为探究电动汽车正在全性命周期是否仍具有精良的节能减排效益，论文以插电式混杂动力汽车(PHEV)和纯电动汽车(BEV)为探究对象，采用性命周期评判本领和GREET模子，对

为探究电动汽车正在全性命周期是否仍具有精良的节能减排效益，论文以插电式混杂动力汽车(PHEV)和纯电动汽车(BEV)为探究对象，采用性命周期评判本领和GREET模子，对能源花费及污染排放情形实行预备，并比照古代汽车(GICEV),以评判其处境效益。探究得出以下结论：

1)两种电动汽车全性命周期总能耗均低于古代汽车，PHEV和BEV相关于GICEV分歧削减18.94%和24.27%,正在车辆行驶阶段表示出光鲜的节能上风；2)比拟于GICEV,两种电动汽车对CO2、NOx、CO和VOC的排放量均有差别水平的低落，此中BEV对CO和VOC的减排恶果最好，分歧削减了90.34%和44.39%,但SOx的排放量增至GICEV的2.57倍，归纳来看，PHEV和BEV的处境影响负荷分歧比GICEV低落了24.25%和40.72%;3)商酌负外部性时，电动汽车的纯经济本钱更挨近于线)正在另日我国能源组织获得优化的条件下，推行电动汽车的效益会愈加可观。

正在汽车规模，节能减排不停是一个热度不减的话题。以我国为例，民用汽车具有量由2010年的7 801.83万辆激增至2018年的2.32亿辆(国家统计局，2019a),汽车，更加是古代燃油汽车，具有量日益添补，与之俱来的能源题目和处境题目也日趋厉刻。古代汽车尾气污染物排放所形成的处境污染则成为新时间我国环保职业面对的巨大寻事。正在此后台下，大举推行以明净能源为燃料的处境友谊型新能源汽车，渐渐成为我国处分上述题目的一项主要计谋措施。

近年来，我国不停将新能源汽车举动计谋性新兴财产。为鼓吹新能源汽车的需求，2009年从此，中心和地方接踵出台新能源汽车购买补贴和免征购买税等联系策略。2020年年头，面临新能源汽车行业下行压力及新冠疫情的双重阻碍，为进一步提振新能源汽车财产，国务院于2020年3月31日决议，将原定于年闭失效的上述策略延期两年，并提出将充电桩纳入“新基筑”(公民网，2020)。此举正在鼓吹古代汽车向新能源汽车的计谋转型道途上迈出了主要一步。电动汽车举动新能源汽车的一种，不停被人们普及认同。目前，混杂动力汽车(HEV)、插电式混杂动力汽车(PHEV)和纯电动汽车(BEV)是我国厉重的电动汽车进展倾向。然而，电动汽车节能减排的上风仅仅是针对汽车行驶阶段而言的，即使从全性命周期角度来看，电动汽车是否还具备这种上风，节能减排的处境效益是众少，均有待进一步探究。

正在电动汽车和古代汽车能耗、污染物排放以及处境影响方面，国表里学者均开展了联系探究，这对其矫健进展起到主要的激动影响：Ribau等(2014)通过单标的和众标的遗传算法，将燃料混杂动力汽车(FC-HEV)和插电式混杂动力汽车(FC-PHEV)与古代汽车实行比照察觉，优化性命周期二氧化碳排放与支配本钱彼此抵触，同时证据插电式混杂动力汽车具有更高的运转效力，而燃料混杂动力汽车本钱和处境影响更低；Huo等(2015)抉择中国与美国各3个地域对电动汽车温室气体和其他气氛污染物排摊开展探究，预测到2025年因为发电厂排放获得有用支配，电动汽车的利用将更大水平上削减温室气体和其他气氛污染物排放；施晓清等(2013)通过燃料性命周期表面，以北京市电动汽车为探究对象，对众组减排气象实行模仿解析，为电动汽车的推行与更始提出了优化提倡。正在全部本领上，跟着探究的连续深化，全性命周期本领被越来越众地使用于各类探究：Simons等(2015)通过全性命周期评判法察觉利用氢气燃料比化石燃料能更大水平削减温室气体对处境的影响；刘宏等(2007)则从节能、环保和经济角度起程，对差别车型全性命周期实行评估，察觉纯电动汽车能创造强大的经济效应与社会效应；杨峰等(2009)通过对古代燃油汽车(RAVA4)与纯电动汽车(RAVA4 EV)实行全性命周期本钱解析与比拟，得出纯电动汽车运转本钱低于燃油汽车，但总本钱高于燃油汽车的结论；王恩慈等(2017)基于WTW系统与GREET模子，采用4个能源组织差别光鲜的国家，从能耗与排放两个方面临电动汽车实行解析，察觉新能源为主的国家比以化石能源为主的国家更适合于进展纯电动汽车；孔德洋等(2018)从电解水制氢工艺起程，深化斟酌正在差别发电方法下，燃料电池汽车全性命周期能耗、排放与处境效益的全部情形，得出风能发电更占上风的结论。

