面向碳中和的新能源汽車全生命周期評價研究綜述及趨勢展望

陳軼嵩，蘭利波，郝卓，張春梅，邢云翔，蔡旭，羅耿，陳昊

（長安大學汽車學院，西安 710064）

最新數據表明，2021年中國石油消耗對外依存度達到72%，能源安全問題成為當今亟須解決的重要問題。為應對全球氣候變暖，我國政府承諾在2030 年前達到碳峰值，在2060 年前實現碳中和。面向碳中和的未來愿景，2021 年10 月24 日，國務院印發的《關于印發2030 年前碳達峰行動方案的通知》將交通運輸綠色低碳運動作為重點任務之一，明確到2030 年，當年新增新能源、清潔能源動力的交通運輸工具比例達到40%左右。同時，早在2015 年國務院出臺的《中國制造2025》中已將節能與新能源汽車作為十大重點發展領域之一；并且《新能源汽車產業發展規劃（2021-2035 年）》中提出，到2025 年實現新能源汽車新車銷售量達到汽車新車銷售總量20%左右的發展愿景。新能源汽車包括純電動汽車（Battery Electric Vehicle，BEV）、混合動力汽車（Hybrid Electric Vehicle，HEV）和燃料電池汽車（Fuel Cell Vehicle，FCV），分別以電能和氫能為主要能源的BEV 和FCV 使用過程具有零排放的優勢，但考慮電能和氫能的來源，同時考慮車輛的原材料獲取和制造時，BEV和FCV 相對于傳統燃油車（Internal Combustion Engine Vehicle，ICEV）是否節能減排是一個值得研究的課題。生命周期評價方法（Life Cycle Assessment，LCA）可以系統、詳細地解決這一科學問題，全生命周期評價的結構圖如圖1所示。

圖1 全生命周期評價結構圖

本文從全生命周期理論出發，系統介紹國內外汽車全生命周期評價方法研究現狀，總結梳理了國內外BEV、HEV 和FCV 的全生命周期評價研究進展，BEV生命周期評價從整車不同階段對比、不同鋰電池對比、鋰電池梯次利用及報廢回收3 個方面進行了總結，FCV 生命周期評價從整車及關鍵因子、不同氫能路徑和燃料電池系統3 個方面進行了總結，歸納了我國新能源汽車生命周期評價現存問題，基于現存問題對新能源汽車生命周期評價發展方向進行了前瞻性研究，最后為汽車生命周期降低碳排放提供意見。

1 新能源汽車全生命周期評價方法

中國標準GB/T 24040—2008 等同國際標準ISO 14040：2006《環境管理生命周期評價原則與框架》，生命周期評價定義為“對一個產品系統的生命周期中輸入、輸出及其潛在環境影響的匯編和評價”。生命周期評價的主要步驟為目的與范圍的確定、清單分析、影響評價和結果解釋4 個階段。

汽車全生命周期評價的主體思路是從汽車原材料獲取、制造裝配、運行使用、關鍵部件二次利用到報廢回收過程中的生命周期影響，如圖2 所示。汽車全生命周期評價研究開展的過程是搜集匯總不同動力類型汽車所涉及到材料開采、部件制造和燃料生產使用清單數據，綜合得出不同動力類型汽車的環境影響情況，并根據影響結果總結評價意見。汽車全生命周期評價為汽車產品的綠色生態開發與優化、汽車企業制定戰略規劃和政府制定標準政策提供有力的技術支撐，為交通運輸領域實現碳達峰碳中和行動方案的制定提供參考意見。

圖2 汽車生命周期評價主體思路

圍繞汽車生命周期評價方法，國外許多學者主要聚焦碳排放和能耗研究，不同學者有不同的側重點和研究方向，國外主流研究現狀見表1。國內不同的部分研究團隊開展了新能源汽車全生命周期評價工作，在基礎數據、評價方法和評價案例方面存在差異，具體見表2。

