北京电动出租车与燃油出租车生命周期环境影响比较研究

燃油机动车尾气排放是导致城市包括雾霾在内的大气环境问题的主要来源之一.以电动汽车替代传统燃油车是当前各国解决城市大气污染问题的重要举措.北京于2011年启动了电动出租车推广计划.为比较北京市迷迪电动汽车和现代燃油车生命周期的环境影响,运用生命周期评价方法,基于Ga Bi4.4软件,选用CML2001和EI99影响评价模型对两款车的生产、使用和报废回收全生命周期过程的环境影响进行了定量评价,并针对汽车报废里程和电力能源结构进行了敏感性分析.结果表明,从全生命周期视角,根据EI99评价模型,迷迪电动汽车环境影响总体上优于现代燃油车,尤其在削减化石能源消耗方面优势凸显,但在生态系统质量影响及人体健康影响方面却略有增大的趋势;利用CML2001模型对比分析得出迷迪电动汽车比燃油出租车在对非生物资源消耗、全球变暖以及臭氧层损耗等方面有明显改善;但在生产阶段尤其是动力系统生产方面在非生物资源消耗、酸化、富营养化、全球变暖、光化学臭氧合成、臭氧层损耗、生态毒性等生态环境影响却均有增大趋势.使用阶段电力生产是迷迪电动汽车非生物资源消耗、酸化、富营养化、全球变暖、光化学臭氧合成、生态毒性等环境影响的主要来源;而现代燃油出租车使用阶段的环境影响主要来源于尾气排放和汽油生产,其中尾气排放是造成现代燃油车在富营养化和全球变暖等方面影响潜值较大的主要原因;基于清单数据库,针对致霾因子影响分析得出,在2010年北京市电力能源驱动下,迷迪电动车明显增加了超细颗粒物(PM2.5)、氮氧化物(NOx)、硫氧化物(SOx)、挥发性有机物(volatile organic compouds,VOCs)等因子的全生命周期的排放,而同时降低了氨气(NH3)的排放量,使用阶段排放的差别是造成上述趋势的主要原因.对关键因素敏感性分析发现,随着报废里程以及清洁能源比例的增加,迷迪电动汽车相对现代燃油车的单位里程碳减排量呈现增加的趋势.清洁电力能源的使用可大幅降低迷迪电动汽车致霾污染物的排放量.根据分析结果,为北京市电动车的推广提出了对策建议.     

基于全生命周期评价理论的EREV/BEV/ICEV环境效益及减碳经济性评估

为完善增程式电动汽车（Extended range electric vehicle,EREV）全生命周期环境影响和经济效益评价研究,对EREV、纯电动汽车（Battery electric vehicle,BEV）和内燃机汽车（Internal combustion engine vehicle,ICEV）进行了对比分析.基于生命周期评价理论和生命周期成本分析方法,构建了车辆生命周期资源消耗、能源消耗、环境影响和成本评价模型,针对不同汽车各阶段材料消耗、能源消耗和环境排放三大特性,识别EREV、BEV和ICEV的环境负荷差异,并从初始购置成本、使用维护成本和报废回收成本3个方面评价了EREV、BEV和ICEV的生命周期成本差异.综合碳排放特性和经济属性,进一步提出减碳经济性评价指标,科学评价EREV和BEV的环境效益和减碳经济性,并讨论了不同电力结构下EREV、BEV和ICEV的生命周期温室气体排放情况和减碳经济性变化.对增程式电动汽车进行全生命周期内综合评价研究,进一步明确EREV在多种能源类型汽车技术路线中的环境效益和减碳经济性.结果表明,相比于ICEV,BEV和EREV在运行使...     

复合硅酸盐水泥的生命周期评价

掺加大量工业废渣的复合硅酸盐水泥其生产过程对生态环境有重要的影响.因此,本文利用Gabi 4.4软件,对复合硅酸盐水泥进行生命周期评价,比较分析生命周期各生产阶段中的非生物资源耗竭、全球变暖潜值、酸化效应、富营养化、人体毒性及光化学臭氧生成潜力等主要环境影响类型.结果表明,全球变暖潜值是复合硅酸盐水泥环境影响的主要类型,占总环境影响值的71％.环境影响大小顺序依次为全球变暖潜值、酸化效应、非生物资源耗竭、人体毒性、富营养化和光化学臭氧生成潜力.煅烧阶段的环境影响是最严重的,占整个生命周期影响值的68％.各生产阶段环境影响大小顺序依次为煅烧阶段、水泥粉磨、运输阶段、生料制备和原料开采阶段.煅烧阶段的全球变暖潜值、非生物资源耗竭和酸化效应的影响值为水泥生产各阶段最高值;粉磨阶段相比其他阶段具有最高的人体毒性和光化学臭氧生成潜力影响值;运输阶段产生了最高的富营养化污染值.本文对复合硅酸盐水泥的研究,为中国水泥生命周期评价提供了有效的基础数据,同时为推动水泥行业和建筑业的可持续发展提供了科学依据.     

