基于生命周期評價純電動中型貨車環境排放研究*

馬洋洋，郝斌，魯特剛，蔡夢偉

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基于生命周期評價純電動中型貨車環境排放研究*

馬洋洋1，郝斌1，魯特剛1，蔡夢偉2

（1.長安大學汽車學院，陜西 西安 710064；2.火箭軍工程大學一系，陜西 西安 710025）

文章基于GaBi建模軟件對某款純電動中型貨車構建了評價模型，利用此模型分析了該純電動中型貨車各生命周期階段的排放，并獲取了全生命周期的排放結果。研究結果表明：在全生命周期過程中，使用階段的排放物最多，且主要污染排放物為CO、NOX和SO2。雖然純電動汽車在使用過程中不會產生污染，但由于我國電力供給中大部分是火力發電，在產生電力的過程中，會有大量污染物排放；因此，改善電力供給結構，利用可再生能源發電，對于純電動車輛的降排也有著重要意義。

純電動；生命周期評價；中型貨車；全生命周期；節能減排

引言

在我國，25%的二氧化碳、60%以上的氮氧化物均來自汽車尾氣，并且是PM2.5的主要來源；此外，《2018年國內外油氣行業發展報告》指出，我國石油對外依存度已上升至69.8%。面對資源和環境的雙重壓力，研究替代能源汽車生命周期過程中的能源消耗及排放問題，就顯得尤為重要。

美國學者Onat，Nuri C等[1]采用主成分分析和生命周期評價相結合的方法，提出了一種適用于美國各州的電池電動汽車生態效率分析的綜合框架；西里西亞工業大學Burchart- Korol，Dorota等[2]利用生命周期比較評估(LCA)，重點研究了電動汽車電池充電所需電能的生產；湖南大學李娟[3]引入生命周期評價理論與方法，對電動汽車是否真正節能減排進一步討論。亦有學者對常見新能源汽車進行生命周期評價，探索替代能源下的排放差異，但尚未有針對純電動中型貨車的生命周期研究。

本文結合生命周期專用GaBi建模軟件，收集實際使用條件下的數據，建立了生命周期評價模型，基于該模型分析了純電動中型貨車的排放情況，對排放較大的階段進行分析。

1 評價對象與范圍確定

本文選用某款純電動中型貨車作為評價對象，對其從原材料獲取、零部件制造階段、整車裝配階段、使用階段、維修階段、報廢回收階段的生命周期的能耗與排放進行分析，所選車型的具體參數為整備質量10.3t、總行駛里程100000 Km、行駛范圍170Km和百公里電能消耗70Kw·h。

對于貨車排放物，本文僅研究CO2、CO、NOX、SOX、VOC、CH4、PM10、PM2.5。

2 模型建立

參考相關文獻[4-6]及GB/T24044-2008 （環境管理—生命周期評價—原則與框架）建立純電動中型貨車在使用階段的生命周期評價模型的基本框架，如圖1所示：

圖1 純電動中型貨車使用階段模型框架圖

3 影響評價

3.1 純電動中型貨車生命周期排放

表1 生命周期各階段能耗和排放表

對整車建模結束后，可運用GaBi軟件獲取能耗和排放物，對于能耗，本文不做重點研究，而排放物則考慮主要排放物，排放表詳見表1。

由表1可知，純電動中型貨車排放物最多的是CO2，主要是由于在整個生命周期過程中消耗了大量的電能，而我國的電能來源又主要是火電，因此，產生了大量CO2。

3.2 特征化與歸一化

本文對純電動中型貨車引用國際上普遍采用的CML2001的影響評價方法，對全球變暖潛值（GWP）、酸化潛值（AP）、水體富營養化潛值（EP）、光化學煙霧潛值（POCP）和臭氧層損耗潛值（ODP）五項影響指標進行分析，特征化結果如表2所示：

表2 純電動中型貨車全生命周期環境影響特征化結果

對表2中的特征化結果運用CML2001方法做歸一化和量化處理。歸一化基準值來源于GaBi數據庫，權重來源于參考文獻[7]。歸一化基準值和權重系數見表3：

表3 歸一化基準值與權重系數

3.3 環境排放影響

經過計算得到純電動中型貨車的五種環境影響類型的歸一化和量化結果，見圖2：

圖2 生命周期各階段環境影響綜合值

由圖2可知，純電動中型貨車的環境影響主要集中在使用階段，其次是整車裝配階段。其中使用階段的GWP潛值最高，即在使用過程產生的二氧化碳最多。整車裝配階段酸化潛值最高，主要是因為純電動貨車重量較大，裝配過程消耗了大量的化石能源以及電能，由此產生了大量的酸化氣體SO2和氮氧化合物NOX。

4 結論

（1）純電動中型貨車在使用階段的污染排放物最多，主要污染物排放為CO、NOX和SOX。

（2）純電動中型貨車在使用階段的全球變暖潛值（GWP）最高，主要是因為我國火力發電占比較大，因此改變電力獲取結構對于純電動中型貨車降排有重要意義。優化電力結構，促進可再生能源獲取電力對整車的生命周期影響也有改善作用。

[1] Onat, NC; Kucukvar, M;Afshar, S. Eco-efficiency of electric vehicles in the United States: A life cycle assessment based principal compon -ent analysis [J]. Journal of Cleaner Production, 2019,212: 515-526.

[2] Burchart-Korol, D; Jursova, S; Folega,P et al. Environmental life cycle assessment of electric vehicles in Poland and the Czech Repub -lic[J]. Journal of Cleaner Production, 2018,202: 476-487.

[3] 李娟.純電動汽車與燃油汽車動力系統生命周期評價與分析[D].湖南大學,2015.

[4] 朱昊,余卓平.燃料電池公交車電源配置生命周期評價優化[J].同濟大學學報(自然科學版),2018,46(10):1416-1420.

[5] 胡守信,李興虎.我國CNG/汽油兩用燃料汽車全生命周期評價[N].北京航空航天大學學報:1-7.

[6] 李彬.電動汽車全生命周期能量損耗及環境評價[D].中原工學院,2018.

[7] 鄧南圣,王小兵.生命周期評價[M].北京:化學工業出版社,2003: 234-235.

Study on Environmental Emission of Pure Electric medium truck based onLife cycle Assessment*

Ma Yangyang1, Hao Bin1, Lu Tegang1, Cai Mengwei2

（1.School of Automobile, Chang’an University, Shaanxi Xi'an 710064; 2.Rocket Force University of Engineering One Line, Shaanxi Xi'an 710025）

In this paper, we based on the GaBi modeling software, the evaluation model of a battery electric medium truck is constructed. By using this model, the emission of all the life cycle phases of the Pure electric medium truck is analyzed, and the emission results of the whole life cycle are obtained. The result of research shows that: in the whole life cycle, the emissions in the use phase are the most, and the main pollution emissions are CO, NOXand SO2. Although Battery Electric Vehicles will not produce pollution in the use process, there will be a large number of pollutants discharged in the process of generating electricity because most of the power supply in our country is thermal power generation.Therefore, improving the power supply structure and using renewable energy to generate electricity is also of great significance for the emission reduction of pure electric vehicles.

Pure Electric;Life cycle assessment;Medium truck;Whole life cycle;Energy-saving;Emission-reduction

10.16638/j.cnki.1671-7988.2019.10.011

U473.9

A

1671-7988(2019)10-29-03

U473.9

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1671-7988(2019)10-29-03

馬洋洋，本科，就讀于長安大學汽車學院車輛工程專業。

長安大學中央高校基本科研業務費專項資金資助，項目編號（300102229802）。