综上所述，目前汽车性命周期处境影响的探究规模相对成熟，但较为缺乏各类电动汽车间的横向比拟。本文试图通过性命周期评判本领，并连结GREET模子，抉择商场上模范的插电式混杂动力汽车和纯电动汽车为电动汽车的代表车型，从能耗、污染排放、处境影响负荷及处境本钱等角度周详比照古代汽车实行解析评判，以决断电动汽车是否如故具有精良的节能减排效益。

nal laboratory, ANL)开辟的探究车辆燃料周期能量花费和气体排放的评判模子。该模子被普及使用于汽车性命周期评判规模：通用汽车公司曾以美国为后台，使用GREET模子对差别车辆工夫和燃料道途实行能耗及温室气体排放实行解析评判；Han等(2015)基于GREET模子得出轻型汽车和低碳燃料对温室气体减排效益可观的结论。

模子的预备逻辑为，关于燃料周期上逛阶段，每单元产物输出所须要花费的能量可由该经过的能量效力(η)预备获得。当统统原料均正在分娩燃料的经过中通过燃烧被花费时，总能耗(Ein)的预备公式为

绝大大都情形下，原料能够同时充任分娩燃料的原料和工艺燃料，此时的总能耗由原料能量和工艺燃料能量两一面构成，即一面原料能源举动原料转化为燃料，其余原料能源举动工艺燃料插足燃烧以供应热量。因而须要划分出工艺燃料的花费量(Ep),公式为

燃料周期上逛阶段的排放大一面原因于工艺燃料的燃烧，少量原因于非燃烧经过，如蒸发或败露。每种排放量与对应的工艺燃料品种、花费量与筑设相闭。关于工艺燃料燃烧经过形成的第i种排放物的预备公式为

式中：Muc, i为非燃烧经过排放的第i种排放物；Fi,j,k为第k种筑设利用第j种工艺燃料的排放因子；Ep, j,k为第k种筑设利用第j种工艺燃料的花费量，预备公式为

此中，Ein为能源总花费量，由公式(1)和公式(2)预备得出，αj为工艺燃料总花费量中第j种工艺燃料所占的比例，βk,j为正在统统利用第j种工艺燃料的筑设中第k种筑设所占的比例。

须要留心的是，燃料周期上逛的总能耗和总排放除了原因于燃烧花费，还应将工艺燃料的性命周期上逛阶段纳入商酌畛域，由于工艺燃料举动一种燃料，也体验了一系列同样的分娩方法。综上，燃料周期上逛的总能耗(Etotal)和总排放(Mtotal, i)的预备公式为

式中：Eup, in, j为第j种工艺燃料自己上逛阶段的能耗；Mup, i,j为第j种工艺燃料自己上逛阶段排放物i的量；Ep, j为第j种工艺燃料的花费量。

本文数据以GREET 模子中的内置数据为基准，对一面数据参考我国实质情形做出调动，详睹1.2节。

性命周期评判(life cycle assessment, LCA)是对一个产物或工艺经过全性命周期内相闭的输入、输出及其直接和间接处境影响实行汇编和评估的本领，也称作从“摇篮”到“宅兆”的解析。遵照ISO14040程序法则，LCA网罗4个阶段：方针与畛域具体定，处境清单解析，处境影响评判以及评判结果表明(ISO,2006)。

