废旧三元锂离子电池回收利用碳足迹

公路运输是我国交通运输领域主要温室气体排放源,新能源汽车行业作为实现交通运输领域“双碳”目标的重要抓手,未来面临大批动力电池报废情况,为量化评估废旧锂电池回收利用行业产生的碳减排效益,从生命周期角度构建废旧三元锂电池回收利用碳足迹核算模型,通过优化电力结构和运输结构,对废旧锂电池回收利用的碳减排潜力作预测评估,此外,使用误差传播方程进行不确定性分析保证碳足迹结果的可靠有效.结果表明,当前中国企业使用湿法技术回收1 kg废旧三元锂电池的碳足迹为-2760.90 g（定向循环工艺）和-3752.78 g（循环再造工艺）,碳足迹的不确定性分别为16 %（定向循环工艺）和15 %（循环再造工艺）.从碳排放贡献率分析,再生产品阶段是废旧三元锂电池湿法回收利用减碳首要贡献来源,电池获取、拆解和末端处置阶段是增碳主要来源.相比于优化运输结构,通过优化电力结构,可有效实现更大的碳减排潜力,协同优化情景下,相比于优化前可实现14 %~19 %的碳减排,与原生产品相比定向循环工艺和循环再造工艺分别可实现9 %和11 %的减排潜力.     

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...     

基于生命周期评价的风力发电机碳足迹分析

本文以我国市场占用率最高的2 MW双馈式风力发电机为研究对象,采用生命周期评价(LCA)方法,核算其全生命周期过程的碳足迹和总能量需求,分析风力发电机不同生命周期阶段的环境影响,识别其减碳潜力.研究结果表明,风力发电机生产阶段、运输阶段、运行阶段和废弃处理处置阶段的碳足迹(以CO2-eq计,下同)分别为1701 t、61 t、255 t和-325 t;各生命周期阶段的总能量需求分别为10413 GJ、701 GJ、1561.95 GJ和-1081 GJ.风力发电机的碳足迹和总能量需求主要来源于生产阶段,废弃处理处置阶段材料的回收利用有效的降低了生命周期的碳足迹和总能量需求.生产阶段的碳足迹和总能量需求分别占全生命周期碳足迹和总能量需求的101%和90%;废弃处置阶段对碳足迹和总能量需求的贡献为-19%和-10%.每1k Wh风力发电的碳足迹和总能量需求分别为20.7 g和0.14 MJ,风力发电机的能量回收期为0.79年.敏感性分析表明,风力发电机的质量和废弃处置阶段的金属回收率都是风力发电机总能量需求和碳足迹的影响因素.     

基于数智化生产线的木质建材生产碳排放评估

为研究数智化生产线的木质建材碳排放特征,为减碳策略提供底层数据支撑,对某数智化工厂生产的地板、木门和门套进行了基于生命周期评价的碳排放核算,其单位质量碳足迹分别为1.21,1.26和0.47kgCO₂e/kg,地板和木门的碳排放强度均高于同类产品.材料和制造过程是木质建材产品的主要碳排放来源,分别占产品总碳排的54.74%~77.47%和18.57%~38.94%;运输阶段和废气处理阶段碳排放之和均低于碳排放总量的9%.基于蒙特卡洛模拟的不确定性分析表明本研究结果具有较高精准度.数智化工厂未来可考虑从甄选低碳原材料、优化产品设计、提升设备能源效率、扩大清洁能源比例等方面进一步提升.     

车用钛酸锂电池生命周期评价

为评估车用钛酸锂（LTO）电池对能源、环境与资源的影响,构建了包括重制与二次使用阶段在内的车用锂电池全生命周期评价模型,以某款国产纯电动客车用钛酸锂电池包为评价对象,计算得出每kW·h钛酸锂电池全生命周期的总能量消耗（CED）、全球变暖潜值（GWP）和不可再生矿产资源耗竭潜值（ADP（e））分别为2.80×10⁴MJ、1.86×10³kg CO₂eq.以及4.77×10^-3kg Sbeq.其全生命周期CED与GWP主要与两个使用阶段中由电池充放电效率引起的能量损耗相关,生产阶段GWP主要来源于正负极材料、铝制材料和N-甲基吡咯烷酮.基于全生命周期存储-释放每MJ能量的视角,发现二次使用可显著降低电池全生命周期GWP;与已有研究中其他锂电池对比可知LTO电池生产阶段GWP最低.     

