基于EIO-LCA模型的純電動(dòng)轎車溫室氣體減排分析

黃 穎,計(jì)軍平,馬曉明* (1.北京大學(xué)深圳研究生院環(huán)境與能源學(xué)院,城市人居環(huán)境科學(xué)與技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,廣東 深圳 518055；2.北京大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院,北京 100871)

人為溫室氣體排放是引起全球氣候變化的重要原因.目前交通部門使用的燃料以汽油和柴油為主,其排放的溫室氣體約占人為排放總量的13%[1].為減少交通部門的排放,低排放和零排放的車用替代能源成為研究熱點(diǎn).由于電力在使用過程中并不排放溫室氣體,純電動(dòng)汽車受到廣泛關(guān)注.不過從生命周期的角度看,車用電力引起的溫室氣體排放是否低于普通車用燃料的排放仍存在爭(zhēng)議.部分研究認(rèn)為,與普通汽油車相比,純電動(dòng)汽車能減少溫室氣體排放[2-6].然而,世界自然基金會(huì)德國(guó)分部的分析報(bào)告[7]指出,使用舊式燃煤電廠電能的電動(dòng)汽車比普通柴油汽車排放更多二氧化碳.國(guó)內(nèi)有研究[8]核算純電動(dòng)汽車燃料周期的溫室氣體排放量,認(rèn)為純電動(dòng)汽車目前暫不能實(shí)現(xiàn)有效減排.并有學(xué)者[9]對(duì)于國(guó)家對(duì)電動(dòng)汽車推廣使用的大力支持提出質(zhì)疑.而我國(guó)《節(jié)能與新能源汽車產(chǎn)業(yè)規(guī)劃(2011-2020)》[10]將純電動(dòng)汽車定為汽車工業(yè)轉(zhuǎn)型的戰(zhàn)略取向.純電動(dòng)轎車作為純電動(dòng)汽車的重要類型,研究其燃料周期的溫室氣體排放,對(duì)于新能源汽車的發(fā)展和交通部門的減排決策具有指導(dǎo)意義.

目前,國(guó)內(nèi)外學(xué)者主要使用GREET模型對(duì)車用燃料進(jìn)行生命周期評(píng)價(jià).清華大學(xué)建立了Tsinghua-CA3EM 模型[2-3,6]適用于我國(guó)車用電力生命周期評(píng)價(jià).然而,傳統(tǒng)的生命周期評(píng)價(jià)首先需要明確劃定系統(tǒng)邊界,集中研究邊界內(nèi)的環(huán)境影響.因此只有直接的和少數(shù)間接的排放被考慮在內(nèi),結(jié)果存在截?cái)嗾`差[11].通常研究純電動(dòng)轎車燃料周期的溫室氣體排放只計(jì)算車用電力生產(chǎn)的直接排放,未包含開采、運(yùn)輸原料等器械的生產(chǎn)過程的二次間接排放及更上游環(huán)節(jié),因此研究范圍不廣泛.若將邊界范圍擴(kuò)大,則必導(dǎo)致計(jì)算量大幅增加,需投入的人力、物力資源.而眾多研究案例表明,發(fā)生在系統(tǒng)邊界外的環(huán)境影響往往是不容忽視的[12].為克服上述問題,國(guó)際上有學(xué)者開始結(jié)合經(jīng)濟(jì)投入產(chǎn)出模型對(duì)汽車燃料周期的溫室氣體排放進(jìn)行研究[13-14],而國(guó)內(nèi)對(duì)此研究不多.

研究針對(duì)普通汽油轎車與純電動(dòng)轎車,使用中國(guó)溫室氣體排放 EIO-LCA模型,分別核算燃料周期的溫室氣體排放量.通過2種轎車溫室氣體排放的對(duì)比,得出純電動(dòng)轎車的減排效率;基于模型計(jì)算結(jié)果,分析與汽油轎車與純電動(dòng)轎車燃料周期溫室氣體排放最相關(guān)的行業(yè);并將此研究結(jié)果與傳統(tǒng)生命周期方法所得結(jié)果對(duì)比分析.

1 研究方法

1.1 生命周期分析框架

汽車的全生命周期包括燃料周期(燃料上游與燃料使用階段)與車輛周期(車輛制造、車輛運(yùn)行與車輛后處理)兩部分,如圖1所示.