表1 國外主流研究現狀

表2 國內主流研究現狀

2 國內外新能源汽車全生命周期評價研究進展

2.1 純電動汽車（BEV）

純電動汽車在使用運行過程具有零排放優勢，但考慮整車的制造、電能的來源時，純電動汽車生命周期的環境影響是否優于傳統燃油汽車是一個值得研究的科學問題。本文系統梳理了不同階段的BEV與ICEV 生命周期影響的對比研究結果，同時總結梳理了不同鋰電池全生命周期影響的對比、鋰電池梯次利用及報廢回收的研究進展。

2.1.1 整車不同階段對比

純電動汽車的全生命周期主要包含整車制造、使用和報廢回收階段。關于整車制造，QIAO Qinyu 等從不同部件、材料和能耗3 個維度比較了中國BEV 和ICEV 生產制造過程的全生命周期碳排放，生產BEV 的生命周期碳排放為15.0～15.2 t COeq，比生產ICEV 的10.0 t COeq 高50%，主要原因是鋰電池的制造；SHAFIQUE 等研究發現，在中國、美國和德國的所有選定類別中，鋰電池制造對整車制造的生命周期環境影響比例均超過45%。關于整車的使用，HELD 等重點研究使用階段對BEV 全生命周期評價的環境影響，研究發現，規則和可預測的移動需求模式和較高的車輛利用率是環保部署BEV 的有利條件；SHAFIQUE等采用當前和未來的電力混合情景，對10 個選定國家的BEV 生命周期進行了比較分析，清潔能源的使用可以在全球范圍內減少對環境的影響和減緩氣候變化。

關于BEV 的從搖籃到墳墓的全生命周期評價，QIAO Qinyu 等研究發現，2015 年中國BEV 全生命周期碳排放量約為41 t COeq，比ICEV 低18%，由于電力的碳排放因子降低，到2020年該值將下降到34.1 t COeq；WU Zhixin 等計算比較了2010 年、2014 年和2020 年BEV 和ICEV 的生命周期碳排放，發現隨著電力結構的優化、發電技術的進步和熱電聯產規模擴大，到2020 年BEV 相對于 ICEV 的生命周期碳排放降低 13.4%；BURCHART等研究發現，波蘭和捷克當前和未來BEV 的碳排放均低于ICEV，但BEV 引起的酸化、富營養化和人體毒性高于ICEV；SISANI等研究發現，BEV 的生命周期碳排放量相比于ICEV較低，為100～200 g COeq?km，但淡水富營養化和淡水生態毒性排放較高；TAGLIAFERRIA 等研究發現，基于歐洲鋰電池技術的兩種制造模型下的BEV 全生命周期的碳排放分別為110 和120 g COeq ?km，均低于ICEV 的160 g COeq ?km。SOUZA 等評估和比較巴西的ICEV 和BEV 的全生命周期環境影響。YU Ang等基于中國實際生產數據，對一輛ICEV 和兩輛磷酸鋰（LFP）和三元鋰（NCM）電池驅動的BEV 進行了生命周期評價，情景分析考慮了電力結構和電池能量密度。趙子賢等分析了中國不同省份私人BEV 生命周期碳排放減排潛力和關鍵影響因子。CORREA 等從油井到車輪分析的基礎上，提出了一種利用多物理指標比較5 種城市客車動力系統能源和環境性能的新方法。BEV 與ICEV 生命周期碳排放量對比見表3。

表3 BEV與ICEV生命周期碳排放量對比/g CO2 eq?km-1

綜上分析可知，BEV生產制造過程的生命周期碳排放總體上高于ICEV，主要原因是鋰電池制造過程的高碳排放，其使用階段的生命周期碳排放高度依賴于電網結構的清潔程度，其從搖籃到墳墓的全生命周期碳排放量要低于ICEV。因此，動力電池制造技術的進步、電網結構可再生能源成分的比例的提高以及熱電聯產的規模化發展都是降低BEV生命周期碳排放的關鍵措施。

