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...     

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.     

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.     

氢能的重要性和制氢方法浅析

氢能是一种储量丰富、热值高、无污染的新能源.常见的工业制氢方法有:化石燃料制氢工艺、电解水制氢,催化热分解碳氢化合物制氢,生物制氢等.当前世界范围内的制氢研究十分活跃,开发氢能源及在未来发展氢能经济对于经济高速增长、能源进口依赖较大、消耗与日俱增的我国,具有十分重要的战略意义.     

基于LCA的北京市公交车节能及温室气体减排潜力分析

新能源公交车是未来城市公交行业节能及温室气体减排的重点发展方向.新能源公交车在行驶阶段具有良好的节能及温室气体减排效果,而汽车制造、能源生产等相关生命周期阶段的能耗及温室气体排放常被忽视,且目前新能源公交车的乘客运载功能相对较弱,可能对节能及温室气体减排的潜力造成较为显著的影响.因此,本文基于北京市公交车的运营特征,采用生命周期评价(LCA)方法,选择客运周转量作为功能单位,核算了天然气公交车、混合动力公交车和纯电动公交车等新能源公交车相对于柴油公交车的节能及温室气体减排效益.结果表明:发展新能源公交车对促进北京市公交行业及城市节能低碳发展具有积极的作用,但相对于基于运营里程的核算结果,本研究新能源公交车节能及温室气体减排潜力均较低,主要原因是新能源公交车的实际载客量相对较低;混合动力公交车和纯电动公交车在空调开启时的节能潜力与温室气体减排潜力均远低于天然气公交车;通过发展情景分析,建议北京市现阶段应优先发展天然气公交车,适当发展纯电动公交车和混合动力公交车,以减少北京市公交车的总体能耗,同时降低温室气体排放强度.     

燃料电池汽车氢源生命周期分析

运用生命周期评价方法对使用不同氢源的燃料电池汽车进行了分析.经过目的与范围的确定、清单分析、影响评价和结果解释,表明电解制氢方案的污染排放明显高于甲醇重整和汽油重整方案,而甲醇重整和汽油重整方案又高于天然气制氢和煤制氢方案,对于相同的制氢方案,液氢方案的排放略高于气氢方案.      

基于混合生命周期分析的我国海上风电场能耗及温室气体排放研究

随着我国海上风电的快速发展,对其资源环境成本进行系统核算对于全面评价海上风电的节能减排潜力具有重要意义.本研究采用混合生命周期评价方法,对我国第一个海上风电场—上海东海大桥海上风电场(二期)的能耗和温室气体排放进行核算,并将核算结果与典型陆上风电场和其它类型的可再生能源进行比较.结果表明:该海上风电项目全生命周期发电能耗为0.51 MJ·k Wh~(-1),相应的温室气体排放量为26.47g·k Wh~(-1)(以CO_2当量计);在设备制造与运输、建设施工、运行维护、回收处置4个阶段中,设备生产与运输阶段在能耗和温室气体排放的占比最大,分别贡献了能耗的91.23%和温室气体排放量的60.48%;横向比较发现,海上风电场单位发电量的能耗和温室气体排放均高于陆上风电项目,但与光伏、生物质、地热等可再生能源发电项目相比,海上风电项目全生命周期能耗和温室气体排放依然具有一定优势.     

车用新能源燃料的选择及生命周期评价

本文建立了车用新能源燃料生命周期能源消耗和排放的评价模型,并对其进行了生命周期能耗和排放评价。结果表明:醇类燃料全生命周期的能耗最大,燃料电池能耗最小,燃料的消耗主要集中在使用阶段,原料阶段的能源消耗较低;在生命周期总CO2排放方面,甲醇CO2排放最高,混合动力CO2排放最低;在燃料生命周期VOC、HC、NOx、PM10和SOx排放方面,醇类燃料的排放最高,燃料电池的排放最低。     

纯电动与柴油货车全生命周期能耗及排放分析

选择传统柴油厢式货车和纯电动厢式货车为研究对象.基于GREET软件,建立适宜于我国国情的车辆全生命周期计算模型,对比分析两款车型全生命周期的能耗、温室气体排放以及标准污染物排放情况;结果表明:纯电动货车全生命周期内的百公里能耗比柴油货车降低了6.57%,化石燃料、天然气、石油的百公里消耗量分别降低14.4%、58.8%、96.8%;纯电动货车CH_4、VOC、CO、NO_x的排放分别比柴油货车低16.7%、14.8%、63.0%和63.4%,而柴油货车的CO_2和SO_x的排放量比纯电动货车低7.2%和96.8%.同时对车辆进行不确定性分析和单因素的敏感性分析发现,纯电动货车全生命周期内CO_2排放量对电能生产阶段的敏感度高达66.9%,而且相较于柴油货车,纯电动货车在全生命周期能耗、一次能源消耗以及主要污染物的排放等方面受车辆寿命的影响较小,在长期运行过程中更能发挥其在节能减排方面的优势.     