圖1 汽車全生命周期階段Fig.1 The automotive life cycle

國(guó)內(nèi)外目前普遍采用從“油井到車輪(WTW)”評(píng)價(jià)法,這種分析方法側(cè)重于研究燃料周期,未考慮車輛周期的影響.主要原因是汽車燃料周期的能源消費(fèi)和溫室氣體排放約占整個(gè)生命周期的 70%以上[3],且不同的技術(shù)路線相差不大.所以,主要研究汽車燃料周期的溫室氣體排放,可簡(jiǎn)化研究的復(fù)雜度.燃料周期包括 2個(gè)主要階段:從油井到油箱(WTT)和從油箱到車輪(TTW).WTT研究對(duì)象是車用燃料的上游生產(chǎn)階段,包括一次能源開采;一次能源運(yùn)輸;燃料生產(chǎn);燃料運(yùn)輸、分配和儲(chǔ)存以及燃料加注過程[3].但此研究中并不根據(jù)燃料生產(chǎn)過程依次計(jì)算各環(huán)節(jié)的溫室氣體排放,而是將燃料上游階段的邊界擴(kuò)大到整個(gè)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng),得出各經(jīng)濟(jì)部門為支撐燃料生產(chǎn)所產(chǎn)生的間接排放.TTW 研究對(duì)象是車用燃料的下游階段,也就是汽車行駛中燃料使用產(chǎn)生的排放.

在WTT階段,運(yùn)用中國(guó)2007溫室氣體排放EIO-LCA (Economic Input-Output Life Cycle Assessment)模型[15],計(jì)算得到汽油轎車與純電動(dòng)轎車的溫室氣體排放量;在TTW階段,純電動(dòng)轎車并不產(chǎn)生排放,使用排放因子方法計(jì)算汽油轎車行駛單位路程所耗燃料的直接排放.最后綜合得到WTW階段溫室氣體排放總量.

1.2 ECO-LCA模型

投入產(chǎn)出法是在經(jīng)濟(jì)理論指導(dǎo)下,編制投入產(chǎn)出表,建立相應(yīng)的投入產(chǎn)出模型,綜合系統(tǒng)分析國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門、再生產(chǎn)各環(huán)節(jié)之間數(shù)量依存關(guān)系的一種經(jīng)濟(jì)數(shù)量分析方法[16].EIO-LCA方法是以經(jīng)濟(jì)投入產(chǎn)出表為基礎(chǔ)的擴(kuò)展的生命周期評(píng)價(jià)方法.EIO-LCA模型評(píng)價(jià)結(jié)果是包含經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)中各行業(yè)的環(huán)境影響,整個(gè)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)水平下經(jīng)濟(jì)的、全面的評(píng)估[14].解決了傳統(tǒng)生命周期評(píng)價(jià)面對(duì)的問題:(1)邊界定義,由于各行業(yè)與其他所有行業(yè)的交易和排放都包括在內(nèi),其邊界為整個(gè)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng);(2)避免了評(píng)價(jià)過程只有單一供給鏈,分析中包括各行業(yè)自身交易,使研究完整同時(shí)未引起重復(fù)計(jì)算[14].

國(guó)民經(jīng)濟(jì)中各行業(yè)的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)出可通過經(jīng)濟(jì)投入產(chǎn)出模型得到,因此,環(huán)境產(chǎn)出通過每個(gè)階段的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)出乘以各部門環(huán)境直接影響系數(shù)矩陣Ri得到[14],即將外部信息加入經(jīng)濟(jì)投入產(chǎn)出框架.

經(jīng)濟(jì)投入產(chǎn)出模型[16]:

式中: X為總產(chǎn)出列向量,元;I為單位向量;A為直接消耗系數(shù)矩陣;Y為最終使用列向量,元.

IPCC規(guī)定的 6 種主要溫室氣體中,二氧化碳(CO2)、甲烷(CH4)、氧化亞氮(N2O)這3種與車用燃料的生產(chǎn)及使用密切相關(guān)[17],納入此研究.設(shè)ri為i部門的溫室氣體直接排放系數(shù),單位為CO2,e/元,ri計(jì)算式:

式中: Qi為i部門的溫室氣體排放量,gCO2,e;Xi為i部門的總產(chǎn)出,元.

文中分別核算了此 3種溫室氣體的排放系數(shù),通過全球增溫潛力值[18]轉(zhuǎn)化為二氧化碳當(dāng)量(CO2,e),加和得到溫室氣體排放系數(shù) ri,由 ri構(gòu)成溫室氣體直接排放系數(shù)矩陣R.

