段練 杜維明 王祿

（中國(guó)第一汽車(chē)股份有限公司產(chǎn)品策劃與項(xiàng)目管理部，長(zhǎng)春 130013）

主題詞：乘用車(chē) CO2排放量 生命周期評(píng)價(jià) 新能源汽車(chē)

縮略語(yǔ)

LCA Life Cycle Assessment

PC Passenger Car

SUV Sport Utility Vehicle

ICEV Internal Combustion Engine Vehicle

ICEV+48V Internal Combustion Engine Vehicle+48V

HEV Hybrid Electric Vehicle

PHEV Plug-in Hybrid Electric Vehicle

BEV Battery Electric Vehicle

FCV Fuel Cell Vehicle

HICEV Hydrogen Internal Combustion Engine Vehicle

CCUS Carbon Capture，Utilization and Storage

PEMFC Proton Exchange Membrane Fuel Cell

1 前言

傳統(tǒng)汽車(chē)尾氣排放所造成的環(huán)境污染已成為全球面臨的重大挑戰(zhàn)，為滿(mǎn)足2030 年碳達(dá)峰和2060 年碳中和的目標(biāo)，乘用車(chē)的動(dòng)力總成從單一內(nèi)燃機(jī)動(dòng)力向混和動(dòng)力、純電動(dòng)和氫燃料電池動(dòng)力以及氫內(nèi)燃機(jī)動(dòng)力發(fā)展。大力推廣以清潔能源為燃料的環(huán)境友好型新能源汽車(chē)，逐漸成為我國(guó)解決上述問(wèn)題的重要戰(zhàn)略舉措。

目前，汽車(chē)生命周期環(huán)境影響的研究領(lǐng)域相對(duì)成熟，但較為缺乏乘用車(chē)新能源動(dòng)力與傳統(tǒng)動(dòng)力橫向比較。本文根據(jù)現(xiàn)階段中國(guó)電能和氫能的構(gòu)成和制備方法，在LCA 評(píng)價(jià)模式下計(jì)算不同動(dòng)力總成乘用車(chē)在行駛過(guò)程中產(chǎn)生的CO2排放量，但并不涉及不同動(dòng)力總成乘用車(chē)在生產(chǎn)制造過(guò)程中所產(chǎn)生的CO2排放量。

2 LCA模式下不同發(fā)電方式CO2排放量對(duì)比

電能按照輸入能源的類(lèi)型，主要可以分為火電、水電、核電、光電和風(fēng)電，其它的發(fā)電方式（如地?zé)崮?、潮汐能）發(fā)電量很少，本文不詳細(xì)論述。

不同發(fā)電模式其效率和CO2排放量均有很大的差異。全生命周期評(píng)價(jià)（Life Cycle Assessment,LCA）是主要的CO2排放計(jì)算方法。本質(zhì)上，LCA是一種評(píng)估產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程及其使用過(guò)程給環(huán)境帶來(lái)的負(fù)面效應(yīng)的客觀評(píng)價(jià)方法，主要是通過(guò)檢測(cè)、識(shí)別和評(píng)判某種產(chǎn)品在整個(gè)生命周期中所帶來(lái)的環(huán)境影響或潛在影響。因此，對(duì)工業(yè)產(chǎn)品全生命周期深度分析能夠有效節(jié)約資源、減少能耗和保護(hù)環(huán)境，具有顯著的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益[1]。在非LCA 評(píng)價(jià)中，水電、核電、光電和風(fēng)電在生產(chǎn)電的過(guò)程中不產(chǎn)生CO2，但在LCA評(píng)價(jià)中，上述的發(fā)電模式也會(huì)產(chǎn)生一定的CO2，其CO2排放量很低。LCA模式下，不同發(fā)電方式的CO2排放量見(jiàn)表1[2-7]。

表1 不同發(fā)電模式的CO2排放量[2] g/kW·h

2.1 不同發(fā)電方式發(fā)電量及其占比分析

目前，我國(guó)的發(fā)電方式主要以火電和水電為主。2011—2021年，我國(guó)各種發(fā)電模式的發(fā)電量和總量如表2 所示，不同發(fā)電模式發(fā)電量占比見(jiàn)表3。由于地?zé)岚l(fā)電、潮汐海浪發(fā)電、燃油發(fā)電等發(fā)電模式的占比極低，且無(wú)準(zhǔn)確數(shù)據(jù)支持，未對(duì)這些發(fā)電模式發(fā)電量及總量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。

