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.     

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...     

中国氢燃料电池车燃料生命周期的化石能源消耗和CO2排放

氢燃料电池车(FCV)具有运行阶段高能效和零排放的优点,近年来得到快速的商业化发展.氢能生产具有多种技术路径,不同路径的能源和环境效益存在显著差异.本研究采用生命周期评价方法,运用GREET模型对不同氢燃料路径下的FCV燃料周期(WTW)的化石能源消耗和CO_2排放进行了全面评价.选取了多种制氢路径作为评价对象,建立了中国本地化的FCV燃料生命周期数据库,在此基础上分析了FCV相对传统汽油车的WTW节能减排效益,并和混合动力车和纯电动车进行比较.结果表明,使用可再生电力和生物质等绿色能源制氢供应FCV能取得显著的WTW节能减排效益,可削减约90%的化石能耗和CO_2排放.在发展相对成熟的传统能源制氢路径中,以焦炉煤气制得氢气为原料的FCV,能产生显著的节能减排效益,其化石能耗低于混合动力车,CO_2排放低于混合动力车和纯电动车.结合对资源储备和技术成熟度的考虑,我国在发展氢能及FCV过程中,近期可考虑利用焦炉煤气等工业副产物制氢,并且规划中远期的绿色制氢技术发展.     

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.     

低碳交通电动汽车碳减排潜力及其影响因素分析

交通运输是城市能源消耗和碳排放的重点行业,为通过节能减排实现低碳城市发展目标,传统汽油车向新能源汽车的转型是一项重要的举措,其中电动汽车因其节能减排的优势将在这次转型中发挥重要作用.在全面总结现有电动汽车节能减排研究成果的基础上,分析了影响电动汽车的减排因素,并应用燃料生命周期的理论,结合北京市的电动汽车推广计划,以纯电动汽车为例,采用改进的燃料碳排放模型,并设置6种情景分析了电动汽车的碳排放及其减排潜力,包括发电能源结构、车用燃料类型(单位燃料的CO2排放系数)、汽车类型(百公里能耗)、城市交通状况(时速)、煤电发电技术、电池类型(重量、能效)等因素对电动汽车减排潜力的影响.结果表明,改进后的模型能更科学测算燃料消耗碳排放;纯电动汽车具有明显的制约性碳减排潜力,在分析的6种影响因素中其波动幅度为57%～81.2%,其中,发电能源结构和煤电技术供电路线对电动汽车燃料生命周期碳减排空间起决定性作用,其减排空间分别可达78.1%及81.2%.最后从改善能源结构、提高煤电技术、推广节能技术、加快动力蓄电池研发、推广纯电动汽车等方面提出了推广电动汽车降低交通能耗和碳排放的优化措施,以期为低碳交通新能源汽车转型政策的制定提供科学依据和方法支撑.     

我国新能源汽车产业发展现状、问题及对策

概念与意义 新能源汽车是指采用非常规的车用燃料作为动力来源（或使用常规的车用燃料、采用新型车载动力装置）,综合车辆的动力控制和驱动方面的先进技术,形成的技术原理先进,具有新技术、新结构的汽车。新能源汽车包括：混合动力汽车（HEV）、纯电动汽车（BEV）、燃料电池汽车（FCEV）、氢发动机汽车以及燃气汽车、醇醚汽车等。发展现状与问题中国新能源汽车产业始于21世纪初。2001年,我国启动了＂863＂计划电动汽车重大专项,涉及的电动汽车包括三类：     

