一種電動汽車全生命周期溫室氣體排放評估測算方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及能源轉(zhuǎn)化利用及環(huán)境-氣候影響評估方法領(lǐng)域，具體為一種基于全生 命周期理論研究，系統(tǒng)、準(zhǔn)確的電動汽車溫室氣體排放評估方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著石油能源危機的不斷迫近和低碳經(jīng)濟的要求，電動汽車因其污染低、效率高 而成為汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一個重要方向。發(fā)展電動汽車成為我國提高汽車產(chǎn)業(yè)綜合實力、緩 解對外能源依賴和發(fā)展低碳經(jīng)濟的重要途徑。在我國以煤電為主的電網(wǎng)能源結(jié)構(gòu)背景下， 推廣使用電動汽車能否實現(xiàn)真正的節(jié)能減排效益是我國政府和民眾共同關(guān)心的焦點。如果 能建立一個系統(tǒng)、全面的電動汽車溫室氣體排放評估系統(tǒng)，就可以對電動汽車全生命周期 產(chǎn)生的低碳效益進行直觀評價，分析電動汽車全生命周期環(huán)境影響的敏感性因素以及電動 汽車規(guī)模推廣對我國能源結(jié)構(gòu)的影響，為我國電動汽車產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展和決策提供技術(shù)依 據(jù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是:提供一種電動汽車全生命周期溫室氣體排放評估 測算方法，該方法針對電動汽車生命周期內(nèi)各階段的能源利用及溫室氣體產(chǎn)生機理進行系 統(tǒng)、全面、詳細研究，以解決電動汽車在車輛鏈、燃料鏈和實際應(yīng)用等方面溫室氣體排放量 的評估測算問題。
[0004] 為了達到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為：
[0005] -種電動汽車全生命周期溫室氣體排放評估測算方法，包括:分別測算電動汽車 生產(chǎn)、運行和報廢三個階段溫室氣體排放，然后再匯總即得電動汽車全生命周期的溫室氣 體排放測算值;其中，生產(chǎn)階段包括車體材料生產(chǎn)、車載電池生產(chǎn)、汽車裝配和汽車運輸四 個過程的溫室氣體排放;運行階段包括電能利用、日常維護兩個過程的溫室氣體排放;報廢 階段包括電動汽車報廢和回收兩個過程的溫室氣體排放。
[0006] 所述的方法，車體材料生產(chǎn)過程的溫室氣體排放的計算方法包括:首先利用汽車 稱重裝置測得電動汽車的車體重量D，然后得到車體材料種類及各材料所占車體質(zhì)量百分 比（數(shù)據(jù)來源：《新能源汽車生產(chǎn)企業(yè)及產(chǎn)品準(zhǔn)入管理規(guī)則》、《車輛主要技術(shù)參數(shù)及主要配 置備案表》、《車輛生產(chǎn)企業(yè)及產(chǎn)品公告》、《汽車使用手冊》），設(shè)一共有η類，最后根據(jù)下式計 算其溫室氣體排放Q 1:
[0008]其中，i為車體材料種類序號，Wi為第i種材料所占車體質(zhì)量百分比，Qi為第i種材料 生產(chǎn)過程溫室氣體產(chǎn)生系數(shù)(數(shù)據(jù)來源:《工業(yè)企業(yè)溫室氣體排放數(shù)據(jù)質(zhì)量管理技術(shù)規(guī)范》、 《中國鋼鐵企業(yè)溫室氣體排放核算方法與報告指南(試行）》、《中國石油化工企業(yè)溫室氣體 排放核算方法與報告指南(試行)》、《IPCC國家溫室氣體排放清單指南》）。
[0009] 所述的方法，車載電池生產(chǎn)過程的溫室氣體排放計算方法包括：
[0010] 首先利用重力計稱得電池的質(zhì)量E，得到電池材料種類及各材料所占電池質(zhì)量百 分比（數(shù)據(jù)來源：《汽車動力蓄電池行業(yè)規(guī)范條件》、《動力蓄電池產(chǎn)品信息表》、GB/ T18332 · 1-2009，QC/T742-2006，QC/T743-2006，QC/T744-2006)，設(shè)一共有m類，最后根據(jù)下 式計算其溫室氣體排放Q 2:
[0012 ]其中，j為電池組分材料種類序號，Uj為第j種材料所占電池質(zhì)量百分比，β」為第j種 材料生產(chǎn)過程溫室氣體產(chǎn)生系數(shù)(數(shù)據(jù)來源:《工業(yè)企業(yè)溫室氣體排放數(shù)據(jù)質(zhì)量管理技術(shù)規(guī) 范》、《中國石油化工企業(yè)溫室氣體排放核算方法與報告指南(試行）》、《中國化工生產(chǎn)企業(yè) 溫室氣體排放核算方法與報告指南(試行)》、《IPCC國家溫室氣體排放清單指南》）。