2.2 單位電功率CO2排放量

各個(gè)國(guó)家和地區(qū)由于地理位置、GDP 總量、技術(shù)水平、能源構(gòu)成均有很大不同，所以其電能總量和構(gòu)成均不相同，從而導(dǎo)致單位電功率所產(chǎn)生的CO2的排放量有很大差異。

在計(jì)算某年單位電功率（本文單位電功率均按1 kW·h 計(jì)算）所產(chǎn)生的CO2排放量β時(shí)，需要將各種電力的占比和各種發(fā)電模式下單位電功率所產(chǎn)生的CO2排放量的乘積進(jìn)行加權(quán)計(jì)算（如，β2020為2020 年單位電功率CO2排放量）。

根據(jù)表1 和表3 可以分別計(jì)算LCA 和非LCA 這2種方式下CO2排放量，在非LCA 中雖然生物質(zhì)、水電、核能、風(fēng)能和光伏發(fā)電不產(chǎn)生CO2，但在LCA 評(píng)價(jià)中，這些發(fā)電方式也會(huì)產(chǎn)生少量的CO2排放。根據(jù)我國(guó)2011—2021年的發(fā)電量數(shù)據(jù)，可以計(jì)算出每年單位電功率CO2的排放量，計(jì)算結(jié)果如表4所示。

表3 2011—2021年中國(guó)各種發(fā)電模式發(fā)電量占比 %

從表4可以看出，隨著綠能和核能占比的提高，單位電功率CO2排放量逐漸降低。在未來(lái)，假設(shè)全部使用綠能和核能發(fā)電，其CO2的排放量將達(dá)到最低值29.90 g/kW·h（假設(shè)水電占比為40%，生物質(zhì)5%、核電、風(fēng)電各20%和光伏15%）。

表4 2011—2021年單位電功率CO2排放量β g/kW·h

2.3 制氫及儲(chǔ)運(yùn)產(chǎn)生的CO2排放量

氫氣是一種無(wú)污染的燃料，在燃燒的過(guò)程中只產(chǎn)生H2O，不產(chǎn)生CO2，但由于氫氣僅以各種化合物形式存在于水中、醇類(lèi)以及各種礦物燃料中，且自然界中也沒(méi)有任何釋放氫氣的生物，所以氫氣必須通過(guò)人工反應(yīng)才能制取。在制氫過(guò)程就會(huì)產(chǎn)生一定的CO2，不同的制氫方式會(huì)產(chǎn)生不同的CO2排放量。

目前我國(guó)工業(yè)制氫主要有4種方式：煤制氫、化工副產(chǎn)物中提氫、天然氣制氫和電解水制氫[10]。

（1）煤制氫主要以水和煤為原料，制造水煤氣，從而制取氫氣。

（2）工業(yè)副產(chǎn)品制氫主要指焦?fàn)t煤氣、氯堿尾氣、烷脫氫、甲醇、合成氨工業(yè)副產(chǎn)氫氣，主要分布在鋼鐵、化工等行業(yè)，提純利用其中的氫氣。

（3）天然氣制氫是以天然氣和水為原料，通過(guò)甲烷水蒸氣重整法制氫。

（4）電解水制氫主要分為堿水電解（AWE）、固體聚合物（PEM）水電解，固體聚合物陰離子交換膜（AEM）水電解、固體氧化物（SOE）水電解4種模式，目前以堿水電解、固體聚合物水電解為主。

在我國(guó)現(xiàn)有的制氫方式中，煤制氫是主要?dú)錃鈦?lái)源，其次是天然氣制氫和工業(yè)副產(chǎn)品制氫，而電解水的制氫量最低，僅為1%。各種制氫方式所占比例見(jiàn)圖1[11]。

圖1 我國(guó)現(xiàn)有制氫方式占比[11]