基于我国近况，本文以电动汽车推行利用的能源与处境效益解析为标的，引入古代汽车举动对比，周详评判车辆和燃料分娩、利用和车辆报废收拾阶段的能量花费与污染物排放情形。为了便于与GREET模子结果承接，本文将评判畛域整合为燃料周期和车辆周期。遵照性命周期的观点，针对车辆燃料，美国ANL提出了“从井到轮”(well-to-wheel, WTW)评判系统。该系统以燃料编制为探究对象，分为从油井到油泵(well-to-pump, WTP)和从油泵到车轮(pump-to-wheel, PTW)2个阶段：WTP为燃料周期的上逛阶段，厉重网罗原料的开采、运输和积储，燃料的分娩、运输和配送；PTW为燃料周期的下逛阶段，以车辆行驶经过对燃料的花费为主体。燃料周期的处境影响厉重由上逛的分娩运输和下逛的燃料花费形成。车辆周期网罗车用原原料分娩、车辆创制(主体、电池和流体)、整车装置、车辆配送以及维修和报废阶段。汽车全性命周期的处境影响是燃料周期和车辆周期统统处境影响的总和。本文探究的处境影响仅限于与车辆和燃料编制直接联系的影响，诸如厂房创设和筑设创制等间接影响则不纳入商酌畛域。

本文以每辆汽车行驶25万km为成效单元，应用燃料经济性目标，即“能耗音讯”(L/hkm),使以“每输出1 MJ车用燃料”为单元的WTP阶段和以“每行驶100 km”为单元的PTW阶段创造相闭，对百般汽车实行全性命周期能耗解析和处境影响评判，涉及的厉重排放物网罗CO2、CH4、SOx、NOx、粉尘、CO和VOC等7种，此中粉尘网罗PM2.5和PM10。汽车全性命周期厉重架构如图1所示，厉重网罗汽车分娩阶段、汽车行驶阶段和汽车报废接收阶段。

处境影响评判是将清单解析获得的处境负荷量通过分类、特质化、程序化和加权转化成差别类型的处境影响，以便从差别角度审查探究编制，进而为下一阶段的评判结果表明供应音讯。处境影响评判厉重商酌7种排放物对处境的影响，网罗环球变暖、酸化、光化学臭氧合成和烟尘及尘土5个方面(Hertwich等，2001)。

式中：EP(j)为第j种处境影响潜值，即编制对第j种潜正在处境影响类型的功劳；Q(j)i为第i种物质的排放量；EF(j)i为第i种排放物质对第j种潜正在处境影响确当量因子，本文商酌影响标准为100 a。

2)程序化的第一个方针是使以绝对数表现的影响值转化为相对值，从而具少睹值可比性；第二个方针是为进一步评估供应凭借。本文以1990 年举动参考年，创造程序人当量，即每年每人均匀形成的处境影响潜值。程序化后的处境影响潜值可表述为

式中：NEP(j)为程序化后的处境影响潜值；ER(j)90为1990年环球(地域)第j种处境影响人均潜值。程序化后的单元记为“程序人当量”。

3)加权程序化后的处境影响潜值仅响应各类影响类型的相对巨细，并没有响应出该影响的相对主要性，这证实即使两种差别的处境影响潜值程序化后结果类似，也不行代表二者的影响同样急急。因而须要对影响的主要性实行排序，主要性即权重，加权后的第j种处境影响潜值WP(j)为

式中WF(j)为权重因子。本文采用2000年我国政府的缩减标的确定权重，能够响应正在1990年的基准上要缩减众少才气到达2000年的标的。权重越大，缩减越疾，权巨大于1证实2000年的总量排放会低于基年，小于1证实标的是低浸排放的延长速率而并非缩减总量(杨筑新，2002)。