各部門總溫室氣體排放向量 B,單位為gCO2,e.排放向量B通過方程(1)與(2)相乘獲得:

用EIO-LCA模型計(jì)算結(jié)果為各部門為支持此產(chǎn)品而產(chǎn)生的溫室氣體排放量.此文中計(jì)算結(jié)果為生產(chǎn)2種車用燃料即WTT階段產(chǎn)生的溫室氣體排放量.

1.3 排放因子方法

燃料下游階段中,純電動(dòng)轎車行駛并不排放溫室氣體.汽油轎車使用 93號(hào)汽油,溫室氣體排放量由燃料消費(fèi)量乘以排放因子得出,公式:

分別核算上述 3種溫室氣體的排放量后轉(zhuǎn)化為二氧化碳當(dāng)量,加和得到汽油車 TTW 溫室氣體排放總量.

2 數(shù)據(jù)與參數(shù)

此研究的假定情景為中國(guó)2007年經(jīng)濟(jì)與技術(shù)水平,因此采集轎車性能與物價(jià)等相關(guān)數(shù)據(jù),均基于2007年水平.

中國(guó)2007溫室氣體排放EIO-LCA模型中投入產(chǎn)出數(shù)據(jù)引用《中國(guó)投入產(chǎn)出表2007》(135部門表).為使投入產(chǎn)出表和能源統(tǒng)計(jì)年鑒的部門分類相對(duì)應(yīng),依據(jù)《國(guó)民經(jīng)濟(jì)行業(yè)分類與代碼》(GB/T 4754-2002)[19]合并了部分部門,調(diào)整后共有 43個(gè)部門[15].模型中,各產(chǎn)品部門的溫室氣體排放量根據(jù)《2006年IPCC國(guó)家溫室氣體清單指南》[20]的參考方法進(jìn)行估算,包括的溫室氣體種類為CO2、N2O、CH4.考慮的排放活動(dòng)為能源使用、工業(yè)生產(chǎn)過程、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及城市廢物處理等4類,未考慮土地利用變化和林業(yè)活動(dòng)引起的碳儲(chǔ)量的變化.

模型基礎(chǔ)數(shù)據(jù)取自各部門的統(tǒng)計(jì)年鑒,包括《中國(guó)能源統(tǒng)計(jì)年鑒 2008》、《中國(guó)鋼鐵統(tǒng)計(jì)2008》及《中國(guó)化學(xué)工業(yè)年鑒2008》等.溫室氣體排放系數(shù)參考了張強(qiáng)[21]、Zhang[22]、Chen[23]、國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)應(yīng)對(duì)氣候變化司[24]及能源研究所[25]的成果,盡可能采用中國(guó)化的系數(shù)(大部分系數(shù)比IPCC缺省值小2%~16%),計(jì)算結(jié)果較貼近中國(guó)的實(shí)際情況.結(jié)果顯示,2007年中國(guó)的溫室氣體排放總量為 7946.9 MtCO2,e,其中生產(chǎn)活動(dòng)排放 7703.4MtCO2,e[15],與國(guó)內(nèi)研究[26]以及國(guó)際上主要機(jī)構(gòu)計(jì)算的排放數(shù)據(jù)基本一致.

汽油轎車與純電動(dòng)轎車均選定普通級(jí)轎車.根據(jù)國(guó)內(nèi)車用燃料性質(zhì)以及2007年大城市實(shí)際工況的燃油經(jīng)濟(jì)性,確定普通汽油轎車的油耗為8.5L/100km[3].參照國(guó)家863計(jì)劃“節(jié)能與新能源汽車”重大項(xiàng)目中,電動(dòng)汽車新型整車技術(shù)研發(fā)有關(guān)純電動(dòng)轎車各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)指南[27],及有關(guān)電動(dòng)轎車性能的報(bào)道,再考慮充電損失[28],從充電端計(jì)耗電情況,確定純電動(dòng)轎車的經(jīng)濟(jì)性為0.22kW?h/km.

中國(guó)2007年93號(hào)汽油成本價(jià)參考發(fā)改委油價(jià)調(diào)控文件[29-30]加權(quán)平均為5.073元/kg,電力價(jià)格使用國(guó)家電網(wǎng)監(jiān)管委員會(huì)公布上網(wǎng)電價(jià)[31]為0.336元/kW?h.各溫室氣體的排放因子均使用IPCC公布值[20],取各燃料排放因子的 95%置信區(qū)間下限值.文中使用的具體參數(shù)如表1所示.