[0013] 所述的方法，汽車裝配過程的溫室氣體排放計算方法包括：
[0014] 首先分別得到涂裝溫室氣體產(chǎn)生系數(shù)ετ、機械安裝溫室氣體產(chǎn)生系數(shù)空氣調(diào)節(jié) 系統(tǒng)和供暖照明溫室氣體產(chǎn)生系數(shù)εκ(數(shù)據(jù)來源:《工業(yè)企業(yè)溫室氣體排放數(shù)據(jù)質(zhì)量管理技 術(shù)規(guī)范》、《中國化工生產(chǎn)企業(yè)溫室氣體排放核算方法與報告指南(試行)》），然后按照下式 計算其溫室氣體排放量Q 3:
[0015] Q3= (D+E) (ετ+ε；+εκ) 〇
[0016] 所述的方法，汽車運輸過程的溫室氣體排放計算方法包括：
[0017] 首先通過稱重裝置得到運輸裝置負載質(zhì)量A，得到運輸裝置油耗S(數(shù)據(jù)來源:選用 某型號運輸設(shè)備(如重型卡車等)的《使用手冊》），然后按照下式計算其溫室氣體排放量Q 4:
[0018] Q4=[(D+E)/A]LS5
[0019] 其中，L為裝配線到經(jīng)銷店的運輸距離，δ為單位油耗溫室氣體產(chǎn)生系數(shù)(數(shù)據(jù)來 源:《中國化工生產(chǎn)企業(yè)溫室氣體排放核算方法與報告指南(試行)》）。
[0020] 所述的方法，電能利用過程的溫室氣體排放計算方法包括：
[0021] 首先得到電動汽車每公里的電耗λ(數(shù)據(jù)來源:《用戶使用手冊》評估測算對象汽車 自身的性能參數(shù)），電動汽車全生命行駛里程C(數(shù)據(jù)來源:《用戶使用手冊》、《機動車強制報 廢標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定》），火電比例系數(shù)Φ (數(shù)據(jù)來源:《中國電力年鑒》、中華人民共和國統(tǒng)計局），原 料處理過程溫室氣體產(chǎn)生系數(shù)θγ(數(shù)據(jù)來源:《中國發(fā)電企業(yè)溫室氣體排放核算方法與報告 指南(試行）》），燃料過程溫室氣體產(chǎn)生系數(shù)9s(數(shù)據(jù)來源:《IPCC國家溫室氣體排放清單指 南》、《省級溫室氣體清單指南(試行）》），為電廠運行過程溫室氣體產(chǎn)生系數(shù)θχ(數(shù)據(jù)來源： 《中國發(fā)電企業(yè)溫室氣體排放核算方法與報告指南(試行）》），為電網(wǎng)配送過程溫室氣體產(chǎn) 生系數(shù)Θ Ρ(數(shù)據(jù)來源:《中國電網(wǎng)企業(yè)溫室氣體排放核算方法與報告指南(試行）》），然后按 照下式計算其溫室氣體排放Q 5:
[0023] 所述的方法，日常維護階段的溫室氣體排放計算方法包括：
[0024] 首先得到消耗流體種類及各種類流體的消耗率(數(shù)據(jù)來源:《車輛主要技術(shù)參數(shù)及 主要配置備案表》、《用戶使用手冊》、《車主手冊》、《保養(yǎng)手冊》），設(shè)一共有s種流體，然后按 照下式計算其溫室氣體排放Q 6:
[0026] 其中，p為消耗流體種類序號，Mp為第p種流體的消耗率，％為生產(chǎn)第P種流體的溫室 氣體產(chǎn)生系數(shù)(數(shù)據(jù)來源:《工業(yè)企業(yè)溫室氣體排放數(shù)據(jù)質(zhì)量管理技術(shù)規(guī)范》、《中國石油化 工企業(yè)溫室氣體排放核算方法與報告指南(試行)》、《中國化工生產(chǎn)企業(yè)溫室氣體排放核算 方法與報告指南(試行)》、《IPCC國家溫室氣體排放清單指南》）。
[0027] 所述的方法，電動汽車報廢過程的溫室氣體排放計算方法包括：
[0028] 首先得到報廢處理單位質(zhì)量汽車的電耗率μ(數(shù)據(jù)來源:《報廢汽車回收拆解企業(yè) 技術(shù)規(guī)范》、《汽車有害物質(zhì)和可回收利用率管理要求》），然后按照下式計算其溫室氣體排 放Q7:
[0029] Q7=(D+E)y(Q5AC)〇
[0030] 所述的方法，電動汽車回收過程的溫室氣體排放計算方法包括：
[0031] 首先得到車體材料報廢回收利用率Co1(數(shù)據(jù)來源:GB/T19515-2004《道路車輛可 再利用性和可回收利用性計算方法》、《汽車產(chǎn)品回收利用技術(shù)政策》、《汽車有害物質(zhì)和可 回收利用率管理要求》、《汽車拆解指導(dǎo)手冊》、《報廢汽車回收拆解企業(yè)技術(shù)規(guī)范》)和電池 材料報廢回收利用率ω 2(《車用動力電池回收利用拆解規(guī)范》、《動力蓄電池產(chǎn)品信息表》）， 然后按照下式計算其溫室氣體排放Q8:
