量CO2，但由于其使用過程沒有任何排放，因此最終燃料鏈中電動車比汽油車的CO2排放量低8.0%。而PM2.5和SOx在煤炭發(fā)電過程中會大量產(chǎn)生，該種物質(zhì)的排放量分別比汽油的生產(chǎn)、燃燒過程高66.9%和87.9%。除此以外，燃料鏈汽油車的CO2、VOC、CO、NOx排放量比電動車分別高5.3%、57.8%、73.8%、76.0%。

3.1.3車輛鏈和燃料鏈的對比分析

從以上車輛鏈和燃料鏈的分析結(jié)果來看，生命周期中電動車與汽油車在能耗和排放上的區(qū)別，主要來自燃料鏈。而本文研究的電動車和汽油車相似度極高，導(dǎo)致車輛鏈的能耗與排放結(jié)果差別很小，因此對全生命周期研究結(jié)果影響較小。

3.2敏感因素影響分析

在針對電動車全生命周期內(nèi)的能耗和排放研究中，國家的電力結(jié)構(gòu)具有重要作用，且電力結(jié)構(gòu)中火力發(fā)電的比重是影響全生命周期排放的重要因素。近年來我國電力結(jié)構(gòu)在不斷改變，火力發(fā)電雖是主要發(fā)電方式，但呈現(xiàn)出比重逐年下降的趨勢。不同電力結(jié)構(gòu)下，電動車全生命周期內(nèi)CO2的排放量不同，其相對于汽油車CO2排放量下降的比例也不相同。未來隨著我國電力結(jié)構(gòu)逐步改善，加大清潔能源發(fā)電的比重，電動車全生命周期內(nèi)CO2的排放量也會伴隨降低。預(yù)測我國在2030年電力結(jié)構(gòu)比例下，電動車全生命周期內(nèi)CO2排放量降比汽油車降低11.4-29.1%，電動車的碳排放優(yōu)勢降更加凸顯。

4結(jié)論

縱觀兩類車輛的全生命周期，電動車在能耗和排放方面比汽油車具有更大優(yōu)勢。同時(shí)加快汽油車的發(fā)展，符合我國“以煤代油”的能源戰(zhàn)略和發(fā)展新能源汽車的重要發(fā)展戰(zhàn)略。通過車輛鏈與燃料鏈的分析發(fā)現(xiàn)，燃料鏈的變化對整個(gè)車輛全生命周期能耗和排放分析結(jié)果起到關(guān)鍵作用。關(guān)于電動車，在使用過程中的電力生產(chǎn)是改變電動車全生命周期內(nèi)CO2排放最重要的因素。因此改善電力結(jié)構(gòu)可以最有效的減小電動車全生命周期內(nèi)CO2排放量，為電動車創(chuàng)造更好的環(huán)境效益。

參考文獻(xiàn)

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