煤制氫和天然氣制氫這2 種方法，在制氫過(guò)程均產(chǎn)生一定量的CO2的排放。目前，煤制氫方式制取單位氫氣（單位氫氣均按1 kg計(jì)算）的CO2排放量為20 kg；天然氣重整制單位氫氣的CO2排放量為10 kg，如進(jìn)一步采用碳捕集、利用與封存技術(shù)（Carbon Capture，Utilization and Storage，CCUS）技術(shù)，則煤制單位氫氣CO2排放量降低到2 kg，天然氣醇類(lèi)重整制單位氫氣CO2排放量降低到1 kg[12]，但是如果以LCA 模式下評(píng)估CCUS 技術(shù)，則在捕集、利用與封存每單位的CO2過(guò)程（包括直接、間接、上下游、建設(shè)和退役過(guò)程排放）中，會(huì)產(chǎn)生約20%的CO2排放量[13-14]，所以在LCA 模式下如采用CCUS 技術(shù)，煤制單位氫氣CO2排放量約為5.6 kg，天然氣醇類(lèi)重整制單位氫氣CO2排放量為2.8 kg。而采用工業(yè)副產(chǎn)品提純制氫和電解水制氫可以認(rèn)為在制氫過(guò)程中不產(chǎn)生CO2，不同方式制取單位氫氣所產(chǎn)生的CO2排放量和成本如圖2所示。

圖2 不同方式制取單位氫氣所產(chǎn)生的CO2排放量[12]

上述數(shù)據(jù)僅僅是制氫過(guò)程中所產(chǎn)生的CO2排放量，在LCA 評(píng)價(jià)模式下，制氫原材料的開(kāi)采、運(yùn)輸，制氫后的提純、壓縮和儲(chǔ)運(yùn)環(huán)節(jié)，以及基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)環(huán)節(jié)排放的CO2也必須考慮。其中，儲(chǔ)運(yùn)方式影響很大，不同的儲(chǔ)運(yùn)方式排放的CO2有所不同，本文以高壓氣態(tài)儲(chǔ)氫方式、20 MPa 長(zhǎng)管拖車(chē)運(yùn)氫為基礎(chǔ)計(jì)算CO2排放[15]。此外，除了電解水制氫的純度較高以外，其它3種方法制氫的雜質(zhì)含量較高，需要經(jīng)過(guò)多次提純后才能應(yīng)用，這也需要消耗一定的能源和氫氣損失，間接造成CO2的排放量增加。這里需要指出的是如采用CCUS 技術(shù)后，其制氫過(guò)程中的CO2會(huì)大大減少，但是其它相關(guān)環(huán)節(jié)所產(chǎn)生的CO2排放依舊不變。

電解水制氫效率較高，一般為75%～85%，制取單位氫氣總耗電量為50～55 kW·h（本文取耗電量50 kW·h，按80%效率計(jì)算），此外，制取單位氫氣需要消耗純水量為9 kg。雖然電解水制氫的純度較高，再提純過(guò)程耗能較少可以忽略不計(jì)，但是在壓縮、儲(chǔ)運(yùn)環(huán)節(jié)仍需要消耗一定的能量。

目前，單位氫氣在原材料開(kāi)采、提煉、運(yùn)輸，以及制氫后提純、壓縮、儲(chǔ)運(yùn)的各個(gè)過(guò)程中所產(chǎn)生的CO2暫無(wú)準(zhǔn)確數(shù)據(jù)，但是上述過(guò)程的整體數(shù)值可根據(jù)單位電功率電解所得到的氫被加注到FCV 車(chē)輛上，僅能產(chǎn)生電量為0.3 kW·h[16]用于驅(qū)動(dòng)電機(jī)的實(shí)際數(shù)值進(jìn)行推導(dǎo)。

設(shè)定電解水制氫的效率為80%，PEMFC 燃料電池的系統(tǒng)效率為45%，則在壓縮、儲(chǔ)運(yùn)過(guò)程的效率為85%（實(shí)際數(shù)值為83.3%），則單位電功率電解所得到的氫被輸送到FCV 車(chē)輛上，在壓縮、儲(chǔ)運(yùn)過(guò)程中需要消耗的能量折合成電量為0.12 kW·h，則單位氫氣在提純、壓縮、儲(chǔ)運(yùn)過(guò)程中需要消耗的電量為5.825 kW·h（以1 kg 氫氣理論上可產(chǎn)生33 kW·h 計(jì)算）。對(duì)于采用化石原料制氫由于還有原材料開(kāi)采、提煉、運(yùn)輸和氫氣提純過(guò)程，這些過(guò)程的CO2排放量占比為20%[17]計(jì)算（參考汽油制取過(guò)程），則化石原料制氫在原材料開(kāi)采、提煉、運(yùn)輸，以及制氫后提純、壓縮、儲(chǔ)運(yùn)的各個(gè)過(guò)程中需要消耗電量為7.28 kW·h，這些電所產(chǎn)生的CO2按照2021 年中國(guó)的電力構(gòu)成可折算出CO2排放量。

