純電動重型商用車生命周期評價分析

　　摘 要：由于當下嚴重的環境污染以及資源匱乏，純電動汽車迅速發展并已漸漸成為當下汽車產業的主流，純電動汽汽車也被譽為當下最適合我們的環境友好型汽車。然而現實情況卻更為復雜，需要我們從完整的生命周期進行評價分析。鑒于此，文章基于GABI軟件建模，對純電動重型商用車從原材料獲取到零部件回收的全生命周期進行評價。通過對所獲取的數據進行歸一化和量化處理，進而分析純電動重型商用車全生命周期各階段的能耗與排放。研究表明：純電動重型商用車在使用階段的排放量最高，其次為整車裝配階段。

　　關鍵詞：純電動汽車;全生命周期;GABI;節能減排

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　　引言

　　2018年，中國進口原油量高達4.6億噸，對外石油依存度超過69.8%，再次刷新歷史記錄。隨著汽車工業的發展和汽車保有量的不斷增加，能源危機將繼續加劇[1]。汽車產業市場也亟需改變，故新能源汽車迅速發展并成為主流趨勢，其中純電動汽車的年產銷量最高。

　　國內外的學者們已經對重型商用車的生命周期評價展開了一定的研究，如，西里西亞工業大學Burchart-Korol，Dorota等[2]利用生命周期比較評估(LCA)，考慮了電動汽車從搖籃到墳墓的生命周期，重點研究了電動汽車電池充電所需電能的生產。德國學者Hombach， Laura E等[3]對德國使用可再生風能、不同的電解技術Fischer-Tropsch合成的電子燃料生產進行了經濟和環境分析。意大利學者 Lombardi，Tribioli等[4]利用生命周期評價對傳統，電動，混合動力和燃料電池汽車動力系統進行了詳細的評估分析。華南理工大學楊磊等[5]采用簡化的生命周期評估方法(LCA)和TCO評估方法，評估了輕型和中型柴油卡車(DTs)、插電式電動卡車(ETs)和電池交換式電動卡車的溫室氣體(GHG)排放和總擁有成本(TCO)。生命周期評價是對車輛從原材料的獲取到最終的報廢回收的全生命周期進行評價，用數據說話，得出科學的結論、引導科學的發展，從而為企業及政府決策提供依據。

　　1 研究對象與系統邊界

　　本文的研究對象為純電動重型商用車，而生命周期評價范圍為原材料獲取、零部件生產制造、整車裝配、使用、零部件回收等幾個階段。在此我們主要研究的為純電動重型商用車在生命周期各階段的排放，排放指標為CO2，SOx，NOx， PM2.5及PM10等。系統邊界如圖1所示：

　　2 純電動重型商用車基本參數

　　選取某款純電動重型商用車的基本參數[6-7]如下：總質量16噸，總行駛里程130000千米，行駛范圍210千米，百公里能耗95千瓦時。

　　3 影響評價與結果解釋

　　3.1 純電動重型商用車生命周期排放

　　純電動重型商用車全生命周期排放表見表1。

　　由表1中數據可知，純電動重型商用車在全生命周期中排放量最多的為二氧化碳，主要是因為純電動汽車的動力來源為電能，而我國在生產電能時會產生大量的溫室氣體，導致原材料獲取階段的CO2排放量較高，而在使用過程中消耗電能為原材料階段的將近五倍，以致CO2成為純電動汽車排放量最高的氣體[8]。

　　3.2 純電動重型商用車特征化結果

　　本文對純電動商用車的生命周期評價運用GaBits軟件計算建模，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。

　　3.3 純電動重型商用車特征化分析

　　為了更直觀的看到純電動重型商用車在各階段所產生的排放物對環境的影響以及進行客觀對比分析，運用國際通用的CML2001方法對五種環境影響類型做歸一化和量化處理，權重系數見表3歸一化和量化結果見圖2。

　　由表3可知，純電動重型商用車的五種環境影響類型的影響力由大到小的順序依次為：全球變暖潛值、光化學煙霧潛值、酸化潛值、水體富營養化潛值、臭氧層損耗潛值。

　　由圖2可知，2020年純電動商用車的環境影響主要取決于使用階段，其次是整車裝配階段，其中零部件裝配階段和回收階段的環境影響最小。使用階段的GWP最高，即由于電力資源的分配導致使用過程產生的二氧化碳量最多。整車裝配階段AP最高， 主要是因為純電動商用車質量較大，在整車裝配過程中耗費了大量的化石能源及電力資源，產生了大量的酸化氣體。

　　4 結論

　　(1)純電動重型商用車各階段全球變暖潛值均較高，主要由于使用過程中電能的損耗以及電力的獲取導致碳排放過高，故改善我國發電過程中的碳排放量是改善純電動重型貨車排放的有效舉措。

　　(2)純電動重型商用車的光化學煙霧潛值也占較大比例。主要與我國的電能結構，動力電池的制造和回收有關。

　　(3)純電動重型商用車的排放中，大部分為CO2，污染性氣體較少，故屬于環境友好型。

　　參考文獻

　　[1] 楊守波.我國新能源汽車產業發展的“優”與“憂”[J].濮陽職業技術學院學報，2019(04)：50-54+58.

　　[2] Burchart-Korol， D; Jursova， S; Folega，P et al. Environmental life cycle assessment of electric vehicles in Poland and the Czech Repu

　　-blic[J]. Journal of Cleaner Production， 2018，202： 476-487.

　　[3] Hombach， LE; Dore， L;Heidgen， K et al.Economic and environmen -tal assessment of current (2015) and future (2030) use of E-fuels in light-duty vehicles in Germany [J]. Journal of Cleaner Production， 2019，207： 153-162.

　　[4] Lombardi，L;Tribioli，L;Cozzolino，R et al.Comparative environmental assessment of conventional， electric， hybrid， and fuel cell powert -rains based on LCA[J]. The International Journal of Life Cycle Assessment，2017，22：12.

　　[5] Yang， L; Hao， CX;Chai， YN. Life Cycle Assessment of Commercial Delivery Trucks： Diesel， Plug-In Electric， and Battery-Swap Electric[J]. SUSTAINABILITY，2018，10： 12.

　　[6] 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.

　　[7] Stefano C，Giampaolo M，Fernando G I. Energy analysis of electric vehicles using batteries or fuel cells through well-to-wheel driving cycle simulations[J]. Journal of Power Sources，2008，186(2).

　　[8] 沈萬霞，張博，丁寧等.輕型純電動汽車生產和運行能耗及溫室氣體排放研究[J].環境科學學報，2017，37(11)：4409-4417.