2.1.2 不同鋰電池對比

根據上文分析可知，鋰電池的生產制造是影響BEV生命周期碳排放的主要因素。量化對比不同鋰電池從材料獲取、制造、使用到報廢的全生命周期的環境影響是重要的研究課題。SUN Xin等收集了2017 年到2019 年兩家中國領先的鋰電池供應商、兩家領先的正極材料生產商和兩家電池回收公司的清單數據，量化評估了NCM 的生命周期環境影響，發現材料制備階段對鋰電池生命周期的貢獻最大，其中正極材料、變形鋁和電解質是主要貢獻者，真空干燥和包衣干燥是兩個主要的工序。KIM 等基于材料清單和來自電池行業的原始數據量化評估了福特福克斯BEV 中使用的NCM/錳酸鋰（LMO）電池組的全生命周期碳排放，24 kW?h的電池的從搖籃到大門的碳排放量為3.4 t COeq，即140 kg COeq?kW?h，其中電池制造是碳排放的關鍵因素，占比45%。CUSENZA 等研究了以LMO 和NCM 為復合正極材料，不僅在NMC 和LMO 正極的高性能和低性能之間取得了良好的折中，同時表現出了良好的環境性能。殷仁述等的研究構建包括重置和二次使用階段在內的純電動客車用鈦酸鋰電池全生命周期評價模型，計算得出每kW?h 鈦酸鋰電池全生命周期碳排放為1 860 kg COeq。

MARQUES 等比較評估了LMO和LFP電池的生命周期能耗和碳排放量，重點考慮了不同運行條件下的電池容量衰減問題，電池制造和使用分別考慮了不同區域制造工藝和電網結構的差異，研究發現，LFP 電池的運行性能優于LMO 電池，且在整個BEV使用壽命內所需的電池數量較少；但LFP電池的生命周期影響高于LMO 電池，這主要是由于制造影響較大。SHU Xiong 等對比評價了LFP 和NCM 電池的生命周期環境影響，研究發現，LFP 生產階段更環保，而NCM 電池在應用和運輸階段更環保；從整個生命周期視角來看，LFP 比NCM 更環保；此外，由于質量較大，LFP 電池在用于能量存儲時可能會獲得更大的環境效益。HAO Han 等的研究構建了中國動力電池生產過程清單數據并量化其生命周期碳排放量，結果表明，28 kW?h 的LFP、NCM 和LMO 電池生產時的碳排放量分別為3061、2912 和2705 kg COeq，動力電池正極材料的生產過程產生的碳排放比例較高。不同鋰電池生命周期碳排放量如圖3所示。

圖3 不同鋰電池生命周期碳排放量

綜上可知，當前流行的動力電池各有千秋，難以判斷哪種電池更具優勢。總體來看，電池的正極活性材料的制備是動力電池生產過程的碳排放的主要影響因素，電力結構的清潔程度是影響電池使用的碳排放的重要因素。因此，提升動力電池制備技術和發展可再生的清潔能源有助于提升動力電池及整車的環境效益。

2.1.3 鋰電池梯次利用及報廢回收

當鋰電池的容量降低20%～30%時便不再滿足BEV的要求，車用廢舊電池的處理方式主要包括再制造、梯次利用、回收、直接報廢。

為應對車用廢舊鋰電池環境威脅和電池組件供應風險，XIONG Siqin 等的研究量化分析了NCM 電池再制造的環境影響及成本，發現電池再制造的能耗與排放分別降低8.55% 和6.62%。ALFARO 等提出了一種可用于再制造的BEV 鋰電池拆卸過程設計模型，該模型能以最小的環境影響獲得最大的經濟效益。雖然廢舊動力電池再制造可以降低40%的成本，但當前動力電池的再制造沒有大規模應用。

