面向2035的节能与新能源汽车全生命周期碳排放预测评价

发展节能与新能源汽车是降低交通运输行业碳排放的重要技术路径.为量化预测节能与新能源汽车的全生命周期碳排放,利用全生命周期评价方法,以汽车相关技术路线和政策为参考,选取燃油经济性、整车轻量化水平、电力结构碳排放因子和氢能碳排放因子为关键参数,构建传统燃油汽车(ICEV)、轻度混合动力汽车(MHEV)、重度混合动力汽车(HEV)、纯电动汽车(BEV)和燃料电池汽车(FCV)的数据清单并对其全生命周期碳排放进行量化预测评价,对电力结构碳排放因子和不同制氢方式碳排放因子进行了敏感性分析和讨论.结果发现,2022年ICEV、 MHEV、 HEV、 BEV和FCV的全生命周期碳排放量(以CO₂-eq计)分别为208.0、 195.5、 150.0、 113.5和205.0 g·km^-1.到2035年,BEV和FCV相比于ICEV具有较为显著的减碳效益,分别降低69.1%和49.3%.电力结构的碳排放因子对BEV的全生命周期碳排放的影响最显著.关于燃料电池汽车的不同制氢方式,短期应以工业副产氢提纯为主供应FCV氢能需求,长期以可再生能源电解水制氢和化石能源...     

电动与内燃机汽车的动力系统生命周期环境影响对比分析

以国内某两款同一车型的电动与内燃机汽车的动力系统为研究对象,通过生命周期分析软件GaBi建立生命周期评价(LCA)模型,在清单数据分析的基础上,采用CML2001模型对两种动力系统分别进行了定量的生命周期环境影响评价.评价结果表明,电动汽车动力系统的全生命周期综合环境影响比内燃机汽车动力系统高60.15％,并分别通过回收阶段分析、电能结构分析和敏感性分析对这一结果进行了解释:回收阶段中酸化、富营养化和光化学臭氧合成3种环境影响类型的直接排放大于回收得到的环境效益;电动汽车动力系统的环境影响随着火力发电比例的下降而减小,增大水能、风力和核能发电在电力系统中所占比例能有效降低电动汽车对环境的影响;动力系统重量对电动汽车动力系统的环境排放影响最为敏感,电池充电效率次之,制造阶段能耗的敏感度最小.将动力系统使用阶段的环境影响分配到整车,则电动汽车的生命周期环境影响比内燃机汽车低0.14％,且主要环境影响类型是全球变暖、酸化和富营养化.     

考虑区域特点和车型差异的氢燃料电池汽车全生命周期减碳预测分析

发展氢燃料电池汽车是我国实现“双碳”战略的重要路径之一,目前我国多个区域正在推广应用包括乘用车、客车以及重卡在内的氢燃料电池汽车,如何量化研究未来不同车型和不同区域的氢燃料电池汽车减碳潜力成为如今的研究热点之一.基于全生命周期的评价方法,考虑了未来的汽车燃油经济性、电力碳排放因子、氢能碳排放因子和氢燃料电池汽车推广规模及制氢方式的区域差异,量化评价了不同类型的氢燃料电池汽车（FCV）、传统燃油汽车（ICEV）和纯电动汽车（BEV）的全生命周期碳排放量（以CO₂当量计）,对比分析了氢燃料电池汽车在不同时间及不同区域的减碳潜力,并对百公里氢耗量进行了不确定性分析.结果发现,到2025年氢燃料电池客车的全生命周期碳排放比传统燃油客车降低36.0%,而氢燃料电池重卡相较于传统燃油重卡并没有减碳效益.随着未来我国氢能来源结构的不断优化,到2035年氢燃料电池重卡的全生命周期碳排放比传统燃油重卡降低36.5%,相较于乘用车和客车两种车型,其减碳效益是最明显的.以2035年京津冀示范群为例,随着百公里氢耗量降低20%,FCV乘用车、客车和重卡的减碳规模分别增加了7.29%、9.93%和19.57%.因此建议氢燃料电池汽车推广应短期以客车为主,长期以重卡为主,乘用车推广作为补充.分区域和分阶段推广氢燃料电池汽车更有助于推进我国汽车领域的低碳化进程.     

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.     

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.     

光伏发电和燃煤发电的生命周期评价比较研究

文章运用生命周期评价（life cycle assessment,LCA）的分类、特征化、量化处理的方法,对多晶硅太阳能光伏发电和燃煤发电的全过程进行环境影响评价.通过收集两者的资源消耗量和污染物排放量,建立两者全生命周期资源消耗及污染物排放清单,得到相应的资源消耗系数和环境影响潜值.综合多晶硅太阳能光伏发电和燃煤发电全生命周期评价结果,从资源消耗和环境影响的角度来看,与传统燃煤发电相比,多晶硅太阳能光伏发电具有明显的优势.     

