电动车全生命周期能耗与温室气体排放分析模型发展与应用

联系人:欧训民,ouxm@mail.tsinghua.edu.cn

由于使用阶段几乎为零排放,电动汽车对区域交通减排和环境改善有重要意义,但电动汽车的大规模使用会使得温室气体排放向上游电力生产阶段转移。如果只考虑行驶环节的排放会低估电动汽车对地区排放的影响。此外,车用能源及其相关的温室气体排放以及车型大小存在很大的国别(地区)差异。因此进行不同国家的电动汽车(EV)的全生命周期温室气体排放对比分析非常必要。


该团队开发出一个可扩展分析全球不同国家EV的全生命周期温室气体排放分析模型,并对当前中国、美国、欧洲、日本和加拿大等5个国家(地区)的EV减排效果进行了分析。利用该模型可分析纯电动汽车(BEV)和插电式混合动力汽车(PHEV)燃料周期的温室气体减排效果。基于该模型计算结果和相应文献调研对BEV车辆制造周期的温室气体排放进行了讨论。对于传统汽油车路线,其燃料周期包含原油开采、加工、运输,汽油炼制、运输与加注,以及车辆行驶等过程;对于EV路线,其燃料周期包括发电能源的开采、加工、运输,电力生产、输配,以及EV充电和行驶等过程,并考虑了当前所有主要的发电技术类型。车辆制造周期主要包含原材料的生产和运输,车辆的制造,车辆维修及报废回收等过程。该模型模块化设计,数据要求较低,调整灵活,可针对不同国家或地区的EV车队开展全生命周期温室气体排放分析。

 

研究发现:

由于供电温室气体排放强度和车型大小方面的差别,EV的减排效果的国别差异显著。以可再生电力为主的加拿大BEV减排效益最高,可达80%。日本、美国及欧盟地区的EV相对于传统汽油车路线可分别减排36%,50%和72%。以煤电为主的中国其BEV减排效益最低,相对于传统汽油车路线减排约30%。


不考虑车辆及电池制造阶段的影响,现阶段中国EV已经显现出较为明显的温室气体减排效益。未来随着可再生电力的发展,供电的温室气体排放强度将不断降低,2030年EV的温室气体排放强度相对于2016年将降低45-60%,届时EV相对于传统汽油车路线的减排效益将更加显著。


考虑车辆及电池制造阶段的影响,现阶段中国EV相对于传统汽油车路线仍可减排15%左右,长期(20-30年)来看,随着中国供电温室气体排放强度下降,即使考虑车辆及电池制造阶段的影响,中国EV将表现出非常显著的减排效益。


此外,值得指出的是,该文将PHEV的运行处理为纯电驱动(CD)和混合驱动(CS)两种模式,CD阶段的PHEV视同为BEV,CS阶段的PHEV的表现视同为HEV,由于对中国PHEV纯电里程设置为60%左右,且对发现PHEV的减排效益与BEV相近。但是需要注意的是,纯电里程的比例和CS阶段的能效情况将对PHEV的减排效益产生显著影响,需要进一步深入研究。

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