基于生命周期评价纯电动中型货车环境排放研究*

马洋洋，郝斌，鲁特刚，蔡梦伟



基于生命周期评价纯电动中型货车环境排放研究*

马洋洋1，郝斌1，鲁特刚1，蔡梦伟2

（1.长安大学汽车学院，陕西 西安 710064；2.火箭军工程大学一系，陕西 西安 710025）

文章基于GaBi建模软件对某款纯电动中型货车构建了评价模型，利用此模型分析了该纯电动中型货车各生命周期阶段的排放，并获取了全生命周期的排放结果。研究结果表明：在全生命周期过程中，使用阶段的排放物最多，且主要污染排放物为CO、NOX和SO2。虽然纯电动汽车在使用过程中不会产生污染，但由于我国电力供给中大部分是火力发电，在产生电力的过程中，会有大量污染物排放；因此，改善电力供给结构，利用可再生能源发电，对于纯电动车辆的降排也有着重要意义。

纯电动；生命周期评价；中型货车；全生命周期；节能减排

引言

在我国，25%的二氧化碳、60%以上的氮氧化物均来自汽车尾气，并且是PM2.5的主要来源；此外，《2018年国内外油气行业发展报告》指出，我国石油对外依存度已上升至69.8%。面对资源和环境的双重压力，研究替代能源汽车生命周期过程中的能源消耗及排放问题，就显得尤为重要。

美国学者Onat，Nuri C等[1]采用主成分分析和生命周期评价相结合的方法，提出了一种适用于美国各州的电池电动汽车生态效率分析的综合框架；西里西亚工业大学Burchart- Korol，Dorota等[2]利用生命周期比较评估(LCA)，重点研究了电动汽车电池充电所需电能的生产；湖南大学李娟[3]引入生命周期评价理论与方法，对电动汽车是否真正节能减排进一步讨论。亦有学者对常见新能源汽车进行生命周期评价，探索替代能源下的排放差异，但尚未有针对纯电动中型货车的生命周期研究。

本文结合生命周期专用GaBi建模软件，收集实际使用条件下的数据，建立了生命周期评价模型，基于该模型分析了纯电动中型货车的排放情况，对排放较大的阶段进行分析。

1 评价对象与范围确定

本文选用某款纯电动中型货车作为评价对象，对其从原材料获取、零部件制造阶段、整车装配阶段、使用阶段、维修阶段、报废回收阶段的生命周期的能耗与排放进行分析，所选车型的具体参数为整备质量10.3t、总行驶里程100000 Km、行驶范围170Km和百公里电能消耗70Kw·h。

对于货车排放物，本文仅研究CO2、CO、NOX、SOX、VOC、CH4、PM10、PM2.5。

2 模型建立

参考相关文献[4-6]及GB/T24044-2008 （环境管理—生命周期评价—原则与框架）建立纯电动中型货车在使用阶段的生命周期评价模型的基本框架，如图1所示：

图1 纯电动中型货车使用阶段模型框架图

3 影响评价

3.1 纯电动中型货车生命周期排放

表1 生命周期各阶段能耗和排放表

对整车建模结束后，可运用GaBi软件获取能耗和排放物，对于能耗，本文不做重点研究，而排放物则考虑主要排放物，排放表详见表1。

由表1可知，纯电动中型货车排放物最多的是CO2，主要是由于在整个生命周期过程中消耗了大量的电能，而我国的电能来源又主要是火电，因此，产生了大量CO2。

3.2 特征化与归一化

本文对纯电动中型货车引用国际上普遍采用的CML2001的影响评价方法，对全球变暖潜值（GWP）、酸化潜值（AP）、水体富营养化潜值（EP）、光化学烟雾潜值（POCP）和臭氧层损耗潜值（ODP）五项影响指标进行分析，特征化结果如表2所示：

表2 纯电动中型货车全生命周期环境影响特征化结果

对表2中的特征化结果运用CML2001方法做归一化和量化处理。归一化基准值来源于GaBi数据库，权重来源于参考文献[7]。归一化基准值和权重系数见表3：

表3 归一化基准值与权重系数

3.3 环境排放影响

经过计算得到纯电动中型货车的五种环境影响类型的归一化和量化结果，见图2：

图2 生命周期各阶段环境影响综合值

由图2可知，纯电动中型货车的环境影响主要集中在使用阶段，其次是整车装配阶段。其中使用阶段的GWP潜值最高，即在使用过程产生的二氧化碳最多。整车装配阶段酸化潜值最高，主要是因为纯电动货车重量较大，装配过程消耗了大量的化石能源以及电能，由此产生了大量的酸化气体SO2和氮氧化合物NOX。

4 结论

（1）纯电动中型货车在使用阶段的污染排放物最多，主要污染物排放为CO、NOX和SOX。

（2）纯电动中型货车在使用阶段的全球变暖潜值（GWP）最高，主要是因为我国火力发电占比较大，因此改变电力获取结构对于纯电动中型货车降排有重要意义。优化电力结构，促进可再生能源获取电力对整车的生命周期影响也有改善作用。

[1] 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.

[2] Burchart-Korol, D; Jursova, S; Folega,P et al. Environmental life cycle assessment of electric vehicles in Poland and the Czech Repub -lic[J]. Journal of Cleaner Production, 2018,202: 476-487.

[3] 李娟.纯电动汽车与燃油汽车动力系统生命周期评价与分析[D].湖南大学,2015.

[4] 朱昊,余卓平.燃料电池公交车电源配置生命周期评价优化[J].同济大学学报(自然科学版),2018,46(10):1416-1420.

[5] 胡守信,李兴虎.我国CNG/汽油两用燃料汽车全生命周期评价[N].北京航空航天大学学报:1-7.

[6] 李彬.电动汽车全生命周期能量损耗及环境评价[D].中原工学院,2018.

[7] 邓南圣,王小兵.生命周期评价[M].北京:化学工业出版社,2003: 234-235.

Study on Environmental Emission of Pure Electric medium truck based onLife cycle Assessment*

Ma Yangyang1, Hao Bin1, Lu Tegang1, Cai Mengwei2

（1.School of Automobile, Chang’an University, Shaanxi Xi'an 710064; 2.Rocket Force University of Engineering One Line, Shaanxi Xi'an 710025）

In this paper, we based on the GaBi modeling software, the evaluation model of a battery electric medium truck is constructed. By using this model, the emission of all the life cycle phases of the Pure electric medium truck is analyzed, and the emission results of the whole life cycle are obtained. The result of research shows that: in the whole life cycle, the emissions in the use phase are the most, and the main pollution emissions are CO, NOXand SO2. Although Battery Electric Vehicles will not produce pollution in the use process, there will be a large number of pollutants discharged in the process of generating electricity because most of the power supply in our country is thermal power generation.Therefore, improving the power supply structure and using renewable energy to generate electricity is also of great significance for the emission reduction of pure electric vehicles.

Pure Electric;Life cycle assessment;Medium truck;Whole life cycle;Energy-saving;Emission-reduction

10.16638/j.cnki.1671-7988.2019.10.011

U473.9

A

1671-7988(2019)10-29-03

U473.9

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1671-7988(2019)10-29-03

马洋洋，本科，就读于长安大学汽车学院车辆工程专业。

长安大学中央高校基本科研业务费专项资金资助，项目编号（300102229802）。