玉米燃料乙醇生命周期净能量分析

玉米燃料乙醇作为化石燃料的替代品,能量效率(净能量或能量比)是评价其可持续性的一个重要标准.基于生命周期清单分析原理,建立了玉米燃料乙醇的净能量分析方法.以我国夏玉米燃料乙醇的生产条件为例,计算了玉米燃料乙醇整个生命周期的能量效率并对其影响因素进行了分析,讨论了乙醇汽油混合燃料的节能效果.研究表明:玉米燃料乙醇具有一定的能量效益,干法和湿法工艺的能量效率(能量比)分别为1.25和1.04.通过玉米燃料乙醇生命周期内的能量输入比较可知,玉米生产和乙醇转化过程的化石能输入占有最大的比例,因而玉米种植过程中的氮肥、电力、柴油消耗和乙醇生产过程中蒸馏和脱水过程的能耗是影响玉米燃料乙醇能量效益的主要因素.     

城市汽车年检碳排放数据挖掘及其应用研究

基于城市汽车年检中CO₂的过程动态检测数据,对小型汽油客车CO₂的排放因子和排放水平信息进行了挖掘,并与文献研究结果进行了对比.结果表明,从城市汽车年检数据中挖掘的CO₂排放结果可以作为研究城市机动车碳排放的重要参考依据;合理有效地利用汽车年检数据可以为城市车辆尾气排放的精准分级管控、城市交通运输碳排放达峰的量化分析,以及城市交通源的污染物和CO₂协同减排提供重要的数据支撑;从国Ⅰ到国Ⅴ不同排放阶段汽油车的常规污染物CO、NO_x和HC的排放水平下降非常明显,而对应的CO₂排放水平差异不大;CO₂排放因子随累计行驶里程、车龄、基准质量和排量的变化关系反映出,如果需要削减城市汽车碳排放水平,应鼓励使用基准质量小或者排量小的车辆,淘汰高油耗高排放的老旧车辆,鼓励公共绿色出行而降低单车活动水平,增加纯电动车辆优化车队能源结构.     

Optimal range of plug-in electric vehicles in Beijing and Shanghai

Both China’s national subsidy policies for plug-in electric vehicles (PEVs) purchasers and passenger cars corporate average fuel consumption and new vehicle credit regulation (dual-credit policy) favor long-range 300+ km battery electric vehicles (BEVs) and 80+ km plug-in hybrid electric vehicles (PHEVs). However, these electric vehicles tend to have lower energy efficiency and higher purchase and operation costs. Vehicle with larger batteries can also be less equitable because the subsidies are often provided to more expensive vehicles and wealthier owners. This study takes advantage of a novel dataset of daily driving data from 39,854 conventional gasoline vehicles in Beijing and 4999 PHEVs in Shanghai to determine the optimal range of BEVs and PHEVs within their respective cities. We simulate a model to explore ranges with which PEVs emit less GHGs than that of a baseline hybrid and conventional gasoline vehicle while ensuring that all daily travel demands are met. Our findings indicate that in both cities, the optimal ranges to balance cost and travel demand for BEVs are 350 km or less and for PHEVs are 60 km or less in Beijing and 80 km or less in Shanghai. We also find that to minimize carbon dioxide (CO₂) emissions, the ranges are even lower 10 km in Beijing and 30 km in Shanghai. Our study suggests that instead of encouraging long-range PEVs, governments should subsidize PEV models with shorter ranges. Parallel efforts should also be made to both increase renewable energy over fossil fuels and expand charging facilities. Although individual mobility demand varies, the government could reduce occasional long-distance driving by subsidizing alternative transportation choices. Providing week-long driving trials to consumers before their purchases may help decrease the demand of very long range PEVs by alleviating the range anxiety through a learning process.

     

中国平板玻璃生产碳排放研究

平板玻璃行业是典型的高能耗、高排放行业,目前关于中国平板玻璃行业的碳排放问题还没有得到深入的研究.因此,本文调查了中国300余条主要的平板玻璃生产线,并在此基础上从范围1(工艺过程和化石燃料燃烧引起的直接排放)和范围2(净购入电力和热力在生产阶段引起的间接排放)评估了中国平板玻璃行业从2005年到2014年的CO_2排放情况.结果发现,中国平板玻璃行业CO_2排放量逐年增加,由2005年的2626.9×10~4t逐步上升到2015年的4620.5×10~4t.研究表明:能源消耗是平板玻璃行业碳排放的最主要来源,占比在80%左右,节能降耗是促进平板玻璃行业CO_2减排的主要途径;平板玻璃生产原料中碳酸盐的热分解是CO_2的主要来源之一,占总排放量的20%左右,控制平板玻璃配合料的气体率,在减少平板玻璃生产过程中的CO_2排放有很大潜力;推荐平板玻璃新建项目使用天然气并配备大型熔窑(日熔化量650 t以上)的浮法玻璃生产线,以减少CO_2排放.     