按照上述制氫總量比例、每種制氫方式的CO2排放量以及過(guò)程損耗，按4種模式計(jì)算將單位氫氣輸加注到FCV車(chē)輛所產(chǎn)生的CO2排放量如表5所示，4種模式如下。

表5 LCA評(píng)價(jià)下不同制氫方式所產(chǎn)生的CO2排放量 kg

（1）按照國(guó)內(nèi)目前不同制氫方式所占的比例計(jì)算CO2排放量，并采用現(xiàn)有的電力構(gòu)成方式計(jì)算其在開(kāi)采、提純、壓縮和儲(chǔ)運(yùn)過(guò)程的CO2排放量，2 者之和為最終的CO2排放量。

（2）按照國(guó)內(nèi)目前不同制氫方式所占的比例計(jì)算CO2排放量，但對(duì)于化石材料制氫增加CCUS方式，并采用現(xiàn)有的電力構(gòu)成方式計(jì)算其在開(kāi)采、提純、壓縮和儲(chǔ)運(yùn)過(guò)程的CO2排放量，2者之和為最終的CO2排放量。

（3）按照國(guó)內(nèi)目前的不同發(fā)電模式比例所獲得電能，僅采用電解水的方式制氫，并采用現(xiàn)有的電力構(gòu)成方式計(jì)算其在壓縮、儲(chǔ)運(yùn)過(guò)程的CO2排放量，2 者之和為最終的CO2排放量。

（4）全部采用綠能+核能所產(chǎn)生的電能，并采用電解水的方式制氫，并全部采用綠能和核能的電力進(jìn)行壓縮、儲(chǔ)運(yùn)等過(guò)程，2者之和為最終的CO2排放量。

3 不同動(dòng)力總成的乘用車(chē)CO2排放量

3.1 計(jì)算對(duì)象、數(shù)據(jù)來(lái)源和系數(shù)

隨著車(chē)用新能源技術(shù)的發(fā)展，動(dòng)力總成也由傳統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)（Internal Combustion Engine,ICE）向純電動(dòng)化多種模式發(fā)展。目前車(chē)用動(dòng)力總成可分為6 種動(dòng)力：傳統(tǒng)動(dòng)力汽車(chē)（Internal Combustion Engine Vehicle,ICEV）、混合動(dòng)力汽車(chē)（Hybrid Electric Vehicle,HEV）、插電式混合動(dòng)力汽車(chē)（Plug-in Hybrid Electric Vehicle,PHEV）、純電動(dòng)汽車(chē)（Battery Electric Vehicle,BEV）和氫燃料電池汽車(chē)（Fuel Cell Vehicle,FCV）、氫內(nèi)燃機(jī)汽車(chē)（Hydrogen Internal Combustion Engine Vehicle，HICEV）。在LCA 評(píng)價(jià)模式下，對(duì)這6 種動(dòng)力乘用車(chē)在使用過(guò)程中所產(chǎn)生的CO2排放量進(jìn)行計(jì)算。在計(jì)算時(shí)，僅考慮以下車(chē)型及使用工況：

（1）僅對(duì)小型乘用車(chē)進(jìn)行計(jì)算，不考慮大型公交車(chē)、商用車(chē)的使用；

（2）不同軸距車(chē)型（從A00級(jí)到C級(jí)）；

（4）不同使用工況（NEDC、城市、高速和綜合）的對(duì)比；

（5）不同使用環(huán)境（常溫狀態(tài)和冬季寒冷環(huán)境）。

各種車(chē)型典型的油耗和電耗均來(lái)自公開(kāi)發(fā)表的數(shù)據(jù)，但這些數(shù)據(jù)目前絕大部分都是在NEDC 循環(huán)下所測(cè)量和計(jì)算的數(shù)據(jù)，其能耗與實(shí)際值偏低。所以在計(jì)算實(shí)際使用油耗和電耗過(guò)程中一般在NEDC 的基礎(chǔ)上按照一定的系數(shù)進(jìn)行增加,由于實(shí)際能耗與車(chē)重、風(fēng)阻系數(shù)、動(dòng)力系統(tǒng)、輪胎、使用環(huán)境、工況、駕駛習(xí)慣都相關(guān)，所以這些系數(shù)只是一個(gè)平均估算數(shù)值。

