题名 | 中国乘用车交通系统转换的生命周期环境影响研究 |
作者 | 孙锌
|
答辩日期 | 2020-06
|
文献子类 | 博士
|
授予单位 | 中国科学院生态环境研究中心
|
授予地点 | 北京
|
导师 | 杨建新
|
关键词 | 生命周期评价,环境影响,电动汽车,动力蓄电池,电力结构
life Cycle Assessment, Environmental Impact, Electric Vehicle, Power Battery, Electricity Mix
|
学位名称 | 理学博士
|
其他题名 | Life Cycle Assessment of Passenger Vehicle Transportation System Transformation in China
|
学位专业 | 生态学
|
英文摘要 | 交通部门是全球能源消耗、污染物和温室气体排放的重要部门,其中,汽车是道路交通的典型代表。中国作为世界上的汽车产销大国,汽车行业是我国应对能源安全、环境污染和气候变化等问题的重点领域。为更有效地解决中国汽车行业的能源和环境问题,中国采取了一系列的政策措施大力推广电动汽车,并已成为世界上最大的电动汽车市场。中国乘用车交通系统正在由传统内燃汽油系统向电动系统转换。然而,中国乘用车交通系统电动化转换过程中的环境影想响尚存不确定性,缺乏从全生命周期的角度进行科学的、系统的和全面的电动车发展规划,乘用车交通系统电动化的 生命周期环境影响亟待评估。
首先,本研究系统地介绍了乘用车交通系统生命周期评价方法,整理了中国乘用车交通系统的本土化的生命周期清单,建立了乘用车交通系统的生命周期评价模型。在此基础上,本研究应用中国汽车生命周期数据库,依据 ISO14040系列标准,使用 SimaPro软件评价了 A00级、 A0级、 A级、 B级和 C级传统汽油乘用车和纯电动乘用车系统的五种生命周期环境影响,包括累计能源消耗、气候变化、酸化、光化学烟雾和富营养化,开展了各级别乘用车交通系统电动化的生命周期环境影响研究。
在现阶段,乘用车交通系统单车的电 动化发展会带来全生命周期累计能源消耗和气候变化两种环境影响的降低,节能和 温室气体 (Greenhouse Gas Emission, GHG)减排的潜力分别在 48%~60%和 4%~24%之间,而引发 酸化、富营养化和光化学烟雾 三种环境影响的显著增加,增幅分别在 619%、 178%和 114%以上。各级别 BEV相较于同级别 ICEV 累计 能源消耗 (CED)生命周期平衡距离在 0.6~2万km之间,生命周期的节能效益在 337~456GJ之间;除 A00级外,其他级别 全球增温潜势 (GWP)的 生命周期平衡距离在 6万 ~8万 km之间 ,生命周期的 GHG减排效益为在 2.3~7.4tCO2e之间。现阶段乘用车交通系统车队电动化可降低3.6E+03GJ/km的 CED和 6.8E+01tCO2e/km的 GWP,但会增加 7.2E-02tC2H4e/km的 光化学氧化剂生成潜势 (POCP)、 2.1tSO2e/km的 酸化潜势 (AP)和 .8E-01tPO43-e/km的 富营养化潜势 (EP),乘用车交通系统车队电动化的环境效益大小与保有量正相关。此外,乘用车交通系统车队电动化的环境效益大小随着电动化比例成倍增长。
在未来,在电力清洁化、汽车技术发展、消费者行为这三种情景叠加作用下, 2030年和 2050年乘用车单车电动化的分别可实现 10.9%和 27.9%的生命周期 GHG减排。在不同情境中,电力清洁化对 GHG减排潜力的作用最明显;在汽车技术中,轻量化对 GHG减排潜力有提升作用,燃料效率提升和自动驾驶对 GHG减排潜有收紧作用。随着电动化程度的加大,乘用车车队电动化的生命周期温室气体减排潜力得到大幅提升。在 2030年和 2050年的不同情景下,轻量化情景下的乘用车车队电动化的生命周期温室气体减排潜力最大,其次是电力清洁化、燃料效率提升和消费者行为。中国 2030年和 2050年乘用车车队电动化的生命周期温室气体减排总量最多可达到 1,382.4MtCO2e和5,570.4MtCO2e,年度减排量为 138.2MtCO2e/年和 557.0MtCO2e/年。
此外,中国不同级别乘用车单车电动化的生命周期 GHG减排潜力区域差异巨大,减排潜力在 -50.3~313.5gCO2e/km之间 ,整体呈现西南减排潜力高而东北低的态势,并与 区域 非化石能源 用电比重正相关 ,山西、宁夏和安徽等地区的部分 BEV车型不具备 GHG减排优势 。中国乘用车车队电动化的生命周期 GHG减排总量为 1,923.0MtCO2e,有望实现中国每年 2.0%的 GHG减排。各级别乘用车车队电动化的生命周期 GHG减排潜力在 42.1~1,067.5MtCO2e之间,与保有量正相关,广东、四川和重庆车队生命周期 GHG减排潜力较高,山西、宁夏、山东和河南的部分车型不具备车队生命周期 GHG减排潜力。
最后,本研究通过敏感性分析,确定了电力供应的环境影响因子、单位行驶里程的燃料消耗和生命周期行驶里程均为乘用车电动化的生命周期环境影响关键影响因素。本研究建议现阶段充分结合当地的用电结构对各级别乘用车采取不同的电动化发展政策, 建议 非化石能源 比重较高的西部和西南地区,进一步加大电动化的发展力度;在未来,建议首先推进我国电力清洁化的进程,其次优先发展汽车的轻量化设计研究,兼顾纯电动乘用车燃料效率的提升和自动驾驶技术电耗的降低。
本研究应用生命周期评价方法,分析中国现阶段和未来乘用车交通系统转换的生命周期环境影响,为有效降低交通系统环境影响提供科学支撑,为中国乘用车汽车区域发展规划提供政策建议,从而引导中国乘用车交通系统的可持续发展。 |
页码 | 217
|
内容类型 | 学位论文
|
源URL | [http://ir.rcees.ac.cn/handle/311016/43650] |
专题 | 生态环境研究中心_城市与区域生态国家重点实验室
|
推荐引用方式 GB/T 7714 |
孙锌. 中国乘用车交通系统转换的生命周期环境影响研究[D]. 北京. 中国科学院生态环境研究中心. 2020.
|
除非特别说明,本系统中所有内容都受版权保护,并保留所有权利。
修改评论