關于廢舊電池的梯次利用研究，AHMADI等研究了鋰電池從生產、一次利用、再制造、二次利用到報廢的全生命周期的環境影響，二次利用的場景為靜態儲能系統，研究發現，通過延長BEV鋰電池的壽命，以及利用好非高峰低成本清潔電力或間歇式可再生能源，汽車電氣化降低碳排放的效益更顯著。CUSENZA 等研究了一個由BEV退役的廢舊鋰電池制造的電池儲能系統、一個20 kW 光伏電站和電網組成的系統，該系統提供現有的接近為凈零的住宅建筑所需的電能（25 kWh/年）。為解決二次利用電池是否比新電池好以及二次利用電池是否會為不同靜態應用場景提供相似的碳排放的問題，KAMATH 等比較了美國住宅屋頂光伏儲能、公共服務級光伏固定和公共服務級調峰3 種儲能應用中使用再利用電池和新鋰電池的全生命周期碳排放，共41 個場景。在考慮的應用中，與新的鋰電池相比，再利用電池降低了7%～31%的碳排放，在公共服務級的應用中降低得更多。BOBBA等從生命周期評價的角度研究廢舊電池用于住房建筑的環境效益，發現動力電池二次利用可以增加住宅的光伏自耗。SUN Bingxiang等將回收的鋰電池再利用，構建了一個3 MW×3 h 的電池儲能系統，用于電力負荷調峰。賈志杰等的研究構建了兩個應用場景，其中直接應用場景包括LFP 儲能電池生產制造、直接應用和回收再生3 個階段，其中梯次利用場景包括LFP 動力電池生產制造、電動汽車應用、測試篩分、不合格電池回收、梯次應用和回收再生6 個階段。研究發現，將退役的LFP 動力電池應用于通信基站儲能領域，比使用原生LFP 儲能電池可減少18.98%的總環境影響，環境優勢較為明顯。

關于鋰電池的回收及報廢，不同學者研究總結了鋰電池的火法、濕法、生物濕法和直接回收的環境效益和經濟效益。HAO Han 等的研究基于2025 年的案例建立的數據庫比較了BEV 在完全回收和不回收兩種情況下的碳排放情況，BEV生產過程中存在和不存在循環利用的碳排放分別為9.8和14.9 t COeq，表明通過循環利用可以減少34%的碳排放。徐建全等的研究重點考慮了回收過程的ICEV和BEV的生命周期評價。

綜上可知，BEV 的鋰電池達不到整車要求時，首先應考慮的是鋰電池的二次利用，可考慮應用到家庭住宅、通信基站和電力調峰等靜態儲能系統，也可探索在低速電動車上應用，以實現BEV 全生命周期環境效益最大化。鋰電池二次利用要面臨安全問題、評估方法、篩選和重組等技術挑戰，標準化、大數據和云計算等先進技術的發展將促進鋰電池二次利用和回收產業化。

2.2 氫燃料電池汽車（FCV）

氫燃料電池是一種以電化學方式將燃料與氧化劑的化學能轉換為電能的能源轉換裝置。氫能作為二次能源，具有來源廣泛、終端零排放的突出優勢，更可作為理想的能源互聯媒介，將棄風、棄電進行高效利用并存儲，在能源結構中擁有重要的戰略地位。氫燃料電池汽車的發展近年來受到國家和行業的高度重視，2019年政府工作報告中提出了“推動加氫設施建設”的任務部署；2020年9 月，五部委發布《關于開展燃料電池汽車示范運行的通知》，示范內容聚焦技術創新，找準應用場景，構建完整產業鏈；2022 年3 月，國家發展改革委和能源局聯合印發《氫能產業發展中長期規劃（2021-2035）》，明確氫能是構建綠色低碳產業體系、打造產業轉型升級的新增長點。截至2021 年10月底，新能源汽車國家檢測與管理平臺累計接入全國燃料電池汽車6 910 臺，燃料電池汽車發展駛入快車道。

燃料電池汽車使用過程具有零排放的突出優勢，但是FCV的制造過程及氫能的制取、儲運等過程伴隨著污染物的排放，因此，從FCV全生命周期視角來看，其是否具有良好的環境效益是一個值得研究的科學問題。國內外學者圍繞這一科學問題，從不同氫能路徑、不同應用場景、不同關鍵因子著手，分析對比FCV生命周期能源消耗和污染物排放情況。FCV 生命周期評價總體分為燃料循環和車輛循環，燃料循環包含氫能的制取、運輸、儲存等環節，車輛循環包括材料的獲取、零部件制造、整車裝配、運行使用、報廢回收5個階段。

