纯电动重型商用车生命周期评价分析＊

2019-11-29郝卓马洋洋张杭铖路易斯邹航

汽车实用技术 2019年22期

郝卓，马洋洋，张杭铖，路易斯，邹航

（长安大学汽车学院，陕西西安 710064）

引言

2018 年，中国进口原油量高达4.6 亿吨，对外石油依存度超过69.8%，再次刷新历史记录。随着汽车工业的发展和汽车保有量的不断增加，能源危机将继续加剧[1]。汽车产业市场也亟需改变，故新能源汽车迅速发展并成为主流趋势，其中纯电动汽车的年产销量最高。

国内外的学者们已经对重型商用车的生命周期评价展开了一定的研究，如，西里西亚工业大学Burchart-Korol，Dorota等[2]利用生命周期比较评估(LCA)，考虑了电动汽车从摇篮到坟墓的生命周期，重点研究了电动汽车电池充电所需电能的生产。德国学者Hombach, Laura E 等[3]对德国使用可再生风能、不同的电解技术Fischer-Tropsch 合成的电子燃料生产进行了经济和环境分析。意大利学者 Lombardi，Tribioli 等[4]利用生命周期评价对传统，电动，混合动力和燃料电池汽车动力系统进行了详细的评估分析。华南理工大学杨磊等[5]采用简化的生命周期评估方法(LCA)和TCO 评估方法，评估了轻型和中型柴油卡车(DTs)、插电式电动卡车(ETs)和电池交换式电动卡车的温室气体(GHG)排放和总拥有成本(TCO)。生命周期评价是对车辆从原材料的获取到最终的报废回收的全生命周期进行评价，用数据说话，得出科学的结论、引导科学的发展，从而为企业及政府决策提供依据。

1 研究对象与系统边界

本文的研究对象为纯电动重型商用车，而生命周期评价范围为原材料获取、零部件生产制造、整车装配、使用、零部件回收等几个阶段。在此我们主要研究的为纯电动重型商用车在生命周期各阶段的排放，排放指标为CO2,SOx,NOx, PM2.5 及PM10 等。系统边界如图1 所示：

图1 系统边界

2 纯电动重型商用车基本参数

选取某款纯电动重型商用车的基本参数[6-7]如下：总质量16 吨，总行驶里程130000 千米，行驶范围210 千米，百公里能耗95 千瓦时。

3 影响评价与结果解释

3.1 纯电动重型商用车生命周期排放

纯电动重型商用车全生命周期排放表见表1。

表1 生命周期各阶段排放表

由表1 中数据可知，纯电动重型商用车在全生命周期中排放量最多的为二氧化碳，主要是因为纯电动汽车的动力来源为电能，而我国在生产电能时会产生大量的温室气体，导致原材料获取阶段的CO2排放量较高，而在使用过程中消耗电能为原材料阶段的将近五倍，以致CO2成为纯电动汽车排放量最高的气体[8]。

3.2 纯电动重型商用车特征化结果

本文对纯电动商用车的生命周期评价运用GaBits 软件计算建模，对全球变暖潜值（GWP）、酸化潜值（AP）、水体富营养化潜值（EP）、光化学烟雾潜值（POCP）和臭氧层损耗潜值（ODP）五项影响指标进行分析，特征化结果如表2所示。

表2 纯电动商用车全生命周期环境影响特征化结果

3.3 纯电动重型商用车特征化分析

为了更直观的看到纯电动重型商用车在各阶段所产生的排放物对环境的影响以及进行客观对比分析，运用国际通用的CML2001 方法对五种环境影响类型做归一化和量化处理，权重系数见表3 归一化和量化结果见图2。

表3 归一化基准值与权重系数

图2 生命周期各阶段环境影响综合值

由表3 可知，纯电动重型商用车的五种环境影响类型的影响力由大到小的顺序依次为：全球变暖潜值、光化学烟雾潜值、酸化潜值、水体富营养化潜值、臭氧层损耗潜值。

由图2 可知，2020 年纯电动商用车的环境影响主要取决于使用阶段，其次是整车装配阶段,其中零部件装配阶段和回收阶段的环境影响最小。使用阶段的GWP 最高，即由于电力资源的分配导致使用过程产生的二氧化碳量最多。整车装配阶段AP 最高，主要是因为纯电动商用车质量较大，在整车装配过程中耗费了大量的化石能源及电力资源，产生了大量的酸化气体。