推广新能源汽车碳减排和大气污染控制的协同效益研究——以上海市为例

随着我国机动车数量的持续增长,交通运输行业已经成为仅次于工业部门的第二大能源消费部门,也是温室气体排放和空气污染物的主要贡献部门.为了支持低碳发展,自2009年起,中国便开始使用新能源汽车取代传统燃油汽车.通过上海市2016年纯电动和插电式混合动力的私家车、出租车和公交车的行驶情况、能源消耗和排放因子等数据,对新能源汽车运行过程以及所需电能生产过程中产生的大气污染物和CO₂的排放量进行了测算,利用协同控制坐标系评价和污染物减排量交叉弹性分析方法探讨了新能源汽车的协同减排能力与效果.基于协同效益潜力分析结果,对推广3类新能源汽车的协同效益进行了排序,结果表明纯电动公交车具有最佳的碳减排和大气污染控制协同效益,纯电动以及插电式混合动力私家车和出租车对CO、NO_x、NMHC、PM₁₀都具有协同效益,而插电式混合动力公交车不具备协同效益.     

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.     

基于出行服务的纯电动公交车节能减排效益分析

纯电动公交车因行驶阶段零排放而成为城市地面常规公交车的重点发展方向,但是从其全生命周期来看,其实际的节能减排效益受到多种因素影响,仍需综合权衡.本研究采用生命周期评价方法(LCA),综合考虑公交车载客能力与不同区域的电网发电结构等影响因素,开展纯电动公交车的节能减排效益评价.结果表明,由于现有纯电动公交车的载客能力较柴油公交车低15%左右,所以选取出行服务作为功能单位能够更合理地核算纯电动公交车的实际节能减排效益.同时,由于我国不同区域电网的发电结构仍存有较大差异,相对于柴油公交车,不同区域电网结构下发展纯电动公交车所获取的节能减排效益差别较大.具体而言,纯电动公交车在华北、华东、华中、东北、西北和南方等不同电网结构下的节能效益分别为7.84%、11.91%、26.90%、11.15%、19.55%和20.31%;除华北电网由于煤电占比较高无减排效益外,其余电网结构下发展纯电动公交车所获取的综合减排效益分别为3.46%、26.81%、1.17%、13.74%和17.48%.因此,发展纯电动公交车时,建议将提高纯电动公交车的载客能力作为技术研发的重点,同时充分考虑不同电网发电结构对纯电动公交车的环境影响,合理进行发展规划.     

基于EIO-LCA模型的纯电动轿车温室气体减排分析

纯电动轿车燃料周期的温室气体排放是否低于汽油轿车的排放仍然存在争议.为评价纯电动轿车的温室气体减排效率,此研究利用中国2007温室气体排放EIO-LCA模型分别核算了普通级纯电动轿车和汽油轿车燃料周期的温室气体排放量.结果表明纯电动轿车燃料周期的温室气体排放总量为124gCO2,e/km,汽油轿车相应的排放总量为265gCO2,e/km,纯电动轿车与汽油轿车相比,减排温室气体53%.模型计算结果还表明影响纯电动轿车温室气体排放的主要行业包括电力、热力的生产和供应业与煤炭开采和洗选业等.因此,纯电动轿车温室气体减排应通过优化一次能源结构、提高电网综合效率等方法实现.     

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.     

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.     

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.     

基于GREET的纯电动公交车与传统公交车全生命周期评估

随着纯电动公交车在城市公共交通中应用越来越广泛,需要对纯电动公交车和传统柴油公交车进行全生命周期评估,并分析推广纯电动公交的可行性.通过美国阿贡实验室开发的GREET（greenhouse gases,regulated emissions,and energy use in transportation model）软件,充分考虑油井-油泵、公交车运行、车身系统制造、液体系统制造、ADR（装配、报废和回收质量）以及电池制造等6个阶段能耗,结合公交车车型信息和路况信息,构建公交模型,并对公交模型进行能耗模拟、排放物模拟和经济效益评估.结果表明,若车身长度为12 m,车身质量为18 t时,纯电动公交车运行过程能耗仅占其总能耗的31.1%.相较于传统公交车,纯电动公交车全生命周期能耗减少29.1%,全生命周期内VOC、CO、NO_x等污染物排放量分别减少8.7%、36.7%、50.2%,温室气体CO₂的排放量减少19.7%.若公交车队规模为20辆,纯电动公交车使用年限为8 a,则纯电动公交车比例需超过12.7%才能实现盈利,单辆纯电动公交车若实现盈利至少需要3 a.      