[0032] Q8 = _( ω !Qi+ω 2Q2)。
[0033] 本發(fā)明的優(yōu)點:本發(fā)明基于生命周期評價理論，探索了一種相對高效、精確的電動 汽車全生命周期溫室氣體排放評估測算方法，這種方法不僅能很好的計算電動汽車各階段 的溫室氣體產(chǎn)生量級，而且有助于將電動汽車溫室氣體排放評價過程中復(fù)雜的、多變的、不 確定性的影響因素及脈絡(luò)梳理清晰，評估電動汽車產(chǎn)業(yè)鏈帶來的環(huán)境氣候影響效應(yīng)，實現(xiàn)： ①降低電動汽車溫室氣體排放測算體系的復(fù)雜程度;②細化電動汽車生命周期的各個階段 測算方法，便于從局部入手，得到分階段結(jié)果;③提高了方法的可操作性，輸出結(jié)果準(zhǔn)確度 高，節(jié)約時間與經(jīng)濟測算成本，具有重要的實際價值。
【附圖說明】
[0034] 圖1為本發(fā)明電動汽車全生命周期各階段流程示意圖。
【具體實施方式】
[0035] 本發(fā)明基于對電動汽車全生命周期能源消耗利用的深入研究以及溫室氣體排放 評估測算體系的建立，對車輛鏈、燃料鏈和應(yīng)用環(huán)節(jié)進行詳細的特征化與量化分析，得出各 階段電動汽車溫室氣體排放評估測算公式，最終匯總得到全生命周期溫室氣體排放評估測 算公式。該方法可以系統(tǒng)、準(zhǔn)確的對電動汽車全生命周期溫室氣體排放水平進行量化評估。
[0036] (D生產(chǎn)階段
[0037] 電動汽車的生產(chǎn)階段包括車體材料的生產(chǎn)、車載電池的生產(chǎn)、汽車的裝配和運輸。 電動汽車車體材料在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生溫室氣體量與材料的質(zhì)量成正比，且生產(chǎn)不同材料的 溫室氣體產(chǎn)生比不同，因此，車體材料生產(chǎn)過程溫室氣體產(chǎn)生公式為：
[0039] 其中D為車體質(zhì)量(kg)，i為車體材料種類(i = I，2，3···!!，分別為鋼、鑄鐵、鑄鋁、煅 鋁、塑料、玻璃等），Wl為第i種材料所占車體質(zhì)量百分比（％) ,Q1為第i種材料生產(chǎn)過程溫室 氣體產(chǎn)生系數(shù)(g/kg)。
[0040] 同理，電動汽車車載電池在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生溫室氣體量與組分材料的質(zhì)量成正 比，車輛電池的生產(chǎn)過程溫室氣體產(chǎn)生公式為：
[0042] 其中E為電池質(zhì)量(kg)，j為電池組分材料種類(j = l，2,3…n，分別為鉛、鎳、硫酸、 電解液等），W為第j種材料所占電池質(zhì)量百分比（％ )，比為第j種材料生產(chǎn)過程溫室氣體產(chǎn) 生系數(shù)(g/kg)。
[0043] 電動汽車的裝配過程涉及的主要能耗環(huán)節(jié)為涂裝、機械安裝、空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)和供 暖照明。考慮各環(huán)節(jié)能耗均與汽車質(zhì)量成正比，產(chǎn)生溫室氣體量與汽車質(zhì)量也成正比，裝配 過程溫室氣體產(chǎn)生公式為：
[0044] Q3=(D+E)(eT+ej+eK)
[0045] 其中εΤ，^，εκ分別為涂裝溫室氣體產(chǎn)生系數(shù)(g/kg)、機械安裝溫室氣體產(chǎn)生系數(shù) (g/kg)、空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)和供暖照明溫室氣體產(chǎn)生系數(shù)(g/kg)。
[0046] 電動汽車配送環(huán)節(jié)的能耗與裝配線到經(jīng)銷店的運輸距離有關(guān)，且與運輸裝置的油 耗有關(guān)，配送過程溫室氣體產(chǎn)生公式為：
[0047] Q4=[(D+E)/A]LS5
[0048] 其中L為裝配線到經(jīng)銷店的運輸距離(km)，A為運輸裝置負載量(kg)，S為運輸裝置 油耗(L/km)，δ為單位油耗溫室氣體產(chǎn)生系數(shù)(g/L)。
[0049] (2)運行階段
[0050]電動汽車的運行階段包括電能的利用和日常維護。電能消耗要考慮整個電能的來 源-生產(chǎn)-利用周期，主要包括燃料開采、原料運輸、發(fā)電、電力配送、用戶使用等環(huán)節(jié)。首先 從其來源考慮，由于水電、風(fēng)電、核電等清潔能源在發(fā)電過程中幾乎不產(chǎn)生溫室氣體，因此 要特殊考慮火電效應(yīng)，當(dāng)前火電在我國電力結(jié)構(gòu)中所占比例約為66.7%，即存在火電比例 系數(shù)。電力生產(chǎn)過程有原料處理(包括開采、加工