4)处境影响负荷。通过将加权后的处境影响潜值实行加和，修筑处境影响负荷目标EIL,用于响应所探究编制的集体全性命周期内对处境的压力巨细。

遵照目前新能源财产的发闪现状和政府的进展筹划，混杂动力汽车(HEV)、插电式混杂动力汽车(PHEV)和纯电动汽车(BEV)是厉重的电动汽车进展倾向。因而本文抉择插电式混杂动力汽车(PHEV)、纯电动汽车(BEV)实行性命周期评判。正在抉择百般型代表车型时，商酌模范性和商场占领率等成分。丁舟波等(2017)正在电动汽车全性命周期评判中，基于美国ANL车辆周期模子，采用丰田普锐斯PHEV和日产聆风分歧举动插电式混杂动力汽车和纯电动汽车的代表。普锐斯是全国上最早达成批量分娩的混杂动力汽车，截至2017年1月底，环球累计销量已冲破1 000万辆(丰田中国，2017),故本文抉择普锐斯PHEV举动插电式混杂动力车的模范。截至2019年5月，日产聆风环球累计销量达41.5万辆，成为环球累计销量最高的纯电动车型(汽车之家，2019),故本文采用日产聆风举动纯电动汽车的代表。其余，为了便于解析电动汽车的节能减排效益，本文还抉择了2019年国内销量最高的古代汽油车众人朗逸(GICEV)举动对比车型。3种车型的厉重参数睹表1。

1)燃料环节参数筑立。本文涉及的汽车燃料为电能和汽油。遵照《2019年国民经济和社会进展统计公报》和《2019年宇宙电力工业统计疾报》,我国2019年发电量构成为：火力发电占69.57%,水力发电占17.38%,核电占4.64%,线;中国电力企业拉拢会，2020)。因为我国发电主体是煤炭发电，以是对煤炭发电途径根据我国实情调动参数，其余利用软件默认数据。此途径网罗：煤炭开采和洗选、煤炭运输、煤炭发电，此中，煤炭开采洗选经过的能源转化效力为97.5%,花费煤炭占比80%,电力占比16%,柴油占比2%,各类燃料均对应一种或众种燃烧工夫。参考张茜(2012)的探究，为各工夫分歧筑立利用比例。煤炭运输方法筑立如下：铁途640 km, 占比70.6%;水途1 255 km, 占比19.1%;公途179 km, 占比10.3%。煤炭发电厉重应用气化拉拢轮回发电编制(IGCC)和内燃机发电编制，二者分歧占比1%和99%。

汽油的燃料途径网罗：原油的开采和运输、汽油的精辟、制品油的运输及积储。对WTP阶段能耗影响最大的是原油的开采效力和汽油的炼制效力。国内原油开采效力为93%,开采阶段花费能源的占比情形为：电力37%、自然气23%、原油20%、煤炭10%、柴油8%,参考张茜(2012)的探究，为各类燃料对应的燃烧工夫分歧筑立比例。原油运输方法筑立如下：铁途917 km, 占比14.7%;水途1 806 km, 占比51.9%;管道428 km, 占比33.4%。关于进口原油，则采用GREET内部默认的美国原油开采效力。2019年，我国原油进口量为5.01亿t, 对外依存度72.5%(石油商报，2020),均匀运输间隔11 000 km, 90%为远洋运输(Shen等，2012)。汽油精辟时的能源转化效力为90.6%,花费能源的占比情形为：煤48.9%,电力33.8%,燃料油11.9%。汽油运输方法筑立如下：铁途913 km, 占比65%;公途80 km, 占比100%;水途1 806 km, 占比24%;管道300 km, 占比11%(Shen等，2012)。各运输的能源强度利用软件内置数据。

2)能耗与污染物排放结果。为了使燃料周期与车辆周期的探究结果联系联且具有可比性，应为3种汽车筑立类似的寿命里程，以往探究大凡将此目标设定于1.5万～30万km(Hawkins等，2013;Zamel等，2006;Weiss等，2003)。本文取值25万km, 基于此成效单元，连结车型参数，应用GREET 模子预备燃料周期的能耗和排放，结果如表2所示。由此能够看出，纯电动汽车的全性命周期能耗最小，但燃料上逛阶段耗能最高。

1)车辆主体。汽车的整备质地是汽车正在寻常前提预备行驶时的重量(油箱装有90%的燃油),并网罗随车附件(备胎、随车东西等)。本文假设GICEV和PHEV的整备质地中含有30 kg的汽油，将汽油、流体、电池和轮胎质地一并扣除，得出GICVE、PHEV和BEV的残余质地(主体质地)分歧为：1 136 kg、1 495 kg和1 491 kg。