表1 各項(xiàng)參數(shù)明細(xì)Table 1 Parameters list

確定汽油轎車行駛單位路程的耗油量,根據(jù)中國(guó)的汽油價(jià)格轉(zhuǎn)換為貨幣值y油.確定純電動(dòng)轎車行駛單位路程的耗電量,根據(jù)中國(guó)的電價(jià)轉(zhuǎn)換為貨幣值y電.

3 結(jié)果與分析

3.1 兩種轎車溫室氣體排放量對(duì)比

WTT階段,分別將汽油轎車和純電動(dòng)轎車最終消費(fèi)列向量Y油和Y電,帶入EIO-LCA模型計(jì)算,得出汽油轎車溫室氣體排放量為 85gCO2,e/ km,純電動(dòng)轎車為124gCO2,e/km.

TTW 階段,將各數(shù)據(jù)(包括汽油車經(jīng)濟(jì)性,93號(hào)汽油密度,低熱值,各溫室氣體排放因子)帶入計(jì)算試(4),得出汽油轎車 TTW 溫室氣體排放總量為180gCO2,e/km.轎車評(píng)價(jià)結(jié)果對(duì)比見表2.

WTT階段,純電動(dòng)轎車的溫室氣體排放高于汽油轎車,純電動(dòng)轎車的溫室氣體排放只發(fā)生在此階段.汽油轎車在 TTW 階段的溫室氣體排放比WTT階段高,占整個(gè)燃料周期排放的68%;但其2個(gè)階段排放量絕對(duì)值均較高.汽油轎車燃料周期的CH4排放主要在WTT階段,N2O排放主要在TTW階段.

表2 汽油轎車與純電動(dòng)轎車燃料周期溫室氣體排放(gCO2,e/km)Table 2 GHG emissions in fuel cycle of gasoline automobiles and battery electric automobiles (gCO2,e/km)

綜合看來,在中國(guó)2007年經(jīng)濟(jì)與技術(shù)水平下,從燃料周期角度,純電動(dòng)轎車與汽油轎車相比,溫室氣體減排率為53%,表現(xiàn)出良好的減排效率.若轎車每年行駛1萬km,則每輛汽油轎車全年溫室氣體排放約為2.65t,而每輛純電動(dòng)轎車年均排放溫室氣體約為1.24t.即在2007年水平下,每輛純電動(dòng)轎車一年能減少溫室氣體排放約1.41t.

隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)和技術(shù)水平的發(fā)展以及能源結(jié)構(gòu)的調(diào)整,電動(dòng)轎車的車用電力溫室氣體排放必將會(huì)進(jìn)一步下降,純電動(dòng)轎車能擺脫人類對(duì)汽油類化石燃料的依賴,解決能源危機(jī)的同時(shí),減少溫室氣體排放.若使純電動(dòng)轎車制造、使用規(guī)?；?無疑對(duì)降低中國(guó)交通行業(yè)溫室氣體減排有重大意義.

3.2 各行業(yè)與兩種轎車 WTT階段溫室氣體排放的相關(guān)性分析

WTT階段使用EIO-LCA模型,計(jì)算結(jié)果包含經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)中各經(jīng)濟(jì)部門為支撐生產(chǎn) 2種轎車的車用燃料所排放的溫室氣體量.表3列出汽油轎車與純電動(dòng)轎車WTT階段溫室氣體排放最高的前4個(gè)行業(yè),分別占2種轎車WTT階段排放量的85%以上.

汽油轎車WTT階段電力行業(yè)和煤炭行業(yè)溫室氣體的高排放,是因?yàn)槠椭圃爝^程中需消耗大量電力能源提供動(dòng)力,同時(shí)生產(chǎn)汽油使用的蒸汽鍋爐以煤為主要燃料,且燃煤效率約為80%,而世界平均水平為 90%[2].石油和天然氣開采業(yè)與石油加工、煉焦及核燃料加工業(yè)2個(gè)行業(yè)的各個(gè)工藝對(duì)應(yīng)的是汽油開采制造的主要過程,溫室氣體排量放也較高.