基于LEAP模型的兰州市道路交通温室气体与污染物协同减排情景模拟

基于LEAP模型,构建了2015～2040年兰州市道路交通发展“零措施”的基准（BAU）情景以及低碳（LC）和强化低碳（ELC）这2个节能减排情景,模拟评估各项政策和措施下能源消耗情况和温室气体与大气污染物协同减排效果.结果表明,LC情景能源消耗和CO₂排放将于2026年达峰,ELC情景能源消耗和CO₂排放将于2020年达峰;两种情景下,NO_x、 CO、 HC、 PM_2.5和PM₁₀等污染物排放量于2015～2017年间开始出现大幅下降,下降趋势于2023年前后逐渐减缓.结合措施可行性和减排成本,LC情景可作为兰州市道路交通碳达峰减排情景：到2040年能源消耗量、 CO₂、 NO_x、 CO、 HC、 PM_2.5和PM₁₀排放相对于BAU情景的削减率分别达到-24.17%、-26.57%、-55.38%、-65.91%、-72.87%、-76.66%和-77.18%.兰州市道路交通当前应以公共...     

中国水泥工业CO2排放现状及减排对策

水泥工业是中国制造业中温室气体CO2的主要排放源,因此,根据水泥生产的基本原理和工艺特点,建立了CO2排放的数学模型并确定排放强度,计算了2001—2010年中国水泥工业CO2的排放量,分析了影响CO2排放量的主要因素及其发展趋势,并提出水泥工业CO2减排对策.结果表明,中国水泥工业CO2排放总量逐年增长,与水泥产量和单位产品原料、燃料消耗定额呈线性关系;在CO2排放总量中,原料煅烧和燃料燃烧阶段的排放量分别占49%和51%;"十一五"期间单位水泥产品CO2排放强度由0.69t.t-1下降到0.65t.t-1.万元GDPCO2排放量呈下降趋势,2008年达到最低值为0.3054t,平均每年万元GDPCO2排放量下降10.69%,说明水泥工业10年间实施节能降耗、资源循环利用、提高经济效益等措施对于减少CO2排放具有明显效果.     

东莞市低碳路径下加速电气化对CO2和污染物协同减排影响

城市是能源消耗的中心，电气化可以整合城市能源结构，实现清洁能源高效利用，探究城市低碳路径下加速电气化的协同减排影响对实现城市减污降碳至关重要.基于长期能源替代规划模型(LEAP-DG),设置了基准情景、低碳情景和加速电气化情景等3类情景，评估电气化措施在不同电力结构下的减排潜力，量化重点部门的措施贡献，探讨广东省典型制造业城市东莞的协同减排效果.结果表明，电力结构优化促进了电气化措施的协同减排效果，低碳路径下加速电气化将进一步降低电力污染物排放强度，2050年，东莞市CO₂、 NO_x、 VOC和CO减排7.35×10⁶、 1.28×10⁴、 1.62×10⁴和8.13×10⁴ t, SO₂和PM_2.5消费侧减排量和生产侧增排量达到平衡.电气化渗透速率和电力结构优化协调发展是电气化措施实现减排效益的关键，工业和交通部门加速电气化将同时降低CO₂和大气污染物排放，交通部门得益于燃油车和电动车的高...     

大气14CO2的时空分异特征及其在化石源CO2示踪中的应用

大气CO₂中放射性碳同位素(¹⁴C)的水平可以反映化石源CO₂的影响程度,这对于评估我国目前化石源CO₂的排放状况和制定节能减排政策具有重要的指导意义。本文在概述大气¹⁴CO₂采样和分析方法的基础上,简要介绍了大气¹⁴CO₂观测的起源和主要的源汇过程,重点论述了大气¹⁴CO₂的时空分异特征及其驱动因素;阐述了化石源CO₂浓度的估算方法及¹⁴CO₂在国内外化石源CO₂示踪中的应用现状,并对大气¹⁴CO₂观测在我国化石源CO₂示踪中的应用前景进行了展望;旨在为我国正确地开展大气¹⁴CO₂的观测研究,深刻地理解特定区域大气¹⁴CO₂的时空分异特征和化石源CO₂的分布状况提供参考。     

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.