2.2.1 整車及關鍵因子

關于FCV 整車生命周期評價，BAUER 等在考慮了車輛參數設置的一致性和對未來技術進步的基礎上，提出了一種基于新型集成車輛仿真框架的比較生命周期評價模型，分析了傳統、混合汽油、柴油和天然氣汽車以及BEV 和FCV 的生命周期環境影響。BENITEZD 等重點研究了儲氫罐中碳纖維的制造工藝清單數據和對FCV生命周期環境影響，碳纖維制造工藝的改進使制造儲氫罐的碳排放由原來的5.6 t COeq降低為3.0 t COeq，FCV的生命周期碳排放量由150 g COeq?km降低為90 g COeq?km。AHMADI 等研究了4 種行駛工況、燃料電池衰減和制動能量回收對FCV全生命周期碳排放和燃油經濟性的影響，結果表明，高速公路工況的生命周期碳排放最低，燃料電池衰減對FCV 平均燃油經濟性的負面影響為23%，制動能量回收可以提高燃油經濟性。LI Mengyu 等特別關注了車輛熱負荷對BEV 和FCV 的從油井到車輪性能的影響，在考慮車輛座艙熱負荷時，以天然氣為能源的FCV在總能源消耗和碳排放方面優于所有BEV。LIU Feiqi 等以FCV 未來的銷量情況和制氫的碳排放因子兩個關鍵因素構建了5 個情景來評估FCV對中國道路車隊碳排放的影響。在最樂觀的情景下，整個車隊產生的碳排放將比沒有FCV的情景減少13.9%，重型貨車碳排放將減少近20%。

考慮到區域差異，AHMADI 等對加拿大4個省由ICEV 轉變為FCV 的環境影響和經濟成本進行了分析。BEKEL 等對比和分析了德國的FCV和BEV 的環境影響和成本。LEE 等研究了美國燃料電池客車的生命周期環境影響和經濟性。IANNUZZI 等對阿根廷的傳統柴油客車和燃料電池客車進行了生命周期排放對比分析。

綜上可知，氫燃料電池汽車的行駛工況、燃料電池衰退、車輛熱負荷、制氫碳排放因子、電力結構、區域發展條件等因素是影響FCV生命周期碳排放的關鍵因子，聚焦突破關鍵因子的關鍵核心技術是提升氫燃料電池汽車環境效益的重要手段。

2.2.2 不同氫能路徑

國內外學者分析了基于不同氫能路徑的FCV全生命周期評價研究。HAO Han 等利用生命周期評價的方法對比分析了北京客車的19 種不同的氫能路徑的能耗與碳排放情況，研究發現，基于混合電網電解水制氫擁有最高的碳排放，為3 100 g COeq?km；氯堿工業副產氫最低，為80 g COeq?km。孔德洋等研究了風能、混合電網和光伏發電制氫對FCV全生命周期的影響。研究發現，風能發電氫能路徑的碳排放最低，為60 g COeq?km。YOO 等對比分析了以甲烷蒸汽重整（SMR）、焦爐氣提純、石腦油裂解、電解水等制氫方式為基礎的7 種氫能路徑的碳排放量，為50.7～388.0 g COeq?km。SIMONS 等考慮了SMR、煤氣化、混合電網發電制氫、光伏發電制氫等不同氫能路徑，研究發現，與ICEV 相比，使用光伏發電的電解水制氫可以減少約40%的碳排放，而使用歐洲平均混合電力的電解水制氫可以增加約80%的碳排放。林婷等研究了電解水制氫、SMR、煤氣化、焦爐煤氣提取氫和生物質氣化5 種制氫方式。WANG Qun 等利用從油井到車輪分析了12 條氫能路徑的碳排放情況，發現使用可再生電力電解水的HFCV 表現最好，為31 g COeq?km，而采用混合電解水的HFCV 表現最差，為431 g COeq?km。不同區域和不同氫能來源的FCV 和ICEV 的生命周期碳排放量見表4。由表4 可知，相比于ICEV，基于可再生清潔能源發電用于電解水制氫的FCV具有明顯的降低碳排放的效益，而基于混合電網的電解水制氫的FCV會產生較高的碳排放。