3.2 車(chē)輛的計(jì)算模型

3.2.1 ICEV

對(duì)于以汽油發(fā)動(dòng)機(jī)為主的傳統(tǒng)動(dòng)力ICEV 以及HEV，在車(chē)輛使用過(guò)程中不消耗電能，只消耗汽油燃料，在計(jì)算CO2的排放量時(shí)，1 L 汽油完全燃燒產(chǎn)生CO2排放量為2.3 kg，在LCA評(píng)價(jià)模式下，汽油的開(kāi)采、提煉以及運(yùn)輸過(guò)程的CO2排放量占比為20%[17]。其計(jì)算公式如式（1）～式（4）。

式中：

Fcity為城市工況實(shí)際油耗；

Fhighway為高速工況實(shí)際油耗；

策略：判斷通電螺線管中的電流方向或N極、S極，應(yīng)根據(jù)“安培定則”和“異名磁極相互吸引”的特點(diǎn)，用右手握住螺線管，使四指彎曲與電流方向一致，那么大拇指所指的那一端是通電螺線管的N極。

FSW為綜合加權(quán)油耗；

FNEDC為官方NEDC循環(huán)油耗；

CFICE為燃油車(chē)輛在LCA 模式評(píng)價(jià)綜合工況的CO2排放量。

3.2.2 HEV及ICEV+48V

對(duì)于HEV，其油耗對(duì)比ICEV 最高可降低28%[18]，對(duì)于采用48 V 技術(shù)的弱混車(chē)輛其油耗一般比ICEV 降低5%～10%，計(jì)算時(shí)取值7%[18]。計(jì)算公式如式（5）、式（6）：

式中CFHEV為HEV 在LCA 模式評(píng)價(jià)綜合工況的CO2排放量；CFICEV+48V為ICEV+48 V在LCA模式評(píng)價(jià)綜合工況的CO2排放量。

3.2.3 PHEV

PHEV 包括2 種驅(qū)動(dòng)方式：電機(jī)驅(qū)動(dòng)和內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)。由于PHEV 使用多變靈活、情況復(fù)雜，其能耗介于BEV 和HEV 之間，本文不進(jìn)行具體的計(jì)算，但是要指出的是，由于車(chē)整備質(zhì)量較大和ICE 動(dòng)力偏小的原因，如僅使用電驅(qū)動(dòng)方式，其電耗要比BEV 略高。如僅使用ICE驅(qū)動(dòng)方式，其油耗也比傳統(tǒng)的ICEV略高。

3.2.4 BEV

對(duì)于BEV，雖然電耗也同樣來(lái)自于官方公布的NEDC循環(huán)測(cè)試下電耗數(shù)據(jù)，但是在計(jì)算實(shí)際的電耗時(shí)，還需要考慮充電效率（慢充為93%～94%、快充88%）和能量回收因素。由于BEV車(chē)輛在冬季低溫下的乘員艙采暖耗電、電池低溫加熱耗電及電池自身低溫?fù)p耗，導(dǎo)致了BEV在不同的使用環(huán)境溫度對(duì)實(shí)際的電耗差別很大，因此計(jì)算分為常溫和低溫（-15 ℃以下）2種工況進(jìn)行。此外，由于高速工況下車(chē)輛風(fēng)阻的增大、電驅(qū)系統(tǒng)效率下降，以及能量回收很少的原因，也導(dǎo)致了BEV高速工況下電耗較高。而對(duì)于日常的電池自放電損耗，由于數(shù)值很低（1%以下）而不考慮。其計(jì)算公式如式（7）～式（14）：