啤酒的生命周期评价

本文在啤酒酿造阶段基础上,将原料种植及麦芽制备引入研究范围,利用Gabi5.0软件对啤酒进行从摇篮到大门的生命周期评价.各阶段考虑温室效应、酸化、富营养化、非生物资源消耗、人体潜在毒性、光化学毒性6种环境影响类型.结果表明,温室效应是啤酒生产对环境影响的主要类型,占总环境影响潜值43.75%,环境影响由强至弱分别为温室效应、富营养化、酸化、人体潜在毒性、光化学毒性和非生物资源消耗.灌装阶段是造成环境影响的主要阶段,占总环境影响潜值39.77%,种植阶段次之.其中灌装阶段的温室效应、非生物资源消耗、人体潜在毒性和光化学毒性影响潜值为啤酒生产各阶段最高值,种植阶段的富营养化、酸化影响潜值在各阶段最高.对灌装阶段采用传输管道改进,空压机热能回收、蒸汽二次利用等清洁生产方案降低能源消耗和环境影响,方案实施后蒸气和电能消耗分别减少247.66 MJ和4.46 k Wh,温室效应影响潜值减少19.18%,具有一定的环境效益和经济效益.     

地下土壤渗滤系统处理农村生活污水的生命周期评价

利用ebalance ECER软件,对地下土壤渗滤系统进行生命周期评价,对比分析其生命周期各个过程中非生物资源耗竭、酸化、富营养化、全球变暖和固体废物等主要环境影响类型,并确定了主要的环境影响类型和造成环境影响的关键环节。结果表明:富营养化和全球变暖是地下土壤渗滤系统环境影响的主要类型,分别占地下土壤渗滤系统环境影响总值的75.9%和13.5%;地下土壤渗滤系统环境影响大小的顺序依次为富营养化、全球变暖、酸化、固体废物和非生物资源耗竭。通过对地下土壤渗滤系统的研究,可为农村污水处理工艺的生命周期评价提供数据支持,并推动农村生活污水处理的可持续发展。     

食用油聚酯包装的生命周期评价

采用生命周期评价法研究了食用油聚酯(PET)包装的生命周期环境影响,并对不同处置方式的环境影响进行比较评价. 通过现场和资料调研的方式获得所有生命周期阶段的能量物质的输入、输出和环境外排数据. 结果表明:PET包装原料获取阶段的环境影响潜值在全生命周期环境影响潜值中所占比例极高,占处置前环境影响潜值的81.8%. PET包装的全生命周期环境影响类别主要集中在化石燃料、无机物对人体损害和气候变化3个方面;在致癌、生态毒性和酸化/富营养化等方面的影响较小. 3种主要处置方式的环境影响潜值为焚烧＞填埋＞再生,其中焚烧和填埋分别增加PET包装处置阶段前环境影响潜值的5.1%和3.6%,而再生可降低63.9%.      

纸塑铝复合包装处置方式的生命周期评价

采用生命周期评价(LCA)法研究了纸塑铝复合包装的全生命周期环境影响,并在处置阶段对不同处置方式的环境影响进行评价. 通过现场和资料调研的方式,获得所有生命周期阶段能量物质的输入/输出和环境外排数据. 结果表明:纸塑铝复合包装生命周期阶段中环境影响比重最大的是原料获取阶段,占75%以上. 纸塑铝复合包装的全生命周期环境影响主要集中在化石燃料、土地占用和无机物对人体损害3个方面,在矿产资源、气候变化、酸化富营养化和生态毒性方面影响稍小. 3种处置方式对环境影响由大到小依次为填埋＞焚烧＞再生,其中填埋和焚烧处置分别比纸塑铝复合包装处置阶段前的环境影响增加11%和7%,再生可降低23%,而进一步降低环境影响的方式为发展铝塑分离技术.      