表4 不同區域和不同氫能路徑的FCV和ICEV的生命周期碳排放量/g CO2 eq?km-1

2.2.3 燃料電池系統

已有諸多學者對氫燃料電池系統開展了全生命周期評價研究，EVANGELISTI 等和SIMONS 等的研究構建并分析了質子交換膜、氣體擴散層、催化層、膜電極、輔電設備（Balance of Plant， BOP）、儲氫罐等的詳細清單數據，為燃料電池系統生命周期的評估提供了數據基礎。關于燃料電池系統生命周期的評價，MIOTTI等考慮關鍵技術參數的進步并構建2015 年和2030 年的情景，發現燃料電池系統生命周期碳排放從3.8 t COeq 降低到1.6 t COeq。USAI 等發現燃料電池系統制造的生命周期碳排放為5.0 t COeq，其中燃料電池堆棧的催化層和儲氫罐的碳纖維是關鍵因素，總占比53%，同時隨著關鍵參數的變化，每kW 的燃料電池系統制造的碳排放由60 kg COeq 降低到30 kg COeq。陳軼嵩等以我國節能與新能源汽車技術路線圖2.0 為參考，量化預測燃料電池系統制造的生命周期碳排放結果為67 kg COeq?kW。燃料電池系統部件清單和碳排放情況見表5。

表5 燃料電池系統部件清單和碳排放情況/kg CO2 eq?kW-1

綜上可知，燃料電池系統生命周期碳排放的區間為36～112 kg COeq?kW，燃料電池堆棧的關鍵部件和儲氫罐的碳纖維是關鍵因素，提升燃料電池的性能以及降低關鍵部件的耗材有助于燃料電池系統的生命周期碳排放，進而提升FCV的環境效益。

2.3 混合動力汽車（HEV）

混合動力汽車主要分為常規混合動力汽車（HEV）、插電式混合動力汽車（Plug-in Hybrid Electric Vehicle， PHEV）和增程式混合動力汽車（Extend Range Electric Vehicle，EREV）。

關于PHEV 的生命周期評價研究中，SOUZA等評估和比較巴西的PHEV、ICEV 和BEV 的生命周期環境影響，考慮了燃料生產、發電和動力總成生產、車輛使用和動力總成報廢，研究發現，PHEV、ICEV 和BEV 的生命周期碳排放分別為242、291和151 g COeq?km。CUSENZA 等的研究以LMO 和NCM 為復合正極材料，對PHEV 鋰電池進行了生命周期環境評價。ANDERSSON等利用生命周期評價方法對比了HEV、PHEV和BEV 的生命周期碳排放情況，燃料考慮了化石燃料、第一代生物燃料和第二代生物燃料3 種情景，充電考慮了2020 年和2050 年的歐洲電力，研究發現，可再生燃料在減少生命周期碳排放潛力方面比低碳電力組合更大。YANG Lai等的研究對PHEV、ICEV 和BEV 的生命周期碳排放量和空氣污染物進行評估，發現PHEV 和BEV 的碳排放量、VOCs和NO的排放比ICEV 低，但其PM和SO比ICEV 高。PHEV 的PM和SO排放量分別是ICEV的1.8 倍 和1.5 倍。YUKSEL 等研 究 了 美 國PHEV 和ICEV 的生命周期碳排放，重點考慮了電力結構、環境溫度、車輛行駛里程數和不同的行駛工況。在紐約城市行駛工況，PHEV 相比于ICEV可以減少60%的生命周期碳排放。MILLO 等設計制造了一輛插電式混合動力輕型商用車，驗證了混合動力減少碳排放的良好效果。陳軼嵩等利用GABI 軟件對PHEV 進行了生命周期的評估。KANNANGARA 等為ICEV、 HEV、 PHEV、BEV 和FCV 開發了一個適應性生命周期評價框架，該框架考慮了車輛動力總成技術的進步、電力和燃料供應的變化。研究發現PHEV和HEV的生命周期碳排放低于ICEV，但高于BEV。CANDERLARESI等的研究比較了HEV、ICEV 和FCV 三款基于氫燃料的乘用車的生命周期環境性能，研究發現3款純氫汽車被認為是極好的脫碳解決方案，車輛基礎設施被確定為環境負擔的主要來源。