常溫工況下：

對(duì)于冬季低溫工況：

式中：

Pcity為城市工況實(shí)際電耗；

Phighway為高速工況實(shí)際電耗；

PSW為綜合加權(quán)電耗；

PNEDC為官方NEDC循環(huán)電耗；

CP為BEV在LCA模式評(píng)價(jià)綜合工況的CO2排放量；

η為充電效率，取值94%；

β2021為2021年每生產(chǎn)1 kW·h電的CO2排放量。

3.2.5 FCV

FCV 是使用高壓儲(chǔ)氣瓶中的氫與空氣中的氧通過(guò)燃料電池產(chǎn)生電能，并以電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)車(chē)輛。由于目前投入市場(chǎng)應(yīng)用的車(chē)型極少，本文以豐田第1 代Mirai(A 級(jí)車(chē))和第2 代Mirai(B 級(jí)車(chē))進(jìn)行計(jì)算，同樣在實(shí)際使用中考慮其實(shí)際的氣耗，由于該車(chē)未在中國(guó)國(guó)內(nèi)銷(xiāo)售，表中所列出的續(xù)駛里程為在WLTC 測(cè)試工況下數(shù)據(jù)，由于其更接近實(shí)際應(yīng)用數(shù)值，故系數(shù)偏小，而且第2 代Mirai 車(chē)由于電堆效率的提升，其氫耗也有所下降。計(jì)算公式如式（15）～式（18）：

式中：

Hcity為城市工況下FCV氫氣耗氣量；

Hhighway為高速工況下FCV氫氣耗氣量；

Hsw為綜合加權(quán)FCV氫氣耗氣量；

HWLTC為官方WLTC循環(huán)氣耗；

CH為FCVLCA 模式評(píng)價(jià)下綜合工況的CO2排放量；

γ2021為2021年加注單位氫氣的CO2排放量。

對(duì)于FCV的CO2排放計(jì)算，按4種模式進(jìn)行計(jì)算：

（1）現(xiàn)有各種不同制氫比例下制氫+使用現(xiàn)有電力構(gòu)成模式儲(chǔ)運(yùn)；

（2）現(xiàn)有各種不同制氫比例下制氫+CCUS+使用現(xiàn)有電力構(gòu)成模式儲(chǔ)運(yùn)；

（3）現(xiàn)有電力構(gòu)成模式下全部使用電解方法制氫+使用現(xiàn)有電力構(gòu)成模式儲(chǔ)運(yùn)；

（4）綠電+核能電力模式下電解制氫+綠能（+核能）模式下儲(chǔ)運(yùn)。

第2代Mirai在美國(guó)實(shí)際使用的數(shù)值為：城市工況氫耗為1.08 kg/100 km，高速工況氫耗為1.02 kg/100 km，綜合工況氫耗為1.06 kg/100 km。

3.2.6 HICEV

對(duì)于使用氫作為燃料的ICE，也要考慮氫的逃逸、制氫過(guò)程的電能消耗，這些都與FCV 相同，但是由于ICE 的效率偏低（同現(xiàn)有ICE 熱效率為39%，低于現(xiàn)有PEMFC 的綜合效率45%），且沒(méi)有具體車(chē)型投入市場(chǎng)銷(xiāo)售，缺乏足夠的數(shù)據(jù)支持，本文不做計(jì)算。

3.3 計(jì)算結(jié)果

根據(jù)上述公式計(jì)算綜合工況結(jié)果見(jiàn)表6～表9。由于在相同類(lèi)型的車(chē)輛中，不同廠家的車(chē)輛油耗和電耗均有所不同，所以只是選取了一些典型車(chē)型進(jìn)行計(jì)算。

表6 為ICEV 車(chē)型，并以此為基礎(chǔ)計(jì)算ICEV+48V以及HEV 的CO2排放量，表7 為BEV 車(chē)型CO2排放量，表8 和表9 分別為豐田Mirai 一代和二代車(chē)型的CO2排放量，表10 為綜合對(duì)比數(shù)據(jù)。圖3 和圖4 是以表10 計(jì)算結(jié)果得出的對(duì)比曲線。以上數(shù)據(jù)均為實(shí)際綜合工況。