铁路运输生命周期评价初探

基于生命周期评价方法,建立了我国铁路运输的生命周期模型,包含电力机车和内燃机车的运行、基础设施建设、上游能源和原料生产等主要过程;采用我国2010年铁路货运统计数据、中国生命周期核心数据库(CLCD)等数据源,通过eBalance软件对铁路运输生命周期的环境影响进行了计算和分析. 归一化分析表明,铁路运输生命周期的主要环境影响类型为富营养化、酸化和可吸入无机物,三者分别占全国相应环境影响类型总量的0.92%、0.70%和0.62%. 对大理—保山段铁路实际建设数据的研究表明,铁路基础设施建设及原材料生产的各项环境影响类型对铁路运输生命周期环境影响的贡献在9.45%(富营养化)～73.55%(非能源资源消耗)之间,影响十分显著. 生命周期节能减排综合评价表明,铁路运输节能减排综合指标的主要贡献来自于初级能耗、NO_x和CO₂,三者分别占ECER(节能减排综合指标值)的30.90%、27.50%和21.60%. 电力机车运输的节能减排效果优于内燃机车运输,其节能减排综合影响比内燃机车低41.91%.      

塑料牛奶包装及处置方式生命周期环境影响研究

采用生命周期评价(LCA)法研究了塑料牛奶包装的全生命周期环境影响,并在处置阶段对不同处置方式的环境影响进行比较.通过现场和资料调研的方式,获得所有生命周期阶段能量物质的输入/输出和环境外排数据.结果表明:塑料牛奶包装生命周期阶段中环境影响比重最大的是原料获取阶段,占90%以上.其全生命周期环境影响主要集中在化石燃料、无机物对人体损害和气候变化3个方面,在致癌、酸化富营养化和生态毒性方面影响稍小.3种处置方式对环境影响由大到小依次为填埋>焚烧>再生,其中填埋和焚烧处置分别比塑料包装处置阶段前的环境影响增加16.1%和5.3%,再生可降低75.9%.     

纯电动汽车驱动电机全生命周期评价

基于生命周期评价(LCA)理论,运用Ga Bi 6软件建模,对荣威E50纯电动汽车驱动电机全生命周期环境排放和资源消耗进行了评价,对比分析在中国不同区域使用下驱动电机生命周期过程资源环境影响,并对驱动电机生命周期过程中的生产制造能耗、使用能耗和原材料回收率做敏感性分析.结果表明,驱动电机全生命周期过程各环境影响类型指数排序为APGWPPOCPEPODP,且对环境的影响主要发生在使用阶段,其次是原材料获取和制造阶段.各大区域电网下驱动电机全生命周期过程环境排放影响从大到小为华东电网东北电网西北电网华北电网南方电网华中电网.从敏感性分析结果可知,使用能耗对驱动电机生命周期环境排放影响的敏感度大于生产制造能耗;铜的回收率对矿产资源消耗影响的敏感度远大于钢和铝的回收率.     

Life cycle assessment of lithium-ion batteries for plug-in hybrid electric vehicles – Critical issues

The main aim of the study was to explore how LCA can be used to optimize the design of lithium-ion batteries for plug-in hybrid electric vehicles. Two lithium-ion batteries, both based on lithium iron phosphate, but using different solvents during cell manufacturing, were studied by means of life cycle assessment, LCA. The general conclusions are limited to results showing robustness against variation in critical data. The study showed that it is environmentally preferable to use water as a solvent instead of N-methyl-2-pyrrolidone, NMP, in the slurry for casting the cathode and anode of lithium-ion batteries. Recent years’ improvements in battery technology, especially related to cycle life, have decreased production phase environmental impacts almost to the level of use phase impacts. In the use phase, environmental impacts related to internal battery efficiency are two to six times larger than the impact from losses due to battery weight in plug-in hybrid electric vehicles, assuming 90% internal battery efficiency. Thus, internal battery efficiency is a very important parameter; at least as important as battery weight. Areas, in which data is missing or inadequate and the environmental impact is or may be significant, include: production of binders, production of lithium salts, cell manufacturing and assembly, the relationship between weight of vehicle and vehicle energy consumption, information about internal battery efficiency and recycling of lithium-ion batteries based on lithium iron phosphate.     