針對增程式混合動力汽車進行生命周期評價的研究相對較少，陳軼嵩團隊基于德國開發的生命周期評價專用軟件GABI，選取國內市場上的增程式電動汽車，建立全生命周期評價模型，從而對增程式電動汽車的節能減排績效進行研究。

3 我國新能源汽車生命周期評價現存主要問題

新能源汽車全生命周期評價是一項涉及多元素、多因子、多目標和跨產業的復雜系統工程，數據質量、系統邊界、功能單位和評價模型的不同都會導致評價結果產生差異。

3.1 與關鍵部件的技術進步深度耦合不足

從科學研究的角度看，新能源汽車生命周期評價與關鍵部件的關鍵核心技術進步交叉耦合程度不夠，如鋰電池機理研究和報廢回收關鍵技術與純電動汽車的生命周期評價的深度耦合，氫燃料電池機理研究、報廢回收與氫燃料電池汽車生命周期評價的深度耦合，智能網聯汽車關鍵技術的進步與新能源汽車生命周期評價的深度交叉融合等。

3.2 缺乏基于國家標準的評價體系

從評價結果可對比性看，生命周期評價的系統邊界存在多樣性，包含從搖籃到大門、從搖籃到墳墓、從油井到車輪、從搖籃到搖籃等不同的邊界，不同產品在不同邊界下的分析結果不具有可比性，當前亟須新能源汽車生命周期評價體系標準化，尤其在碳中和背景下，當前缺乏一套基于國家標準的新能源汽車生命周期碳排放評價體系。

3.3 缺乏指導科學決策的動態評價模型

影響新能源汽車生命周期的環境性能存在諸多動態因素，各動態影響因素之間相互耦合，牽一發而動全身，所以靜態生命周期評價模型對技術參數進步、區域發展條件差異和產品制造工藝多樣性的適應性較差。國內研究多停留在靜態評價模型而缺乏具有前瞻性、預測性的動態評價模型。唯有以汽車理論和環境工程理論為基礎，對前瞻性問題進行動態評價和研判，才能對各種技術所造成的環境影響進行預警，為企業選擇技術路線和政府科學決策提供參考。

3.4 數據清單的本土化和完整性有待提高

從數據清單的質量看，由于當前企業數字化管理水平較低，整車和零部件企業的先進制造工藝所產生的能耗、排放數據的管理水平相對較差，導致我國生命周期評價研究者利用的數據多為工業平均數據、經驗數據和國外數據庫數據，使汽車相關產品生命周期評價所構建的數據清單的本土化、質量、完整性和時效性相對較差，最終評價結果較難反映當前我國先進技術水平的新能源汽車生命周期環境影響。

4 新能源汽車生命周期評價發展方向

4.1 清單數據精細化

新能源汽車生命周期評價涉及成千上萬的數據，數據質量和完整性對最終評價結果影響較大。未來企業利用大數據和云計算技術加速數字化轉型，搭建關鍵部件和能源的溯源數據管理平臺，提煉關鍵部件材料獲取、制造工藝的數據清單，提煉能源獲取、存儲的數據清單。由于企業關鍵數據涉及企業機密，可通過數據再加工得到標準的數據清單，最終形成基于汽車相關企業先進制造工藝的準確和完整的數據清單，提高評價結果的可信度。

4.2 研究對象多元化

新能源汽車研究對象主要為BEV、HEV 和FCV。新能源汽車的關鍵部件包含鋰電池、燃料電池、儲氫罐、驅動電機等。未來新能源汽車生命周期評價的研究內容需要將整車或部件的生命周期評價與前沿的先進技術進行耦合，如基于燃料電池機理性能優化的燃料電池汽車生命周期評價，基于鋰電池梯次利用的純電動汽車生命周期評價，基于智能網聯汽車關鍵技術的新能源汽車生命周期評價等。整車生命周期理論與汽車關鍵技術的深層次耦合是未來的研究趨勢。