圖3 A級(jí)車(chē)不同動(dòng)力總成CO2排放量（綜合工況）

圖4 B級(jí)車(chē)不同動(dòng)力總成CO2排放量（綜合工況）

表6 LCA評(píng)價(jià)下不同系列的ICEV、HEV及ICEV+48 V CO2排放量

表7 LCA評(píng)價(jià)下不同系列的BEV CO2排放量

表8 Mirai車(chē)（1代，A級(jí)車(chē)）不同制氫方式CO2排放量

表9 Mirai車(chē)（2代，B級(jí)車(chē)）不同制氫方式下的CO2排放量

表10 不同動(dòng)力總成乘用車(chē)CO2排放量綜合對(duì)比分析 kg/100 km

圖5 和圖6 為城市工況對(duì)比曲線，圖7 和圖8 為高速工況對(duì)比曲線。

圖5 A級(jí)車(chē)不同動(dòng)力總成CO2排放量（城市工況）

圖6 B級(jí)車(chē)不同動(dòng)力總成CO2排放量（城市工況）

圖7 A級(jí)車(chē)不同動(dòng)力總成CO2排放量（高速工況）

圖8 B級(jí)車(chē)不同動(dòng)力總成CO2排放量（高速工況）

4 結(jié)束語(yǔ)

從上述計(jì)算數(shù)據(jù)中可以看出，在LCA 評(píng)價(jià)模式下，在現(xiàn)有電能構(gòu)成模式和制氫、加氫模式下，不同類(lèi)型和級(jí)別的車(chē)型其CO2排放量均不同：

（1）在綜合工況下，對(duì)于A級(jí)PC車(chē)輛，BEV在常溫下使用其CO2排放對(duì)比同級(jí)別的HEV 車(chē)可降低28%，相對(duì)于ICEV 可以降低48%；對(duì)于B 級(jí)PC 車(chē)輛，其降低CO2效果更大，相對(duì)于ICEV 可以降低57%。如果進(jìn)一步降低，需要提升綠電和核電在現(xiàn)有電能中的占比。

（2）在綜合工況下，如在低溫情況下使用，BEV 可比HEV 降低2%～17%的CO2排放量。隨著降低電池低溫?fù)p耗技術(shù)的進(jìn)步，BEV的CO2排放量將進(jìn)一步降低。

（3）在綜合工況下，對(duì)于FCV 車(chē)輛，如采用現(xiàn)有的制氫和儲(chǔ)運(yùn)方式，其CO2排放量比HEV 車(chē)型低10%，是純電動(dòng)車(chē)常溫下的1.5～1.6 倍。如采用現(xiàn)有的制氫+CCUS 和儲(chǔ)運(yùn)方式，其CO2排放量為現(xiàn)有BEV 常溫下使用CO2排放量的71%～78%。但隨著現(xiàn)有發(fā)電模式中綠電與核電占比的升高，其優(yōu)勢(shì)將逐漸降低，當(dāng)電能全部采用綠電和核電以后，F(xiàn)CV 車(chē)輛的CO2排放量將高于同級(jí)別的BEV車(chē)輛3倍以上。

（4）城市工況下，BEV在常溫下使用其CO2排放對(duì)比同級(jí)別的HEV 車(chē)可降低35%和46%；相對(duì)于ICEV可以降低53%和61%；在低溫下，CO2排放對(duì)比同級(jí)別的HEV 車(chē)可降低10%和25%，相對(duì)于ICEV 可以降低38%和49%。

（5）高速工況下，BEV在常溫下使用其CO2排放對(duì)比同級(jí)別的HEV 車(chē)可降低7%和22%；相對(duì)于ICEV 可以降低33%和44%；在低溫下，CO2排放對(duì)比同級(jí)別的HEV 車(chē)高出24%和4%，但相對(duì)于ICEV 可以降低11%和27%。

（6）隨著發(fā)電模式中綠電與核電占比的升高，當(dāng)電能全部采用綠電和核電以后，BEV 車(chē)輛的CO2排放量約為現(xiàn)有ICEV車(chē)輛的2%。

（7）在LCA 模式下，下一步將各種不同動(dòng)力系統(tǒng)車(chē)輛的全生命周期CO2排放量（包括回收過(guò)程、維修保養(yǎng)過(guò)程等的CO2排放量）與本文所提及的使用過(guò)程中CO2排放量相結(jié)合，計(jì)算不同動(dòng)力系統(tǒng)車(chē)輛在生命期內(nèi)不同使用里程的CO2排放量，并將研究的目標(biāo)車(chē)輛范圍擴(kuò)展到商用車(chē)領(lǐng)域。