钢铁行业生命周期碳排放核算及减排潜力评估

钢铁行业是中国碳密集度最高的工业行业之一,为分析钢铁行业生命周期碳排放及碳减排潜力,从生命周期角度构建碳排放核算模型,以2020年为例开展实证分析,通过优化废钢使用量、化石燃料燃烧量、电力碳足迹因子以及清洁运输比例4项变量,对钢铁行业生命周期碳减排潜力作预测评估,同时使用敏感性分析确定影响钢铁生命周期碳减排因素的关键程度.结果表明,2020年中国钢铁行业全生命周期二氧化碳(CO₂)排放总量约24.04亿t,其中原料获取和加工生产阶段是钢铁行业碳排放的关键环节,占钢铁行业生命周期CO₂排放总量的98%以上.从CO₂排放源类别分析,化石燃料节约和外购电力清洁化是钢铁行业降碳的重中之重.到2025年,通过推广低碳技术、优化电力结构、增加废钢炼钢量、提高清洁方式运输比例,分别可使钢铁行业实现20%、 6%、 5%和1%的碳减排潜力.化石燃料燃烧量对钢铁行业生命周期CO₂排放的影响最显著,电力碳足迹因子和废钢炼钢使用量次之.关于钢铁行业节能低碳技术,短期内以推广轧钢工序与高炉炼铁工序低碳技术为主,未来随着电炉...     

基于场景模拟的公路货运新能源车成本效益分析研究

为实现双碳目标,公路货运部门需要通过发展电动汽车和氢能汽车替代燃油汽车进行减排.因此,本文构建了考虑场景异质性的货运车辆生命周期净收益分析模型,对比了25t牵引车和18t栏式货车两类车队中油、电、氢三种车型在不同线路场景下的生命周期成本和收入.结果表明,氢能汽车更适用于高单价、寒冷气候的长途重型货运场景,而电动货运车型则更适用于低单价、短途、轻载、温暖气候场景,至2030年氢能汽车可在25t重型货运场景优于电动汽车,可作为氢能汽车的重点布局方向.中短期内,氢价补贴、碳税等政策无法实现货运部门新能源汽车对燃油汽车的自发替代,还需要额外政策支持.     

工信部将完善汽车节能环保等领域强制性标准

<正>未来将进一步推进新能源汽车顶层设计,推进新能源汽车在技术、产业规模、市场化以及模式创新等方面的发展。同时,进一步完善汽车节能、环保等领域强制性标准,不断拓展新能源汽车的市场应用。近日,在参观青海省西宁市南川工业园区时,工业和信息化部部长苗圩作出了上述表示。据介绍,未来将制定节能汽车、纯电动汽车和插电式混合动力汽车、氢能燃料电池汽车、智能网联汽车、汽车动力电池、汽车轻量化、汽车制造等技术路线     

燃料电池汽车氢源基础设施的生命周期评价

为了推动生命周期评价的应用和发展并为我国制定燃料电池汽车氢源基础设施的近期规划提供参考,根据现有的生产、储存和输运氢的技术,针对燃料电池汽车氢源基础设施,设计了10种可行方案,运用生命周期评价方法对这些方案的环境影响进行了全面评价,得到了每种方案的分类环境效应标准化指标,并对若干参数进行了敏感性分析.结果表明,环境性最好的燃料电池汽车氢源基础设施方案是:天然气集中制氢厂制氢,然后用管道将氢气输运到加注站,加注给以氢气为燃料的燃料电池汽车.     

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.     

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.     

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.      

新能源汽车的环保效益与环保管理对策分析研究

文章分析了目前进入产业化发展阶段的混合动力汽车、纯电动汽车及燃气汽车（包括压缩天然气汽车、液化天然气汽车和液化石油气汽车）的环保效益及主要环保问题,对混合动力和燃气汽车还分为轻型车和重型车进行分析,表明新能源汽车具有很好的环保效益,特别是轻型混合动力汽车的尾气排放水平已经取得对传统汽油轻型车的整体领先优势,燃气汽车的有毒有害物质排放远低于传统汽车。应在公共交通和个人交通领域大力推广新能源汽车并加强新能源汽车的环保监管。     

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.     

玉米燃料乙醇生命周期碳平衡分析

玉米燃料乙醇作为化石燃料的替代品,其温室气体排放的多少(净碳排放量)是评价其可持续性的一个重要标准.基于生命周期分析原理,建立了玉米燃料乙醇的碳平衡分析方法.以我国夏玉米燃料乙醇的生产为例,计算了玉米燃料乙醇生命周期的净碳排放量并对其影响因素进行了分析.研究表明:与汽油相比,目前我国夏玉米燃料乙醇的生产并不能明显减少温室气体的排放,为此玉米生产过程中氮肥施用和灌溉以及乙醇转化过程的能耗等方面有待于重点改善.     

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.