表3 與汽油轎車和純電動(dòng)轎車WTT階段溫室氣體排放相關(guān)的前4個(gè)行業(yè)的溫室氣體排放量 (gCO2,e/km)Table 3 GHG emissions of the most related four sectors with emissions of gasoline automobiles and battery electric automobiles in WTT (gCO2,e/km)

WTT階段為燃料生產(chǎn)過程,純電動(dòng)轎車燃料周期溫室氣體排放相當(dāng)于電力生產(chǎn)的全生命周期排放.中國(guó)的能源結(jié)構(gòu)以煤為主,2007年中國(guó)燃煤發(fā)電量占中國(guó)電力的80%以上[32],煤的碳含量高于天然氣和石油,在提供等量的能源時(shí)排放更多CO2,因此電力行業(yè)直接排放很高.除電力行業(yè)自身,與其最相關(guān)的為煤炭開采和洗選業(yè),由于煤為供應(yīng)發(fā)電的主要能源,因此與電力行業(yè)的相關(guān)度非常高.其次為黑色金屬冶煉及壓延加工業(yè),因?yàn)殡娏ιa(chǎn)中需要鋼鐵(黑色金屬)制造設(shè)備、工具,而在中國(guó)冶煉加工黑色金屬主要以煤為燃料,從而導(dǎo)致排放大量溫室氣體.中國(guó)交通運(yùn)輸?shù)哪茉葱枨笙鄬?duì)較高,高能耗則引起高排放,因此交通運(yùn)輸行業(yè)也成為影響純電動(dòng)轎車排放的主要行業(yè)之一.

轎車的 CH4排放都主要集中在煤炭開采和洗選業(yè),此行業(yè)排放的CH4分別占汽油轎車與純電動(dòng)轎車WTT階段溫室氣體排放的15%與6%.主要由于汽油和電力生產(chǎn)都與煤炭行業(yè)相關(guān)度很高,煤炭開采過程中CH4的泄露占據(jù)了CH4排放的很大部分[33].而N2O對(duì)于2種轎車WTT 階段溫室氣體排放的貢獻(xiàn)很小.

3.3 與傳統(tǒng)生命周期評(píng)價(jià)結(jié)果對(duì)比

3.3.1 WTT階段結(jié)果對(duì)比 國(guó)內(nèi)對(duì)轎車的車用燃料生命周期溫室氣體排放的研究,基本選定3種溫室氣體CO2、CH4、N2O,但主要分析溫室氣體排放總量,并未將3種溫室氣體核算結(jié)果分別列出.整理中國(guó)各研究結(jié)果[2-6,17,34-35],將必要參數(shù)與此研究統(tǒng)一,主要包括汽車的經(jīng)濟(jì)性、汽油密度、低熱值等,折合成可比的溫室氣體總量排放結(jié)果,估算到十位.將研究結(jié)果整合與此研究對(duì)比,見表4.

表4 WTT階段的溫室氣體排放總量計(jì)算結(jié)果與國(guó)內(nèi)其他研究結(jié)果對(duì)比 (gCO2,e/km)Table 4 The comparison between the results with other similar researches on GHG emissions in WTT (gCO2,e/km)

傳統(tǒng)生命周期評(píng)價(jià),由于存在劃分系統(tǒng)邊界的問題,并且難以獲取生命周期各個(gè)過程詳細(xì)的清單數(shù)據(jù),各研究得出結(jié)果相差較大.

汽油轎車:EIO-LCA模型評(píng)價(jià)結(jié)果大于傳統(tǒng)生命周期評(píng)價(jià)結(jié)果.

傳統(tǒng)生命周期評(píng)價(jià)通常將汽油轎車WTT階段(即汽油制造)劃分為原油開采,原油運(yùn)輸,汽油生產(chǎn),汽油運(yùn)輸、分配和儲(chǔ)存以及汽油加注幾個(gè)過程,逐一計(jì)算各個(gè)過程的溫室氣體排放.但系統(tǒng)邊界劃分并未計(jì)算采油器械等金屬制品的生產(chǎn)引起的溫室氣體排放,也并未考慮所有電力引起的溫室氣體排放.因此,計(jì)算結(jié)果僅包含部分的間接排放,系統(tǒng)完整性較差.

EIO-LCA方法包括整個(gè)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng),上述傳統(tǒng)生命周期評(píng)價(jià)忽略的因素,在經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)中,對(duì)應(yīng)電力、熱力的生產(chǎn)和供應(yīng)行業(yè)與黑色金屬冶煉及壓延加工業(yè)2個(gè)行業(yè).從EIO-LCA評(píng)價(jià)結(jié)果得出,上述2個(gè)行業(yè)分別占汽油轎車WTT階段排放的38%與 6%.傳統(tǒng)生命周期評(píng)價(jià)劃分評(píng)價(jià)系統(tǒng)邊界后,并不能完全考慮生產(chǎn)汽油引起的這2個(gè)行業(yè)的排放.因此,傳統(tǒng)生命周期評(píng)價(jià)得出汽油轎車WTT階段的溫室氣體排放普遍偏低,EIO-LCA模型包含的影響因素更全面,評(píng)價(jià)結(jié)果更接近實(shí)際情況.