4.3 評價模型動態化

新能源汽車對生態環境的影響涉及諸多動態因素，僅從靜態角度評價產品的時效性、適應性存在不足，可供參考的價值也大為降低，所以對新能源汽車生命周期評價需進行動態分析，建立系統動力學模型。可運用拓撲學、系統論等方法，以系統動力學方法，針對材料、能源、環境和成本四大特性確定各變量之間的計算方程以及關鍵參數，開發新能源汽車生命周期動態評價系統，運用系統進行靈敏度測試與分析，根據分析結果進行動態模擬與仿真。在不同目標導向下，通過不同指標權重設計代表不同優先級取向的全生命周期優化目標函數進行關鍵參數的多目標優化分析。

4.4 評價體系標準化

新能源汽車生命周期評價系統邊界存在多樣性，不同系統邊界下的不同車型的研究結果不具備對比性。未來新能源汽車生命周期評價體系將向標準化發展，不同產品將建立一套基于產品特性的相同系統邊界、數據標準、評價模型的生命周期評價體系，便于計算未來汽車生命周期能耗和污染物排放。在碳達峰和碳中和的背景下，未來將建立一套科學的標準化的新能源汽車生命周期碳排放評價體系。

基于數據清單精細化、研究對象多元化、評價模型動態化和評價體系標準化的新能源汽車生命周期評價發展方向前瞻性研究，本文凝練總結了我國新能源汽車生命周期評價體系，如圖4所示。

圖4 新能源汽車生命周期評價體系

5 面向碳中和的汽車全生命周期減碳建議

面向碳達峰和碳中和未來愿景，未來汽車行業應以車輛生命周期減碳為核心，以跨行業協同為基礎，以負碳技術為補充，聚焦減碳、零碳和負碳3個技術手段，如圖5 所示，最終實現車輛從材料獲取、車輛制造、運行使用到報廢回收的全生命周期的碳排放降低。

圖5 面向碳中和的汽車全生命周期減碳建議

建議聚焦關鍵部件的關鍵技術突破，提升關鍵部件生命周期綠色水平。動力電池、燃料電池、儲氫罐等部件的碳排放是影響純電動汽車和燃料電池汽車碳排放的關鍵部件，改進鋰電池正極材料、燃料電池催化劑、燃料電池雙極板、儲氫罐的碳纖維等的制造工藝，優化提升電池的功率密度和能量密度，提升電池的回收利用技術，探索電池梯次利用場景，實現動力電池、燃料電池、儲氫罐等制造工藝綠色水平的提高和耗材的減少，最終實現關鍵部件全生命周期碳排放的降低。

建議推進車用能源中的可再生清潔能源比例的提高，實現車輛燃料循環的低碳排放。從全生命周期視角看，電力結構的清潔程度是影響純電動汽車使用過程碳排放的重要因素，車用氫能的來源是影響燃料電池使用過程碳排放的關鍵因素。逐步提高電力結構的清潔程度和發展可再生能源制氫，逐步提高純電動汽車和燃料電池汽車的推廣水平，最終實現車用燃料的生命周期碳排放的降低。

建議從全生命周期視角，建立基于國家標準的新能源汽車碳排放評價體系。構建動力電池、燃料電池、儲氫罐等部件生命周期信息追溯平臺，構建汽車制造裝配各個工藝的數據管理平臺，構建車用能源數據管理平臺，實現汽車全產業鏈的數據追溯管理，以量化評價汽車生命周期碳排放為總目標，考慮中國的能源結構、汽車制造工藝水平等關鍵因素，構建涵蓋新能源汽車全產業鏈的生命周期碳排放評價方法和模型，最終構建一套基于國家標準并符合中國新能源汽車產業發展現狀的生命周期碳排放評價體系。