“双碳”背景下北京市农业温室气体排放评估及“十四五”时期减排潜力预测

为实现"双碳"目标,北京市相关规划对"十四五"时期农业领域温室气体排放控制提出严格要求.通过收集北京市农业活动水平数据,计算和筛选排放因子,评估北京市2020年农业温室气体排放量,分析排放特征;结合北京市自然条件和种养模式,筛选适宜的减排措施,预测"十四五"时期温室气体减排潜力及分布,分析优化措施减排效果,并提出相关政策建议.结果表明,北京市2020年农业温室气体排放总量（以CO₂-eq计,下同）为45.6万t,以动物肠道发酵和动物粪便管理排放为主,贡献率分别为50.7%和26.7%,主要集中在顺义区、密云区、延庆区等畜禽养殖规模较大的郊区;预测"十四五"期间,北京市农业温室气体减排潜力为10.7万t.动物肠道发酵为减排潜力最大的排放源（6.0万t）,其次为动物粪便管理（3.7万t）;CH₄的减排潜力大于N₂ O;减排潜力主要分布在密云区、顺义区、延庆区、房山区和通州区等畜禽养殖规模较大的郊区;调整饲料结构和优化粪便管理方式为效果最明显的减排措施.     

深圳市纯电动泥头车减污降碳协同效益评价研究

新能源汽车替代传统燃油车是减缓能源与环境压力并如期实现“双碳”目标的重要途径,但在重型车辆、工程车等领域推广较为缓慢.深圳市自2019年开始推广使用纯电动泥头车,并计划到2025年新能源环卫、泥头车数量达到8000辆.为深入探究纯电动泥头车替代柴油泥头车所产生的减污降碳协同效益,本研究基于一手调研数据,采用生命周期评价方法并结合GREET模型,对比分析了两类泥头车在燃料周期、车辆周期和配套设施周期3个周期内的能耗、主要空气污染物及碳排放情况.结果表明,纯电动泥头车全生命周期内能耗较柴油泥头车可减少36.2%,主要污染物如NO_x、SO₂、VOC和PM_2.5降幅分别达81.3%、37.8%、29.0%和25.9%;温室气体(GHGs)排放强度减少14.4%,基准情境下2030年和2050年推广纯电动泥头车GHGs累计减排量分别为71.4万t和258.5万t.尽管节能减排效果显著,但其初始购置和售后维保成本过高是制约其推广的最主要因素,通过降低车辆及电池生产制造成本、提高充换电设施数量及售后维保能力等有望加快泥头车纯电动化.     

中国道路交通部门减排技术及成本研究

道路交通作为交通部门碳排放的重要来源,将在实现"碳达峰、碳中和"目标的过程中承担重任。碳减排技术成本的研究有利于平衡道路交通机动化发展和"碳达峰、碳中和"目标的实现,是实现道路交通可持续发展的重要措施。为此,基于乘用车、商用客车、轻型商用货车和重型商用货车等车型,结合发动机技术、变速器技术、辅助系统技术和整车技术和新能源车应用等16种关键节能减排技术的减排潜力和成本,建立了2020-2035年我国道路交通碳排放的边际减排成本（MAC）曲线,评估了通过推广车辆节能技术和新能源车等措施来实现减排目标的累积成本。主要得到以下结论:1）相同的车辆节能减排技术,应用在重型商用货车的单位减排成本远小于其他车型,新能源车在乘用车的应用具有很大的减排潜力,但是与其他车型相比并不具有成本优势。2）燃料电池新能源车的单位减排成本远高于纯电动和插电混合动力新能源车,未来需降低燃料电池的生产成本以及氢气的制备、储存和运输成本。3）2020-2035年的减排总成本曲线显示总减排成本先增加后下降的趋势,这表明随着节能减排技术的合理推广,该部门减排阻力在不断下降。     

Greenhouse gas emissions from production and use of used cooking oil methyl ester as transport fuel in Thailand

Biodiesel, produced from various vegetable and/or animal oils, is one of the most promising alternative fuels for transportation in Thailand. Currently, the waste oils after use in cooking are not disposed adequately. Such oils could serve as a feedstock for biodiesel which would also address the waste disposal issue. This study compares the life cycle greenhouse gas (GHG) emissions from used cooking oil methyl ester (UCOME) and conventional diesel used in transport. The functional unit (FU) is 100 km transportation by light duty diesel vehicle (LDDV) under identical driving conditions. Life cycle GHG emissions from conventional diesel are about 32.57 kg CO₂-eq/FU whereas those from UCOME are 2.35 kg CO₂-eq/FU. The GHG emissions from the life cycle of UCOME are 93% less than those of conventional diesel production and use. Hence, a fuel switch from conventional diesel to UCOME will contribute greatly to a reduction in global warming potential. This will also support the Thai Government's policy to promote the use of indigenous and renewable sources for transportation fuels.     