純電動(dòng)轎車:EIO-LCA模型評(píng)價(jià)結(jié)果在傳統(tǒng)生命周期評(píng)價(jià)結(jié)果數(shù)值范圍內(nèi).傳統(tǒng)生命周期評(píng)價(jià)各計(jì)算結(jié)果存在較大差異,這是因?yàn)楣?yīng)電力生產(chǎn)的一次能源種類有區(qū)別.全部考慮為煤電的計(jì)算結(jié)果偏大,而煤電比重過小或劃分系統(tǒng)邊界不廣泛則計(jì)算結(jié)果較低;且煤電生產(chǎn)工藝不同也會(huì)影響計(jì)算結(jié)果[3].傳統(tǒng)生命周期評(píng)價(jià)通常逐一計(jì)算車用電力生命周期各個(gè)過程的溫室氣體排放,但由于參數(shù)復(fù)雜且不統(tǒng)一等問題,各研究所得結(jié)果差距較大,較難準(zhǔn)確計(jì)算出各種電力來源以及煤電各種生產(chǎn)工藝的溫室氣體排放.而EIO-LCA模型擺脫了復(fù)雜的參數(shù),解決了系統(tǒng)邊界劃分的問題,包含整個(gè)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng),在此層面,計(jì)算結(jié)果較準(zhǔn)確.

3.3.2 TTW 階段結(jié)果對(duì)比 TTW 階段只有汽油轎車行駛時(shí)燃料燃燒引起的直接排放.根據(jù)整理折算各研究結(jié)果,得出傳統(tǒng)生命周期評(píng)價(jià)中汽油轎車TTW溫室氣體排放為180~200gCO2,e/km,與此研究所得180gCO2,e/km基本一致.

3.4 純電動(dòng)轎車溫室氣體減排途徑

各行業(yè)與純電動(dòng)轎車燃料周期溫室氣體排放的相關(guān)性分析表明,影響純電動(dòng)轎車排放的行業(yè)主要包括電力、熱力的生產(chǎn)和供應(yīng)(90%)與煤炭開采和洗選業(yè)(7%).因此,純電動(dòng)轎車燃料周期溫室氣體減排方案,首先考慮優(yōu)化電力行業(yè)能源結(jié)構(gòu),提高整個(gè)電網(wǎng)的綜合效率,優(yōu)化電源配置,提高電力裝備和運(yùn)輸水平,整體向低碳、高效、環(huán)保的能源系統(tǒng)轉(zhuǎn)變.發(fā)展智能電網(wǎng)[36],也可為我國(guó)電力行業(yè)在減少能源消耗、降低溫室氣體排放的提供有效路徑.而且,我國(guó)以燃煤發(fā)電為主,應(yīng)繼續(xù)深化潔凈煤技術(shù)[37]和CCS技術(shù)的使用[3]提高燃料效率.其次,煤炭開采中 CH4的排放也占較大比例,提高煤炭開采技術(shù),降低開采過程中 CH4泄露也能對(duì)減少溫室氣體排放有較好效果.

4 討論

運(yùn)用EIO-LCA方法計(jì)算的不確定因素有:目前,中國(guó)編制的投入產(chǎn)出表中,未將電力與熱力行業(yè)分開,因此計(jì)算結(jié)果略低;主要依據(jù)的是經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù),能源價(jià)格對(duì)于碳排放有直接影響;EIO-LCA為自上而下模型,主要依靠統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),有可能不完整.

此研究未包含汽車的車輛周期.綜合計(jì)算車輛周期的溫室氣體排放,可以得到全生命周期溫室氣體排放結(jié)果;同時(shí)可加入汽車的能源消耗和經(jīng)濟(jì)效益研究,全面評(píng)價(jià)其環(huán)境經(jīng)濟(jì)損益,更好地促進(jìn)汽車行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展.

5 結(jié)論

5.1 WTT階段,純電動(dòng)轎車溫室氣體排放總量為 124 gCO2,e/km,汽油轎車為 85gCO2,e/km;在TTW 階段,汽油轎車溫室氣體排放總量為 180 gCO2,e/km,純電動(dòng)轎車不排放溫室氣體.從燃料周期角度,純電動(dòng)轎車的總體減排效率為53%,具有明顯的減排優(yōu)勢(shì),可以促進(jìn)低碳交通的發(fā)展,對(duì)中國(guó)的減排具有重大意義,值得使用與推廣.