大型体育场馆水-能-碳足迹关联模型与不确定性分析

为构建适用于体育场馆类微观建筑水系统的水-能-碳足迹关联模型,分析了各类体育场馆的特点,采用排放因子法对体育场馆开展包括生活水系统、空调水系统及体育水系统在内的模型搭建,解析了取水、给水、用水及排水的能源消耗与碳排放过程。采用数据质量评价与随机分析相结合的方法进行数值不确定性分析;采用情景分析法与敏感性分析法进行情景不确定性分析,识别并量化影响因素。以2022年北京冬奥会延庆赛区的国家雪车雪橇中心场馆为例的分析结果表明:水在全生命周期中制冰项与供暖项碳排放量最高,分别为161.2,114.3 t CO₂,在先进技术+清洁能源情景下可减少65.4%的碳排放量,变异系数为0.183~0.187。使用绿色电力、采用节水器具、中水回用、提高能源利用效率等措施可达到稳定的减排效果。     

废弃手机回收处理系统生命周期能耗与碳足迹分析

以废弃手机为研究对象,采用生命周期评价方法分析了当前我国废弃手机回收处理系统的能耗和碳足迹.研究结果表明,废弃手机回收处理全生命周期能耗与碳足迹分别为-1069.86MJ和-60.38kg CO_2-eq.再生材料产出是废弃手机回收处理生命周期能耗和碳足迹最主要的贡献来源,其对能耗和碳足迹的贡献分别为88.3%和96.8%.敏感性分析显示,提高互联网在线回收平台的日回收量及拆解部件和元器件的再使用比例,可有效降低废弃手机回收处理系统的生命周期能耗和碳足迹.     

家用空调碳足迹及其关键影响因素分析

我国居民家庭空调拥有量迅速增加,其生命周期中产生的温室效应也日益受到关注.本文依据国际标准PAS 2050,采用RCEES 2012和Ecoinvent 2.1数据库,并运用SimaPro 7.1软件计算了中国典型家用空调的碳足迹.主要结论为:家用空调生命周期中使用阶段用电产生的碳足迹最大,占67%;制冷剂的泄漏是除电力使用外第二大碳足迹贡献因素,产生了23%的碳足迹;生产制造阶段和废物处理阶段的碳足迹分别占16%和-6%.敏感性分析表明,空调日使用时间、空调年使用季节和制冷剂的泄漏比例是家用空调碳足迹的关键影响因素.     

固体废物利用与处置碳排放研究进展和发展趋势

固体废物是重要的碳排放源,通过源头减量、资源化与能源化利用以及处理处置过程优化控制可显著降低碳排放水平或产生负碳.但如何度量固体废物利用与处置带来的减碳效益,在方法学和管理策略等方面显然缺乏系统的梳理和总结.本文首先阐明了固体废物源头产生-过程处理与利用-末端处置等生命周期过程碳排放的“源”和“汇”,从固体废物类别、利用和处置方式、研究尺度等多个维度,对比分析了固体废物的碳排放强度和水平,并对碳排放与减碳的核算方法和评价体系进行了探讨和总结分析,进一步提出了固体废物治理与碳减排协同增效的研究建议.     

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...     

磷酸铁锂电池不同应用场景的生命周期评价

为评估磷酸铁锂(LFP)电池梯次应用的生命周期环境影响,设定直接应用和梯次应用2个应用场景,采用生命周期评价(LCA)方法,对应用场景生命周期各阶段的环境影响及其贡献进行分析.功能单位设定为应用总容量1GWh的LFP电池作为通讯基站(CBS)储能电池,循环寿命为800次.结果表明,2个应用场景的环境影响热点均为储能应用...     

废旧锂电池的回收与再利用研究

目前废旧电池污染对人类健康及环境造成的危害越来越受到人们的关注.结合目前国内废旧锂电池回收概况及区域废旧锂电池回收的实地调研情况,了解废旧锂电池的回收再利用现状及人们对废旧锂电池的认识,分析锂电池的再利用价值.同时,结合电池品种羔异的特性,设计出针对性强、可行性高的废弃锂池回收体系;通过分析锂电池工作的基本工作原理、使用特性及电池材料组成成分,提出一些延长锂电池使用寿命、增加使用周期的方法.     