预备车辆创制经过的能耗和排放须要原料组分和原料能耗数据。如附表1所示，共8种厉重原料，假设均为原生原料；原料能耗及排放情形如附表2所示。

预备得主体创制阶段的能耗及排放结果，如表3所示。由此能够看出，总能耗和主体质地呈正联系。与古代汽车比拟，其余二者因质地更大形成了更众能耗和污染排放。因而，比拟古代汽车，电动汽车更须要达成车身轻量化，从而正在此阶段达成节能减排，比方，添补碳纤维加强复合原料正在原原料中的占比，不但能够有用减重，还能通过组织优化抬高原料应用率。

2)电池和流体。电池的完全分娩流程网罗分娩和装置两个经过。分娩经过采用GREET内置数据。因为百般电池装置流程根本一概，本文假设装置经过的能耗强度均为2.67 MJ/kg(Dunn等，2014)。流体处境清单网罗分娩、利用和放弃物收拾3个阶段。加和电池编制和流体编制处境清单的预备结果如表4所示。跟着动力编制电气化水平的擢升，电池质地添补，创制经过的能耗和污染排放渐渐添补。同时，流体质地也随电气化水平擢升而减小，创制阶段的能耗和污染排放渐渐低浸。最终，因为电池编制质地较大，BEV总能耗最高。

3)装置，运送和报废。汽车装置阶段网罗7个环节：油漆分娩、涂装、气氛调整编制(HVAC)和照明、供暖、物料搬运、焊接以及车间压缩气氛。本文采用GREET内置数据库预备结果。配送阶段模仿重型卡车运输，取均匀运输间隔1 600 km(Schuckert等，1996;Li等，2012)。报废接收阶段分为汽车主体打破和电池报废收拾两个经过，假设二者的比能耗分歧为0.37 MJ/kg和31 MJ/kg(Aguirre等，2012),仅利用电能。预备结果如表5所示。

GICEV、PHEV和BEV正在全体燃料周期的能耗分歧为：803 GJ、575 GJ和510 GJ。由图2可知，相关于GICEV,PHEV和BEV两种新电动汽车的能耗均有差别水平地低浸：PHEV低浸了28.35%;BEV节能恶果最明显，低浸了36.45%。WTP阶段，相关于古代汽车，PHEV和EBV两种电动汽车愈加耗能，此中BEV能耗最高，比GICEV胜过64.94%,这厉重是因为电能的分娩须要花费大批的一次能源，我国以燃煤发电为主，而煤电的效力仅有40%足下，转化时吃亏了大一面能量。PTW阶段，PHEV和BEV能耗分歧为GICEV的56.15%和31.56%,表示出光鲜的节能上风。这是因为行驶经过中汽油燃烧的能量损耗绝顶急急，而电能的燃料经济性优于汽油，能量转化效力较高。因而，正在车辆行驶阶段利用电动汽车有利于节能环保。

GICEV、PHEV和BEV正在全体车辆周期的能耗分歧为：113 GJ、167 GJ和183 GJ。由图3可知，汽车主体能耗最大，其次是电池和流体，正在车辆周期各一面能耗随质地添补而添补。同时，电池分娩及报废收拾阶段的能耗随汽车电气化水平的抬高而光鲜添补。

汽车全性命周期总能耗为燃料周期和车辆周期能耗之和，GICEV、PHEV和BEV总能耗分歧为916 GJ、742 GJ和693 GJ。由图4可知，PHEV和BEV总能耗均低于GICEV,分歧低浸了18.94%和24.27%,这说明电动汽车能够正在必定水平上低浸能源花费。无论哪种汽车，燃料周期占全性命周期能耗的比例均到达70%以上。由此可知，节制古代汽车进一步进展的瓶颈是汽油的低转化效力，而要更好地阐明电动汽车的节能上风，抬高原始能源发电的转化效力则至闭主要。

由图5能够看出：关于BEV,PHEV的CO和VOC减排恶果更为光鲜，分歧削减了90.34%和44.39%,CO2和NOx排放量分歧低落了19.17%和25.67%,但SOx排放量光鲜添补至GICEV的2.57倍，粉尘排放量也添补了43.92%。由此可知，跟着汽车电气化水平的添补，厉重原因于纷歧律燃烧和燃料挥发的CO和VOC排放量低浸。同时，SOx的排放量随电能利用的添补而添补，目前我国燃煤基数较为伟大，纵使采用了脱硫工夫仍会形成大批硫氧化物。因为电能是明净能源，BEV正在PTW阶段达成的零排放是促使其全性命周期CO2和NOx减排的环节成分。这也证实BEV的温室气体排放(厉重是CO2)向WTP阶段(电能的分娩阶段)纠集，这不但有利于燃煤电厂对排放实行纠集收拾，再有利于减轻都市的热岛效应，擢升本地住民的存在质地。正在粉尘排放方面，两种电动汽车排放量均大于古代汽车，并无上风可言，这厉重是煤炭开采运输经过形成的扬尘所致。