5.2 與傳統(tǒng)評(píng)價(jià)方法得出的兩種轎車溫室氣體排放相比,此研究汽油轎車 WTT階段溫室氣體排放量較大,這是由于傳統(tǒng)方法評(píng)價(jià)燃料周期沒有包含對(duì)電力消耗與黑色金屬制品使用引起的潛在排放,計(jì)算結(jié)果偏小.傳統(tǒng)評(píng)價(jià)得出的純電動(dòng)轎車燃料周期溫室氣體排放互相差距較大,此研究結(jié)果在其范圍內(nèi).

5.3 與純電動(dòng)轎車燃料周期溫室氣體排放相關(guān)度高的行業(yè)主要為電力、熱力的生產(chǎn)業(yè)和供應(yīng)與煤炭開采和洗選業(yè).因此減少純電動(dòng)轎車溫室氣體排放的主要途徑為優(yōu)化電力行業(yè)的一次能源結(jié)構(gòu)、提高電網(wǎng)綜合效率等.

[1] Bernstein L, Bosch P, Canziani O, et al. Climate change 2007: Synthesis report [M]. Geneva, Switzerland: IPCC, 2007:104.

[2] OU X, ZHANG X, Chang S. Alternative fuel buses currently in use in China: life-cycle fossil energy use, GHG emissions and policy recommendations [J]. Energy Policy, 2010,38(1):406-418.

[3] 張阿玲,柴沁虎,申 威.氫動(dòng)力汽車和電動(dòng)汽車在中國(guó)的應(yīng)用前景分析 [J]. 清華大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版, 2009,49(9):107-109,117.

[4] OU X, XIAO Y, ZHANG X. Using coal for transportation in China: life cycle GHG of coal-based fuel and electric vehicle, and policy implications [J]. International Journal of Greenhouse Gas Control, 2010,4(5):878-887.

[5] Holdway A, Williams A, Inderwildi O, et al. Indirect emissions from electric vehicles: emissions from electricity generation [J]. Energy and Environmental Science, 2010,3(12):1825-1832.

[6] 歐訓(xùn)民,張希良,覃一寧,等.未來煤電驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車的全生命周期分析 [J]. 煤炭學(xué)報(bào), 2010,35(1):169-172.

[7] Horst J, Frey G, Leprich U. Auswirkungen von elektroautos auf den kraftwerkspark und die CO2emissionen in Deutschland [R]. Herausgebers: WWF Deutschland, 2009:32.

[8] Huo H, Zhang Q, Wang M, et al. Environmental implication of electric vehicles in China [J]. Environmental Science and Technology, 2010,44(13):4856-4861.

[9] 楊裕生.我國(guó)發(fā)展燃料電池汽車應(yīng)先打牢基礎(chǔ) [J]. 中國(guó)科學(xué)院院刊, 2006,21(6):444-445.

[10] 中國(guó)工業(yè)和信息化部.節(jié)能與新能源汽車產(chǎn)業(yè)規(guī)劃 [Z]. 北京:中國(guó)工業(yè)和信息化部, 2011.

[11] Lenzen M. Errors in conventional and input-output-based life-cycle inventories [J]. Journal of Industrial Ecology, 2001,4(4): 127-148.

[12] SUH S, LENZEN M, RELOAR G J, HONDO H, et al. System boundary selection in life-cycle inventories using hybrid approaches [J]. Environmental Science and Technology, 2003, 38(3):657-664.

[13] MatsuhashsI R, Kudoh Y, Yoshida Y, et al. Life cycle of CO2-emissions from electric vehicles and gasoline vehicles utilizing a process-relational model [J]. International Journal of Life Cycle Assessment, 2000,5(5):306-312.

[14] Hendrickson C T, Lave L B, Matthews H S. Environmental life cycle assessment of goods and services: an input-output approach [M]. Washington, DC: Resources for the Future Press, 2006:12-16.

[15] 計(jì)軍平,劉 磊,馬曉明.基于EIO-LCA模型的中國(guó)部門溫室氣體排放結(jié)構(gòu)研究 [J]. 北京大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版, 2011,47(4): 741-749.

[16] 廖明球.投入產(chǎn)出及其擴(kuò)展分析 [M]. 北京:首都經(jīng)濟(jì)貿(mào)易大學(xué)出版社, 2009:36-39.

[17] 申 威,張阿玲,韓維建.車用合成燃料能源消費(fèi)和溫室氣體排放對(duì)比分析 [J]. 清華大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版, 2007,47(3):411- 444.