考虑能源结构和气候因素的电动汽车温室气体影响

电动汽车因在使用过程中近似零排放而被认为是节约能源和减少碳排量的有力工具.但我国的电力结构是以火力发电为主,这会使电力在生产阶段排放大量的二氧化碳.为进一步研究电动汽车的环境友好性,本文构建了一种改进的电动汽车排放指数模型,使用2017年的电网统计数据及气候统计数据,就能源结构和气候这两个关键因素对我国31个省市分区域展开实证研究.结果表明,电动汽车对温室气体产生的影响存在明显的空间变化,且其与能源结构中火力发电占比密切相关.另外,对于全年温度变化范围较宽的省市,气候因素可能是使电动汽车和燃油车的碳排量达到排放平衡点的关键因素.基于此,扩大电力结构中清洁能源使用比例、改善电池性能、完善相关政策体制是促进今后我国电动汽车清洁、低碳发展的重要途径.     

中国省域私人电动汽车全生命周期碳减排效果评估

私人电动汽车因具有较少碳排放,在替代传统燃油汽车、推动交通领域碳减排方面具有广阔的应用前景.为更准确地衡量私人电动汽车相对于传统燃油汽车的碳减排效果,采用生命周期评价方法构建基于碳减排量和碳减排率的私人电动汽车碳减排核算技术方法,并通过情景分析技术模拟我国不同省份私人电动汽车碳减排潜力及关键影响因素.结果表明:①相对于传统燃油汽车,私人电动汽车在火力发电比例较低的13个省份具有较好的碳减排效果,减排率为34.69%~70.69%;在火力发电比例较高的18个省份减排效果则不太明显,减排率仅为3.20%~31.40%.②在私人电动汽车全生命周期的各阶段中,中低减排省份的燃料周期碳排放量占比最高,为57.33%~80.91%,且随着该省份碳减排效果的改善而不断降低;受制于电池的生产,高减排省份私人电动汽车全生命周期最主要的碳排放阶段为汽车材料周期.③从碳减排影响因素上看,汽车报废里程的增加对私人电动汽车碳减排量具有明显的正影响,但对碳减排率影响不大,碳减排效果较好的省份的碳减排量随报废里程的增加而上升的趋势更明显;百公里电耗的升高和车质量的增加则使碳减排效果下降,在碳减排效果较差的省份百公里电耗水平对碳减排量和碳减排率均有更显著的影响.研究显示,私人电动汽车的推广在我国可以带来一定的碳减排效果,发电能源结构和车质量是影响碳减排效果的2个关键因素,不同省份应因地制宜制定差异化的私人电动汽车推广路径.      

轻型纯电动汽车生产和运行能耗及温室气体排放研究

基于中国本地化的环境负荷数据,建立了电动汽车全生命周期模型,深入分析和评估了电动汽车生产和运行两个阶段的能耗及温室气体排放(Greenhouse gases,GHGs).结果表明:电动汽车生产和运行过程的总能耗为474 GJ;GHGs为40500 kg(以CO2当量计),电动汽车生产和运行过程的GHGs分别占总排放量的23.5%和76.5%.对于电动汽车生产过程能耗和GHGs而言,原材料生产均为主要贡献者,GHGs占到车辆生产过程的74.6%,占生命周期的17.5%.另外,情景分析表明,再生材料应用、单位电力GHGs和百公里电耗能够在很大程度上影响电动汽车的碳排放.再生金属替代原生金属后,从情景1到情景5,车辆生产的GHGs下降了约22.2%,车辆生产和运行过程的总GHGs下降了约4.7%;单位电力GHGs每下降1%,电动汽车运行GHGs下降0.9%;电动汽车百公里电耗每下降1.0%,车辆生产和运行过程总GHGs下降约1.0%.因此,发展清洁能源、降低火力发电比例、优化原材料生产工艺、提高再生原材料用量等,是有效降低电动汽车全生命周期过程总能耗和GHGs的重要途径.     

南昌市生活垃圾卫生填埋生命周期评价

卫生填埋法是当前我国处理城市生活垃圾的主要方式,依据生命周期评价理论及分析框架,借助eFootprint软件对南昌市卫生填埋法处理城市生活垃圾进行生命周期分析以期找出各处理过程的突出环境影响及原因并提出针对性改善建议.结果表明：卫生填埋法处理城市生活垃圾的主要环境影响类型为全球变暖（GWP）、初级能源消耗（PED）、水资源消耗（WU）、酸化（AP）、光化学臭氧合成（POFP）、生态毒性（ET）、淡水富营养化（FEP）;电力盈余作为副产品参与分配使得各环境影响类型指标潜值减小,其中最突出的是PED,其次是WU;收集运输过程最突出的环境影响类型为POFP,其次依次为ET、PED、FEP,该过程应减少柴油运输车使用,适量引用节能环保或清洁能源汽车;卫生填埋过程在垃圾处理各过程中产生的环境污染最大,该过程最突出的环境问题是AP,其次是GWP,再者是PED、FEP、ET,该过程应改善工艺以提升填埋气收集效率,采用清洁能源减少柴油使用;填埋气发电过程因填埋气发电产生盈余电力,实现能量回收后对环境的正效益,该过程应提升填埋气收集以及燃烧发电效率;渗滤液处理过程的环境影响较小,主要表现为WU和FED,需在注重节能的同时优化升级处理工艺,改善当前处置工艺存在的弊端并排除隐患.     