煤与秸秆成型燃料的复合生命周期对比评价

利用复合生命周期对比评价方法,引入能量返还率、资源耗竭系数、环境影响负荷和生命周期成本4个参数,对煤和秸秆成型燃料在整个生命周期内的能源消耗、环境影响和经济性做了对比分析.同时,为了平衡能源、环境与经济三者之间的关系,建立EEE (Energy, Environment, Economic)综合指标进行整体评价.结果表明,在整个生命周期内,与煤相比,秸秆成型燃料的能量返还率低、资源耗竭系数小.秸秆成型燃料的全球变暖潜值、酸化潜值、富营养化潜值、工业烟尘、粉尘潜值及固体废弃物潜值均比煤小,因此,秸秆成型燃料的环境影响负荷比煤小.秸秆成型燃料的EEE指标值比煤小79.8%,所以,从平衡生命周期能源消耗、环境排放和经济性角度出发,秸秆成型燃料具有替代煤的潜力.但是,秸秆成型燃料的生命周期成本比煤高,其大力推广需要政府的财政补贴.     

生命周期视角下废弃餐饮油脂炼制生物柴油的环境效益分析

废弃餐饮油脂的资源化利用是关乎公众健康和环境保护的重要举措.目前我国废弃餐饮油脂炼制生物柴油的环境效益尚不明晰、国家政策模糊,相关产业发展滞缓.本研究以国内废弃餐饮油脂炼制生物柴油的典型企业为例,利用GaBi软件对废弃餐饮油脂的收集、预处理、酯化和运输等过程全生命周期阶段的资源环境影响进行系统核算,评估其环境效益,以期为国家生物柴油行业发展和相关政策制定提供科学依据.研究结果表明:①整个生命周期过程中,酯化阶段的环境影响最大,各指标占比为52.91%～96.05%,其环境影响主要是由燃煤、用电和甲醇消耗引起;②敏感性分析结果显示,燃煤、用电、甲醇消耗和收集距离的变化对整个生命周期环境影响结果有着较大影响;③废弃餐饮油脂炼制的生物柴油生命周期化石能源消耗16406 MJ·t~(-1)、温室气体排放815 kg CO_2 eq·t~(-1),与石化柴油相比,具有较好的节能和温室气体减排效益.     

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.     

基于GaBi软件的钢材生命周期评价

基于生命周期评价方法,采用GaBi4．3软件分析了生产1kg普通钢材过程中的物料消耗、能源消耗以及时环境的排放,并利用软件提供的CML2001方法评价了生产过程中造成的环境影响。分析结果表明：能源消耗是造成环境影响的主要因素;水循环利用率低造成大量淡水资源浪费;生产过程中产生的主要环境影响为温室效应和环境酸化。     

电动汽车与燃油汽车的环境指标比较

对燃油汽车的尾气直接污染，尾气间接污染和噪声污染的环境指标进行了分析。比较了电动汽车与燃油汽车的同类环境指标，指出中国发展电动汽车对于改善环境的重要作用。     

基于故障物理的集成控制器电路板可靠性预计

目的实现商用电动汽车集成控制器的可靠性预计与提升,采用应力仿真与故障物理相结合的方法对其关键电路板进行可靠性预计。方法针对集成控制器的数字样机,开展热、振动仿真应力分析,采用故障模式机理及影响分析(FMMEA)方法,分析电路板可能存在的故障模式和故障机理,确定潜在故障模式的故障物理模型。将应力分析结果作为故障物理模型的输入,进行基于故障物理的可靠性预计,寻找设计薄弱环节,并提出改进措施。结果找到了电路板的8个高温器件和热集中区域,振动仿真分析表明,电路板顶端与中心振动强度较大,可能引起疲劳失效,需要给予关注。通过FMMEA分析,得到电路板的主要故障模式为焊点开裂,主要受温度循环影响,造成热疲劳失效。最后采用Coffin-Mason模型,计算得到电路板的平均故障间隔时间为15869 h,找出了电路板的可靠性设计的薄弱环节。结论该方法基于故障物理,相对传统基于手册的可靠性预计方法精度更高,同时能够在产品研制阶段与性能设计并行,通过分析和改进产品设计,达到正向可靠性设计的目的,为新能源汽车领域电子产品的可靠性预计提供新的思路。     

电场与MnxCey催化剂在苯氧化反应中的协同效应及机理探究

挥发性有机物（VOCs）大量排放已成为日益严重的环境问题,为了实现VOCs的高效去除,本文采用自蔓延燃烧合成法制备了一系列锰铈复合氧化物催化剂,将稳恒直流电场引入典型VOCs气体苯的催化氧化过程,并基于不同电场条件下催化剂的理化性质表征结果进行机理分析.实验结果表明,Mn_xCe_y催化剂对含苯废气的去除有良好的效果,稳恒直流电场显著促进了催化剂的活性,其中Mn₁Ce₃的催化性能最佳,电流为5 mA时,Mn₁Ce₃催化剂在155℃可达到50%的苯转化率,在202.4℃可达到90%的苯转化率,对应的转化温度T₅₀和T₉₀比传统方法分别降低了62.4℃和48.3℃,且电场中的反应活化能由52.32 kJ·mol^-1降低至32.31 kJ·mol^-1.根据实验现象及表征结果,发现协同效应与活性位点的快速持续再生及活性氧物种的转化有关,由此提出苯在Mn_xCe_y催化剂上的氧化机理及电场协同催化的反应模型.     