[18] FORSTER P, RAMASWAMY V, ARTAXO P, et al. Climate change 2007: the physical science Basis, Changes in atmospheric constituents and in radiative forcing [M]. Cambridge, United Kingdom: Cambridge University Press, 2007:212.

[19] GB/T 4754-2002 國(guó)民經(jīng)濟(jì)行業(yè)分類與代碼 [S].

[20] IPCC. 2006 IPCC guidelines for national greenhouse gas inventories [M]. Hayama, Kanagawa, Japan: IGES, 2006.

[21] 張 強(qiáng),巨曉棠,張福鎖.應(yīng)用修正的IPCC 2006方法對(duì)中國(guó)農(nóng)田N2O排放量重新估算 [J]. 中國(guó)生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào), 2010,18(1):7- 13.

[22] ZHANG B, CHEN G Q. Methane emissions by Chinese economy: Inventory and embodiment analysis [J]. Energy Policy, 2010, 38(8):4304-4316.

[23] CHEN G Q, ZHANG B. Greenhouse gas emissions in China 2007: Inventory and input-output analysis [J]. Energy Policy, 2010,38(10):6180-6193.

[24] 關(guān)于公布 2009年中國(guó)區(qū)域電網(wǎng)基準(zhǔn)線排放因子的公告 [R].國(guó)家發(fā)展改革委應(yīng)對(duì)氣候變化司,2009.

[25] 國(guó)家氣候變化對(duì)策協(xié)調(diào)小組辦公室,國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)能源研究所.中國(guó)溫室氣體清單研究 [M]. 北京:中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社, 2007.

[26] 計(jì)軍平,馬曉明.中國(guó)溫室氣體排放增長(zhǎng)的結(jié)構(gòu)分解分析 [J].中國(guó)環(huán)境科學(xué), 2011,31(12):2076-2082.

[27] 中國(guó)科技部現(xiàn)代交通技術(shù)領(lǐng)域辦公室.國(guó)家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃(863計(jì)劃)現(xiàn)代交通技術(shù)領(lǐng)域“節(jié)能與新能源汽車”重大項(xiàng)目2006年度課題申請(qǐng)指南 [M]. 北京:中國(guó)科技部現(xiàn)代交通技術(shù)領(lǐng)域辦公室, 2006.

[28] 中國(guó)電力聯(lián)合會(huì).中國(guó)電力工業(yè)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)分析2007 [M]. 北京:中國(guó)電力聯(lián)合會(huì), 2007:71.

[29] 國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì).發(fā)改電 [2007] 5號(hào).國(guó)家發(fā)展改革委關(guān)于降低汽油價(jià)格的通知 [EB/OL]. http://www.ndrc.gov. cn/zcfb/zcfbtz/2007tongzhi/t20070114_110771.htm.2007-1-12/ 2011-06-20.

[30] 國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì).發(fā)改電 [2007] 290號(hào).國(guó)家發(fā)展改革委關(guān)于調(diào)整成品油價(jià)格的通知 [EB/OL]. http://www.ggny. gov.cn/tongji/200711/20071107163105.shtml.2007-10-31/2011-06-20.

[31] 國(guó)家電力監(jiān)管委員會(huì). 2007年度電價(jià)執(zhí)行情況監(jiān)管報(bào)告 [R].北京:國(guó)家電力監(jiān)管委員會(huì), 2008.

[32] 國(guó)家統(tǒng)計(jì)局能源統(tǒng)計(jì)司,國(guó)家能源局綜合司.中國(guó)能源統(tǒng)計(jì)年鑒2008 [M]. 北京:中國(guó)統(tǒng)計(jì)出版社, 2008.

[33] 狄向華,聶祚仁,左鐵鏞.中國(guó)火力發(fā)電燃料消耗的生命周期排放清單 [J]. 中國(guó)環(huán)境科學(xué), 2005,25(5):632-635.

[34] 陳勝震,陳 銘.中國(guó)清潔能源汽車全生命周期的 3E分析與評(píng)[J].汽車工程, 2008,30(6):456-469,552.

[35] Yan X, Crookes R J. Energy demand and emissions from road transportation vehicles in China [J]. Progress in Energy and Combustion Science, 2010,36(6):651-676.

[36] 陳樹勇,宋書芳,李蘭欣等.智能電網(wǎng)技術(shù)綜述 [J]. 電網(wǎng)技術(shù), 2009,33(8):1-7.

[37] 趙劍峰.低碳經(jīng)濟(jì)視角下煤炭工業(yè)清潔利用分析及政策建議[J]. 煤炭學(xué)報(bào), 2011,36(3):514-518.