涉及的5种处境影响及对应污染物分歧为：环球变暖(CO2和CH4)、酸化(SOx和NOx)、光化学臭氧合成(VOC、CO和CH4)和烟尘及尘土(粉尘)。基于处境清单分类，以当量模子举动特质化模子，抉择国际通用的特质化因子预备5种处境影响潜值，再顺序实行程序化和加权收拾，所得结果即为处境影响负荷程度(EIL)。由此预备出GICEV、PHEV和BEV的处境影响负荷，结果如表6所示。

GICEV的处境影响负荷为58.40人当量，即一辆古代汽车全性命周期的处境影响为1990年人均归纳处境影响潜值的58.40倍，同理，PHEV的处境影响负荷为44.24人当量，BEV的处境影响负荷为34.62人当量。关于GICEV,以形成光化学臭氧合成的影响最大，占比79.81%;其次是环球变暖、酸化和富养分化，分歧占12.35%、4.95%和1.63%;形成粉尘的影响最小，仅占1.27%。这厉重是由于汽油燃烧形成大批挥发性有机物插足光化学反映形成光化学烟雾，同时排放大批温室气体负气温升高，导致环球变暖。跟着电气化水平的擢升，形成酸化的影响越来越大。关于BEV,酸化占比16.96%,仅次于光化学臭氧合成，这说明电气化水平高的汽车正在分娩燃料和创制车辆时，涉及电能利用的经过众，所以形成大批硫氮氧化物，进而形成酸化。

商酌负外部性时，汽车的处境本钱越低，其经济本钱越挨近于切实本钱，越有利于减排。应用各排放物的单元本钱和排放量，参考孟先春(2007)的本领，稍作调动获得的公式为

式中：C为我国污染物的总处境本钱；Ci为2000年美国第i种污染物的单元排放本钱中央值(孟先春，2007);Qi为第i种污染物的排放量。2018年我国CPI为102.1,2000年CPI为100.4,2018年美元兑公民币均匀汇率r为6.617 4(国家统计局，2019b)。

预备得3种汽车全性命周期处境本钱分歧为：GICEV约为2.27万元，PHEV约为1.81万元，BEV约为1.56万元。由此可睹，两种电动汽车均能削减处境本钱，此中BEV全性命周期处境本钱最低，是最值得推行的汽车。

通过预备两种电动汽车的能源花费及污染排放，并进一步解析其处境影响和处境本钱，得出以下结论：

1)正在类似能源组织后台下，电动汽车全性命周期总能耗均低于古代汽车。相关于GICEV,PHEV和BEV全性命周期总能耗分歧削减了18.94%和24.27%,这厉重得益于电能熟手驶阶段的高效转化，若独自商酌燃料周期上逛，火力发电则导致BEV耗能绝顶急急，比GICEV胜过64.94%。

2)电动汽车对厉重原因于纷歧律燃烧和燃料挥发的CO和VOC减排恶果最好，其次是CO2。但因为电力利用的大幅擢升，SOx排放量明显添补。从污染物排放形成的归纳处境影响来看，PHEV和BEV的处境影响负荷分歧比GICEV的处境影响负荷低落了24.25%和40.72%。

3)比拟于古代汽车，两种电动汽车均能正在必定水平上低浸处境本钱，此中BEV最低，相关于GICEV削减了31.28%的污染本钱。推行电动汽车有利于减排。

综上，电动汽车正在全体性命周期均具备节能上风，只因上逛发电时能量吃亏较大，集体恶果有所缩减，如另日明净能源获得大举进展而代替煤炭发电，电动汽车的节能潜力将获得进一步开释，届时硫氧化物也将获得有用减排，推行电动汽车的处境效益将会绝顶可观。

原因：施羽,张华,于智涵.电动汽车全性命周期节能减排效益解析及处境影响评判[J].资源与财产,2021,23(02):100-109.