小议机动车尾气污染的控制对策

随着城市机动车保有量的不断增长,机动车尾气污染问题已经成为城市空气污染最重要的来源,控制机动车尾气污染也已经成为改善城市大气环境质量的当务之急.本文力图通过对发达国家机动车尾气控制的经验的借鉴及中国目前状况的对比分析,为降低中国机动车尾气污染排放提供些思考和建议.     

黄壤表面电场作用下Cu~(2+)与Zn~(2+)的吸附/解吸动力学研究

利用静态恒流法研究了黄壤表面电场作用下Cu2+与Zn2+的吸附/解吸动力学.结果发现:考虑黄壤表面电场作用下,Cu2+和Zn2+的吸附实验呈现初期强吸附作用下的零级动力学过程和一定时间之后弱吸附作用下的一级动力学过程,与理论预期一致;在Cu2+和Zn2+的解吸实验中,只有前期出现了弱吸附作用下的一级动力学过程,实验结果与理论预期存在差别,原因在于专性吸附的Cu2+、Zn2+很难被解吸下来;在交换/吸附实验中,Cu2+的吸附速率值和平衡吸附量均大于Zn2+,且Cu2+-K+体系的表面电化学参数φ0、σ0、E0均大于Zn2+-K+体系中的对应值,证明了黄壤颗粒表面对Cu2+的吸附作用强于Zn2+;在交换/解吸实验中,Zn2+的解吸速率值和平衡解吸量均大于Cu2+,Zn2+-K+体系的表面电化学参数φ0、σ0、E0均大于Cu2+-K+体系中的对应值,证明Zn2+-K+体系中Zn2+的解吸作用比Cu2+-K+体系中的Cu2+解吸作用强.     

基于中国电网结构及一线典型城市车辆出行特征的PHEV二氧化碳排放分析

中国电网火电比例的空间差异与插电式混合动力汽车（PHEV）驱动能源的二元性增加了研究PHEV二氧化碳排放的复杂性.使用上海市50辆PHEV汽车13万km的数据,研究了基于PHEV实际运行数据的二氧化碳排放评估方法,分析了PHEV纯电驱动里程比例及其影响因素,获得了纯电续驶里程、充电频率、电网构成对PHEV二氧化碳排放强度的影响,展望了2020年PHEV技术水平的二氧化碳减排效果.结果表明,我国一线城市PHEV乘用车出行主要集中在50 km以内的范围,占日常出行频次的70%;在2016年全国平均电网结构下,续驶里程超过50 km的PHEV比传统燃油车少排放15%以上的二氧化碳;在高比例可再生能源电网结构的地区,PHEV碳排放可降至100.0 g·km^-1以下,相比平均电网结构下碳排放水平降低幅度在28%以上;在2016年平均电网结构及技术水平下,纯电续驶里程增加（50~100 km）、充电频率增加（0.5~2次·d^-1）对碳排放的改善幅度不明显;与2016年相比,2020年PHEV燃油经济性和电耗水平的改善可降低32%的碳排放.     

柴油车尾气颗粒物排放现状评价

对2013年哈尔滨市不同供油方式的柴油车排气细颗粒物或黑碳测量参数—光吸收系数进行了统计分析,结果表明:涡轮增压和自然吸气供油方式光吸收系数均值分别为1.39 m-1和1.27 m-1,超标率分别为5.8%和2.4%,采用颗粒物控制措施及排气装置强制维护降低了颗粒物排放,符合排放标准。     

广州市在用汽车排气检测执行新标准的初步分析

在广州市机动车排气检测工作中，对在用汽车（指已上牌的汽车）在路检、抽检、复测和被举报冒黑烟车辆检测已经全面执行GB 18585-2005和GB 3847-2005国家新标准。文章对执行新标准实际工作中的技术问题和检测结果作了初步分析，并提出了相应的建议。     

浅析机动车综合整治对南昌市环境质量的影响

通过对南昌市实施机动车综合整治--禁鸣喇叭、安装尾气净化装置前后环境质量，分析了机动车综合整治对南昌市环境质量的影响，并提出相应的对策和建议。     

汽车尾气污染地理显示系统的开发研究

利用汽车尾气扩散模型和地理信息系统技术,建立起汽车尾气污染地理显示系统软件(以广州市为例),用户在软件界面上确定选取点或区域后,该软件即通过内部程序进行分析、计算并在界面上形象地表示出汽车尾气污染扩散对该点或区域的影响。本系统能够直观、快速地反映城市交通的大气污染状况,为环境管理和决策部门提供有益参考。