电动重卡替代柴油重卡的全生命周期碳减排效益分析

为精准预测电动重卡替代柴油重卡的全生命周期碳减排效益,以单辆重卡为对象,通过预测2023~2050年的电力和柴油碳排放因子变化特性,耦合两类重卡寿命及生命周期行驶里程,分阶段构建了重卡动态碳排放模型,深入分析了“2050年净零排放（NZE）情景”、“承诺目标（APS）情景”和“既定政策（STEPS）情景”下两类重卡的碳排放足迹,并计算碳减排量和碳减排率.结果表明,电池生产和电池回收是分别导致电动重卡生产阶段和拆解回收阶段碳减排效益不佳的重要因素.电力碳排放因子（以CO₂计）每降低1 g·（kW·h）^-1,电动重卡全生命周期碳排放可减少1.74 t.3种情景下,两类重卡运行阶段碳排放均占全生命周期碳排放总量的90%以上.碳减排效益由高到低的情景依次为NZE、APS和STEPS,其对应的全生命周期碳减排量分别为1 054.68、1 021.78和1 007.97 t,碳减排率分别为54.38%、52.68%和51.97%.     

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.     

碳足迹分析方法研究综述

随着全球气候变暖日益引起各国政府和公众的普遍关注,碳足迹分析方法成为近年来学术界的新兴研究热点之一。碳足迹分析是一种评价碳排放影响的全新测度方法,其从生命周期的角度揭示不同对象的碳排放过程,具体衡量某种产品全生命周期或某种活动过程中直接和间接相关的碳排放量,为探索合理有效的温室气体减排途径提供科学依据。文章对国内外现有的碳足迹研究进行了系统的回顾,重点介绍了碳足迹的定义、计算方法和应用案例。其中碳足迹计算方法主要包括过程分析法和投入产出法。应用案例主要从不同尺度的碳足迹研究与特定产业/部门的碳足迹分析来阐述。最后,针对当前碳足迹的研究现状和研究趋势,从碳足迹的概念内涵、计算方法、研究尺度及研究内容等四个方面对碳足迹研究进行了展望,以期推动我国碳足迹模型的理论与实践的发展。     

基于非线性规划的冬小麦生产碳足迹优化研究

农田是重要的温室气体人为排放源,在全球气候变化研究中占有重要的地位.碳足迹是评估农作物生产生命周期温室气体排放的有力工具.因此,本研究以我国典型冬小麦生长区山西省晋中市为例,采用生命周期评价的方法估算该区单位质量小麦生产的碳足迹,并在此基础上用非线性规划的方法对冬小麦生产碳足迹进行优化,旨在寻求小麦增产减排的途径.结果表明,研究区在传统的耕作方式下,生产1 t小麦的碳足迹为1357.28 kg(以CO2当量计),其中,生长阶段的温室气体排放的碳足迹和尿素生产环节所占比例较大.通过优化尿素与有机肥的施用量,可将研究区生产1 t小麦的碳足迹降低到469.99 kg,同时使单位面积产量增加9.13%.本文结果与相关研究差异较大,可能与氮肥施用量及N2O排放系数的取值有关.本研究对于了解冬小麦生产的综合碳排放情况,探索农业增产减排途径等方面具有重要意义.     

郑州市公交车队电动化减污降碳环境效益

公交车队电动化是道路交通部门实现减污降碳的重要手段,评估当前公交车队电动化减排成效,对推进大中型城市公交全面电动化具有重要参考意义.基于燃料生命周期法分析了郑州市公交车队电动化前后CO₂和污染物排放特征,并评估了不同电动化情景下的车队排放.结果表明,本轮电动化使公交车队燃料生命周期内CO₂和PM_2.5排放量分别增长32.6%和42.6%,CO、NO_x和VOC排放量下降了28%,34%和25%.优化发电结构对于电动化过程中的CO₂及PM_2.5减排尤为重要,在全面电动化和发电结构优化的最佳情景下,CO₂、CO、NO_x、VOC和PM_2.5减排可达38.7%、80.1%、84.4%、92.2%、30.2%.在全面电动化进程中,应优先对中长里程线路车辆进行电动化替换,此外,插电混动天然气车型的纯电动化替换对减排利弊兼有,同步推进车队替换和电力结构调整进程才能实现减污降碳协同增效.