基于LCA的新能源轿车节能减排效果分析与评价

新能源汽车在行驶过程中具有节能、环保等优点,在我国目前汽车保有量激增、能耗总量和温室气体排放量不断增大,城市交通对城市空气污染贡献日益增加的情况下,应用和推广新能源汽车被视为替代传统汽车、减缓环境危害的重要工具,但其生产阶段的能耗及污染问题同样不容忽视.因此,本研究运用生命周期评价(LCA)方法,选用美国阿贡国家实验室开发的GREET模型,对混合动力轿车、纯电动轿车、氢燃料电池轿车、E10乙醇汽油轿车4类新能源轿车在车辆制造、燃料及电力生产、行驶、拆解4个阶段的能耗及主要大气污染物排放进行了分析计算,并与传统汽油轿车进行比较.结果表明,同传统汽油轿车相比,4种新能源轿车的全生命周期能耗有不同程度的降低,其中,纯电动轿车在降低能耗方面最具优势.同时,4种新能源轿车全生命周期综合环境影响均低于传统汽油轿车,其中以氢燃料电池轿车的综合环境影响最小.     

水泥窑共处置低品质包装废物的生命周期评价

以低品质包装废物为典型固体废物开展水泥窑共处置试烧试验. 以生命周期评价(LCA)方法为研究手段,对水泥窑共处置技术的环境影响进行评价,并且与常规水泥熟料生产过程进行比较. 通过试验和资料调研,获得所有生命周期阶段的能量和物质输入、输出以及环境外排数据,利用SimaPro7.1软件进行处理,得出相应的环境影响潜值. 结果表明:①在水泥熟料生产的全生命周期过程中,对环境影响所占比重最大的是生产阶段,共处置低品质包装废物可以使环境影响潜值降低10.65%（从263 Pt降至235 Pt）,主要表现在无机物对人体的损害和酸化/富营养化方面. ②从全生命周期来看,共处置低品质包装废物使环境影响潜值降低了8.68%（从334 Pt降至305 Pt）,主要表现在无机物对人体的损害和酸化/富营养化方面的降低,二者的环境影响潜值分别降低了11.00%和15.70%.      

氢燃料电池汽车动力系统生命周期评价及关键参数对比

发展氢燃料电池汽车被认为是解决能源安全和环境污染问题的理想解决方案之一,为量化探究氢燃料电池汽车动力系统的化石能源消耗和排放情况,运用GaBi软件建模,以新能源汽车相关技术路线为参考,构建我国氢燃料电池汽车动力系统的数据清单并对其全生命周期化石能源消耗和全球变暖潜值情况进行定量评价计算和预测分析,对不同类型的双极板、不同能量控制策略和不同制氢方式对环境的影响分别进行了对比研究,并对关键数据进行了不确定分析.结果表明,预计到2030年我国每台氢燃料电池汽车动力系统生命周期的化石能源消耗量（ADP_f）、全球变暖潜值（GWP,以CO₂ eq计）和酸化潜值（AP,以SO₂ eq计）分别为1.35×10⁵ MJ、9108 kg和15.79 kg.动力系统生产制造阶段的化石能源消耗和全球变暖潜值均高于使用阶段,主要原因是燃料电池堆栈和储氢罐的制造过程.金属双极板、石墨复合双极板和石墨双极板的制造工艺中石墨复合双极板的综合环境效益最好.能量控制策略的优化会使得氢能消耗降低,当氢能消耗降低22.8%时,动力系统的生命周期化石能源消耗和全球变暖潜值分别降低10.4%和8.3%.相比于甲烷蒸气重整制氢,基于混合电网电解水制氢的动力系统生命周期全球变暖潜值高出53.7%[KG-*6],而基于水电电解水制氢降低39.6%.降低动力系统生命周期化石能源消耗和全球变暖潜值的措施包括优化能量控制策略降低氢能消耗、规模化发展可再生能源发电电解水制氢产业和聚焦突破燃料电池堆栈关键技术实现性能提升.