純電動重型商用車生命周期評價分析＊

郝卓，馬洋洋，張杭鋮，路易斯，鄒航

（長安大學汽車學院，陜西 西安 710064）

引言

2018 年，中國進口原油量高達4.6 億噸，對外石油依存度超過69.8%，再次刷新歷史記錄。隨著汽車工業的發展和汽車保有量的不斷增加，能源危機將繼續加劇[1]。汽車產業市場也亟需改變，故新能源汽車迅速發展并成為主流趨勢，其中純電動汽車的年產銷量最高。

國內外的學者們已經對重型商用車的生命周期評價展開了一定的研究，如，西里西亞工業大學Burchart-Korol，Dorota等[2]利用生命周期比較評估(LCA)，考慮了電動汽車從搖籃到墳墓的生命周期，重點研究了電動汽車電池充電所需電能的生產。德國學者Hombach, Laura E 等[3]對德國使用可再生風能、不同的電解技術Fischer-Tropsch 合成的電子燃料生產進行了經濟和環境分析。意大利學者 Lombardi，Tribioli 等[4]利用生命周期評價對傳統，電動，混合動力和燃料電池汽車動力系統進行了詳細的評估分析。華南理工大學楊磊等[5]采用簡化的生命周期評估方法(LCA)和TCO 評估方法，評估了輕型和中型柴油卡車(DTs)、插電式電動卡車(ETs)和電池交換式電動卡車的溫室氣體(GHG)排放和總擁有成本(TCO)。生命周期評價是對車輛從原材料的獲取到最終的報廢回收的全生命周期進行評價，用數據說話，得出科學的結論、引導科學的發展，從而為企業及政府決策提供依據。

1 研究對象與系統邊界

本文的研究對象為純電動重型商用車，而生命周期評價范圍為原材料獲取、零部件生產制造、整車裝配、使用、零部件回收等幾個階段。在此我們主要研究的為純電動重型商用車在生命周期各階段的排放，排放指標為CO2,SOx,NOx, PM2.5 及PM10 等。系統邊界如圖1 所示：

圖1 系統邊界

2 純電動重型商用車基本參數

選取某款純電動重型商用車的基本參數[6-7]如下：總質量16 噸，總行駛里程130000 千米，行駛范圍210 千米，百公里能耗95 千瓦時。

3 影響評價與結果解釋

3.1 純電動重型商用車生命周期排放

純電動重型商用車全生命周期排放表見表1。

表1 生命周期各階段排放表

由表1 中數據可知，純電動重型商用車在全生命周期中排放量最多的為二氧化碳，主要是因為純電動汽車的動力來源為電能，而我國在生產電能時會產生大量的溫室氣體，導致原材料獲取階段的CO2排放量較高，而在使用過程中消耗電能為原材料階段的將近五倍，以致CO2成為純電動汽車排放量最高的氣體[8]。

3.2 純電動重型商用車特征化結果

本文對純電動商用車的生命周期評價運用GaBits 軟件計算建模，對全球變暖潛值（GWP）、酸化潛值（AP）、水體富營養化潛值（EP）、光化學煙霧潛值（POCP）和臭氧層損耗潛值（ODP）五項影響指標進行分析，特征化結果如表2所示。

表2 純電動商用車全生命周期環境影響特征化結果

3.3 純電動重型商用車特征化分析

為了更直觀的看到純電動重型商用車在各階段所產生的排放物對環境的影響以及進行客觀對比分析，運用國際通用的CML2001 方法對五種環境影響類型做歸一化和量化處理，權重系數見表3 歸一化和量化結果見圖2。

表3 歸一化基準值與權重系數

圖2 生命周期各階段環境影響綜合值

由表3 可知，純電動重型商用車的五種環境影響類型的影響力由大到小的順序依次為：全球變暖潛值、光化學煙霧潛值、酸化潛值、水體富營養化潛值、臭氧層損耗潛值。

由圖2 可知，2020 年純電動商用車的環境影響主要取決于使用階段，其次是整車裝配階段,其中零部件裝配階段和回收階段的環境影響最小。使用階段的GWP 最高，即由于電力資源的分配導致使用過程產生的二氧化碳量最多。整車裝配階段AP 最高， 主要是因為純電動商用車質量較大，在整車裝配過程中耗費了大量的化石能源及電力資源，產生了大量的酸化氣體。

4 結論

（1）純電動重型商用車各階段全球變暖潛值均較高,主要由于使用過程中電能的損耗以及電力的獲取導致碳排放過高,故改善我國發電過程中的碳排放量是改善純電動重型貨車排放的有效舉措。

（2）純電動重型商用車的光化學煙霧潛值也占較大比例。主要與我國的電能結構，動力電池的制造和回收有關。

（3）純電動重型商用車的排放中，大部分為CO2，污染性氣體較少，故屬于環境友好型。