全生命周期内电动车与汽油车能耗及排放对比

吕邦凌

摘 要 本文通过以GREET模型为基础的全生命周期评价法，从燃料链和车辆链两个角度，对某公司生产的电动车和汽油车全生命周期内的能耗和排放进行了对比分析，同时根据我国能源结构做出了敏感性分析。

关键词 电动车 汽油车 全生命周期分析

中图分类号：U469.72 文献标识码：A

0引言

改革开放以来我国汽车保有量迅速升高，不仅我国能源需求量大幅提升，同时车辆排放也对坏境造成了严重污染。针对目前的汽油车和电动车，仅从车辆使用阶段分析，电动车具有低能耗的优势。但从全生命周期来看，两类车辆在生产过程和供电过程的能耗、排放仍需进一步对比分析。

1范围与数据

1.1系统边界

为减小电动车和汽油车在对比分析中的变量，本研究选取了同一厂家生产的、配置等方面相似度极高的一款电动车和汽油车，作为本次全生命周期分析的样本。车辆参数如表1所示。

本文所涉及与系统直接相关的环境影响在研究范围之内，不考虑间接相关的环境影响。两类车辆的对比分析包括三部分：生产阶段、使用阶段和报废阶段。

1.2数据清单

本研究设定车辆总行驶里程达15万公里便进入报废阶段；汽油车的启动电池在报废前更换2次，电动车的动力电池更换1次；每5万公里，车辆轮胎、动力总成冷却液需和制动液更换1次，每5千公里，更换1次机油；煤电占电网比例为76.9%。

2研究方法

本研究讲车辆全生命周期分析划分为车辆链和燃料链两部分，其中车辆链是通过车辆的车身结构、电池环境以及生产、使用、报废阶段的计算来分析评价；而燃料链包含两部分：一是上游的油井到油泵，二是下游的油泵到车轮。

3结果分析与讨论

3.1計算结果与分析

3.1.1车辆链

一是电动车和汽油车由于动力系统不同，因此车身结构、材料使用比例等方面也不相同，而不同材料生产过程所消耗的能源和产生的排放也有很大差异；二是电动车的动力电池体积和质量要远超过汽油车的启动电池，加之动力电池结构原理更复杂，导致动力电池的生产和回收过程更加困难，该过程的能耗和排放也更高；三是电动车更高整备质量，使车辆在装配过程、配送过程和报废过程产生的能耗和排放也更高。以上三个因素共同造成电动车在车辆链上的能耗比汽油车高31.1%；污染物排放上，电动车CO2的排放比汽油车高20.1%，CO、NOx、PM2.5、SOx的排放也均高于汽油车，唯有VOC排放量低于汽油车，原因是VOC的排放主要源自汽车使用过程液体的挥发。比如汽油车的发动机在运行过程中会导致机油挥发，而电动车没有发动机，因此不需要机油。总之汽油车所需液体的种类和数量都高于电动车，因此VOC排量高于电动车。

3.1.2燃料链

在能耗方面，燃料链上游发电过程的能源转化率较低，尤其我国以煤炭发电为主，其发电效率仅为35%，但汽油生产过程的能源转化率高达92%，能源转化率上的巨大差距使电动车在燃料链上游能耗上，比汽油车高59.6%；但燃料链下游车辆使用过程，电动车的能源利用率远高于汽油车，电动机的转化效率约90%，而发动机热效率目前最高仅41%，因此燃料链下游汽油车比电动车能耗高60.5%。整合两类车辆在整个燃料链的能耗后计算得出汽油车的燃料链能耗比电动车高14.2%。因此汽油车由于使用过程中的高能耗，导致整个燃料链能耗高于电动车。

在气体排放方面，虽然我国电力能源主要来自煤炭发电，发电过程中需要排放大量CO2，但由于其使用过程没有任何排放，因此最终燃料链中电动车比汽油车的CO2排放量低8.0%。而PM2.5和SOx在煤炭发电过程中会大量产生，该种物质的排放量分别比汽油的生产、燃烧过程高66.9%和87.9%。除此以外，燃料链汽油车的CO2、VOC、CO、NOx排放量比电动车分别高5.3%、57.8%、73.8%、76.0%。

3.1.3车辆链和燃料链的对比分析

从以上车辆链和燃料链的分析结果来看，生命周期中电动车与汽油车在能耗和排放上的区别，主要来自燃料链。而本文研究的电动车和汽油车相似度极高，导致车辆链的能耗与排放结果差别很小，因此对全生命周期研究结果影响较小。

3.2敏感因素影响分析

在针对电动车全生命周期内的能耗和排放研究中，国家的电力结构具有重要作用，且电力结构中火力发电的比重是影响全生命周期排放的重要因素。近年来我国电力结构在不断改变，火力发电虽是主要发电方式，但呈现出比重逐年下降的趋势。不同电力结构下，电动车全生命周期内CO2的排放量不同，其相对于汽油车CO2排放量下降的比例也不相同。未来随着我国电力结构逐步改善，加大清洁能源发电的比重，电动车全生命周期内CO2的排放量也会伴随降低。预测我国在2030年电力结构比例下，电动车全生命周期内CO2排放量降比汽油车降低11.4-29.1%，电动车的碳排放优势降更加凸显。

4结论

纵观两类车辆的全生命周期，电动车在能耗和排放方面比汽油车具有更大优势。同时加快汽油车的发展，符合我国“以煤代油”的能源战略和发展新能源汽车的重要发展战略。通过车辆链与燃料链的分析发现，燃料链的变化对整个车辆全生命周期能耗和排放分析结果起到关键作用。关于电动车，在使用过程中的电力生产是改变电动车全生命周期内CO2排放最重要的因素。因此改善电力结构可以最有效的减小电动车全生命周期内CO2排放量，为电动车创造更好的环境效益。

参考文献

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[2] 宁艳红，郭兴.基于运行工况的纯电动车与汽油车能耗排放比较分析[J].内燃机与动力装置，2012（03）：5-7.