城市交通大气污染物与温室气体协同控制效应评价

针对乌鲁木齐城市交通领域12项减排措施开展协同控制效应评估,构建空气污染物与温室气体协同减排当量(APeq)指标进行减排效果归一化,识别措施是否具有协同减排效果,并进一步计算单位APeq减排成本,从成本有效性角度对各项减排措施进行排序.研究结果表明,出租车、私家车油改气以及纯电动轿车替代汽油轿车3项措施不具有协同控制效应;而提高尾气排放标准、天然气公交替代柴油公交、提升小客车燃油经济性、油品升级、淘汰黄标车、发展轨道交通、引入快速公交等措施可以实现局地大气污染物与温室气体的协同减排.费用-效果分析表明,提高小客车燃油经济性的单位APeq减排成本最低,具有良好的成本有效性;而发展轨道交通虽然单位APeq减排成本较高,但总体减排效果较好.     

广东电力生产的温室气体排放趋势和演变特征

通过文献调研收集广东电力生产最新的能源消费数据和排放因子,采用“自上而下”方法估算1995—2011年广东电力行业的直接和间接GHG(温室气体)排放量,量化直接排放量的不确定性,绘制GHG排放流向图,并且根据GHG排放特征提出减排建议. 结果表明:①虽然受经济、环境和能源政策的影响,与1995年相比,2011年广东电力生产的GHG总排放量仍增长438%,达3.44×108 t,其中直接排放量达2.78×108 t,不确定性为±11%. ②从发电能源结构角度考虑,燃煤发电是电力生产的最大GHG排放源,2011年其排放量占总排放量的76%;而从用电终端考虑,工业用电是最大的GHG排放源,2011年其排放量占电力生产GHG总排放量的66%. ③1995—2011年,用电终端总体电力GHG排放强度下降了16%,居民用电人均GHG排放量上升了260%,单位综合发电量的GHG排放系数微升了1%. ④发电能源结构和终端产业结构的低碳化以及控制居民用电的GHG排放量等措施可减排2011年广东电力生产GHG总排放量的44%.      

Assessments on emergy and greenhouse gas emissions of internal combustion engine automobiles and electric automobiles in the USA

Increasing energy consumption in the transportation sector results in challenging greenhouse gas (GHG) emissions and environmental problems. This paper involved integrated assessments on GHG emissions and emergy of the life cycle for the internal combustion engine (ICE) and electric automobiles in the USA over the entire assumed fifteen-year lifetime. The hotspots of GHG emissions as well as emergy indices for the major processes of automobile life cycle within the defined system boundaries have been investigated. The potential strategies for reducing GHG emissions and emergy in the life cycle of both ICE and electric automobiles were further proposed. Based on the current results, the total GHG emissions from the life cycle of ICE automobiles are 4.48E + 07 kg CO₂-e which is 320 times higher than that of the electric automobiles. The hotspot area of the GHG emissions from ICE and electric automobiles are operation phase and manufacturing process, respectively. Interesting results were observed that comparable total emergy of the ICE automobiles and electric automobiles have been calculated which were 1.54E + 17 and 2.20E + 17 sej, respectively. Analysis on emergy index evidenced a better environmental sustainability of electric automobiles than ICE automobiles over the life cycle due to its higher ESI. To the authors’ knowledge, it is the first time to integrate the analysis of GHG emissions together with emergy in industrial area of automobile engineering. It is expected that the integration of emergy and GHG emissions analysis may provide a comprehensive perspective on eco-industrial sustainability of automobile engineering.     

On-road pollutant emission and fuel consumption characteristics of buses in Beijing

On-road emission and fuel consumption (FC) levels for Euro III and IV buses fueled on diesel and compressed natural gas (CNG) were compared, and emission and FC characteristics of buses were analyzed based on approximately 28,700 groups of instantaneous data obtained in Beijing using a portable emissions measurement system (PEMS). The experimental results revealed that NOx and PM emissions from CNG buses were decreased by 72.0% and 82.3% respectively, compared with Euro IV diesel buses. Similarly, these emissions were reduced by 75.2% and 96.3% respectively, compared with Euro III diesel buses. In addition, CO2, CO, HC, NOx, PM emissions and FC of Euro IV diesel buses were reduced by 26.4%, 75.2%, 73.6%, 11.4%, 79.1%, and 26.0%, respectively, relative to Euro III diesel buses. The CO2, CO, HC, NOx, PM emissions and FC factors all decreased with bus speed increased, while increased as bus acceleration increased. At the same time, the emission/FC rates as well as the emission/FC factors exhibited a strong positive correlation with the vehicle specific power (VSP). They all were the lowest when VSP < 0, and then rapidly increased as VSP increased. Furthermore, both the emission/FC rates and emission/FC factors were the highest at accelerations, higher at cruise speeds, and the lowest at decelerations for non-idling buses. These results can provide a base reference to further estimate bus emission and FC inventories in Beijing.