基于生命周期評(píng)價(jià)純電動(dòng)中型貨車環(huán)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(píng)價(jià)純電動(dòng)中型貨車環(huán)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(xué)汽車學(xué)院，陜西 西安 710064；2.火箭軍工程大學(xué)一系，陜西 西安 710025）

文章基于GaBi建模軟件對(duì)某款純電動(dòng)中型貨車構(gòu)建了評(píng)價(jià)模型，利用此模型分析了該純電動(dòng)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(jié)果。研究結(jié)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(dòng)汽車在使用過程中不會(huì)產(chǎn)生污染，但由于我國電力供給中大部分是火力發(fā)電，在產(chǎn)生電力的過程中，會(huì)有大量污染物排放；因此，改善電力供給結(jié)構(gòu)，利用可再生能源發(fā)電，對(duì)于純電動(dòng)車輛的降排也有著重要意義。

純電動(dòng)；生命周期評(píng)價(jià)；中型貨車；全生命周期；節(jié)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(nèi)外油氣行業(yè)發(fā)展報(bào)告》指出，我國石油對(duì)外依存度已上升至69.8%。面對(duì)資源和環(huán)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(xué)者Onat，Nuri C等[1]采用主成分分析和生命周期評(píng)價(jià)相結(jié)合的方法，提出了一種適用于美國各州的電池電動(dòng)汽車生態(tài)效率分析的綜合框架；西里西亞工業(yè)大學(xué)Burchart- Korol，Dorota等[2]利用生命周期比較評(píng)估(LCA)，重點(diǎn)研究了電動(dòng)汽車電池充電所需電能的生產(chǎn)；湖南大學(xué)李娟[3]引入生命周期評(píng)價(jià)理論與方法，對(duì)電動(dòng)汽車是否真正節(jié)能減排進(jìn)一步討論。亦有學(xué)者對(duì)常見新能源汽車進(jìn)行生命周期評(píng)價(jià)，探索替代能源下的排放差異，但尚未有針對(duì)純電動(dòng)中型貨車的生命周期研究。

本文結(jié)合生命周期專用GaBi建模軟件，收集實(shí)際使用條件下的數(shù)據(jù)，建立了生命周期評(píng)價(jià)模型，基于該模型分析了純電動(dòng)中型貨車的排放情況，對(duì)排放較大的階段進(jìn)行分析。

1 評(píng)價(jià)對(duì)象與范圍確定

本文選用某款純電動(dòng)中型貨車作為評(píng)價(jià)對(duì)象，對(duì)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(bào)廢回收階段的生命周期的能耗與排放進(jìn)行分析，所選車型的具體參數(shù)為整備質(zhì)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(duì)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(guān)文獻(xiàn)[4-6]及GB/T24044-2008 （環(huán)境管理—生命周期評(píng)價(jià)—原則與框架）建立純電動(dòng)中型貨車在使用階段的生命周期評(píng)價(jià)模型的基本框架，如圖1所示：

圖1 純電動(dòng)中型貨車使用階段模型框架圖

3 影響評(píng)價(jià)

3.1 純電動(dòng)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(duì)整車建模結(jié)束后，可運(yùn)用GaBi軟件獲取能耗和排放物，對(duì)于能耗，本文不做重點(diǎn)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(dòng)中型貨車排放物最多的是CO2，主要是由于在整個(gè)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(chǎn)生了大量CO2。

3.2 特征化與歸一化

本文對(duì)純電動(dòng)中型貨車引用國際上普遍采用的CML2001的影響評(píng)價(jià)方法，對(duì)全球變暖潛值（GWP）、酸化潛值（AP）、水體富營養(yǎng)化潛值（EP）、光化學(xué)煙霧潛值（POCP）和臭氧層損耗潛值（ODP）五項(xiàng)影響指標(biāo)進(jìn)行分析，特征化結(jié)果如表2所示：

表2 純電動(dòng)中型貨車全生命周期環(huán)境影響特征化結(jié)果

對(duì)表2中的特征化結(jié)果運(yùn)用CML2001方法做歸一化和量化處理。歸一化基準(zhǔn)值來源于GaBi數(shù)據(jù)庫，權(quán)重來源于參考文獻(xiàn)[7]。歸一化基準(zhǔn)值和權(quán)重系數(shù)見表3：

表3 歸一化基準(zhǔn)值與權(quán)重系數(shù)

3.3 環(huán)境排放影響

經(jīng)過計(jì)算得到純電動(dòng)中型貨車的五種環(huán)境影響類型的歸一化和量化結(jié)果，見圖2：

圖2 生命周期各階段環(huán)境影響綜合值

由圖2可知，純電動(dòng)中型貨車的環(huán)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(chǎn)生的二氧化碳最多。整車裝配階段酸化潛值最高，主要是因?yàn)榧冸妱?dòng)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(chǎn)生了大量的酸化氣體SO2和氮氧化合物NOX。

4 結(jié)論

（1）純電動(dòng)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(dòng)中型貨車在使用階段的全球變暖潛值（GWP）最高，主要是因?yàn)槲覈鹆Πl(fā)電占比較大，因此改變電力獲取結(jié)構(gòu)對(duì)于純電動(dòng)中型貨車降排有重要意義。優(yōu)化電力結(jié)構(gòu)，促進(jìn)可再生能源獲取電力對(duì)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(dòng)汽車與燃油汽車動(dòng)力系統(tǒng)生命周期評(píng)價(jià)與分析[D].湖南大學(xué),2015.

[4] 朱昊,余卓平.燃料電池公交車電源配置生命周期評(píng)價(jià)優(yōu)化[J].同濟(jì)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)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(píng)價(jià)[N].北京航空航天大學(xué)學(xué)報(bào):1-7.

[6] 李彬.電動(dòng)汽車全生命周期能量損耗及環(huán)境評(píng)價(jià)[D].中原工學(xué)院,2018.

[7] 鄧南圣,王小兵.生命周期評(píng)價(jià)[M].北京:化學(xué)工業(yè)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

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1671-7988(2019)10-29-03

馬洋洋，本科，就讀于長安大學(xué)汽車學(xué)院車輛工程專業(yè)。

長安大學(xué)中央高校基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)資金資助，項(xiàng)目編號(hào)（300102229802）。