基于混合生命周期方法的私人电动汽车温室气体排放研究

单位里程能源消费强度较小，约为传统汽油车的94.6%，但以煤为主的高碳电力结构导致目前纯电动汽车燃料周期的单位里程温室气体排放强度约为传统汽油车的1.12倍；车辆周期内，纯电动汽车的能源消费和温室气体排放量也略高于传统汽油车；此外，配套充电设施的建设也将增加纯电动汽车全生命周期的能源消费和温室气体排放量。综合燃料、车辆及充电设备的全生命周期，在当前的电源结构及技术条件下，电动汽车虽然具有较高的能源效率和较好的石油替代效果，但其全生命周期内的煤炭消费较高，导致其温室气体排放量高于传统汽油车，在当前的情况下大规模发展电动汽车并不利于温室气体减排。

关键词 电动汽车；混合生命周期评价；能源消费；温室气体排放

中图分类号 F062.1文献标识码 A文章编号 1002-2104（2017）10-0178-10DOI：10.12062/cpre.20170363

2015年底，《巴黎协定》再次强调了将全球温升控制在2℃以内的减排目标[1]，全球温室气体的排放空间进一步缩减。目前，中国的CO2排放量已接近全球的30%[2]，巨额的温室气体排放给中国在国际上的气候谈判带来了巨大的压力[3]。而近年来私人汽车保有量的快速增长，带动着交通部门的温室气体排放量持续增高，已成为温室气体排放的重要领域[4]，推动交通部门的能源清洁、低碳利用越来越受到重视。

电动汽车因其在行驶过程中无任何尾气排放的优势，被各国政府视为推动交通部门清洁、低碳发展的重要途径，主要发达国家纷纷推出了各自的电动汽车发展战略[5-7]。中国也将发展电动汽车作为减少温室气体排放，实现石油替代提升能源安全的重要举措予以高度重视，大力推动电动汽车的发展[8-9]。

但是，由于电力属于二次能源，其上游电力生产阶段的能源消费是否清洁将对电动汽车的减排效果产生重要影响[10]。考虑到目前中国绝大部分电力源于煤炭，电动汽车是否真正有益于减排还有待进一步验证。目前，一些专家和学者基于全生命周期评价方法（Life Cycle Assessment，LCA）对电动汽车的能源消费、温室气体排放做出了一些研究，但其采用的方法一般基于传统的过程生命周期评价方法（Processbased Life Cycle Assessment，PLCA），而PLCA在应用过程中均基于系统边界定义将能源消费和环境清单溯源终止于某个节点，使得计算结果存在截断误差[11]，因此系统边界设定的差异将对研究结果产生较大影响，导致研究结果差别较大。例如，部分学者的研究结果显示，电动汽车相比于传统汽油车可实现大幅减排，如施晓清[12]等认为，根据不同的电源情景，纯电动汽车可以实现减排57%—81.2%；欧训民[13]等认为，相对汽油车，电动汽车在全生命周期内节能减排优势明显， 可以实现节能35%以上，实现温室气体减排20%左右。也有一些学者的研究结果显示，电动汽车的减排效果并不明显，甚至会在目前高碳电力的影响下增加温室气体排放，如康利平[14]等认为，在东北、华北区域电网下，电动汽车将增加温室气体排放。严旭[15]等认为，百公里电耗在15 kWh的电动汽车温室气体排放要高于传统汽油车；宋永华[16]等认为，按全国平均的电力终端碳排放来计算，发展电动汽车是高碳的。

混合生命周期评价方法（Hybrid Life Cycle Assessment，HLCA）结合了传统的PLCA方法和经济投入产出生命周期评价方法（Economic Inputoutput Life Cycle Assessment，EIO LCA）的优势，评价边界更加完整，评价结果更加精准，可以显著减少截断误差，是未来LCA方法学的重要发展方向之一[11]。为了对电动汽车的减排效果进行更精确的研究，本文拟采用HLCA方法对电动汽车的能源消费、温室气体排放进行计算。同时，考虑到在实际过程中，电动汽车与传统燃油车不仅会在燃料、车辆制造上存在环境影响的差异，而且在配套充电设施上也存在较大的差异，因此，本文在电动汽车全生命周期系统边界的设定上，不仅将电动汽车的燃料生命周期、车辆制造生命周期纳入到系统边界内，还考虑了相关配套设施建设生命周期，以使对电动汽车全生命周期的研究结果更加完整、精确。

1 文献综述

LCA是一种在国际上得到较为普遍认同的环境负荷量化评价方法[17]。该方法可以对产品“从摇篮到坟墓”的全过程中所涉及的能源、环境等问题进行有效的定量分析和评价，因而在解决面向产品的能源、区域环境、气候变化等重要问题时有着较为广泛的应用[18]。经过半个多世纪的发展，LCA方法体系不断改进，发展出了传统的过程生命周期评价（PLCA）、经济投入产出生命周期评价（EIO LCA）以及混合生命周期评价（HLCA）三类方法。

PLCA方法主要是自下而上对研究对象的能源、环境清單进行编制和分析，这也是最传统的LCA方法。在国际环境毒理学与化学学会（Society of Environmental Toxicology and Chemistry， SETAC）及国际标准化组织（International Organization for Standards，ISO）的推动下，PLCA在国际范围内迅速发展，目前仍是主流的生命周期评价方法。但是，PLCA在应用过程中均基于系统边界定义将能源消费和环境清单溯源终止于某个节点，使得计算结果存在截断误差[11]。截断误差的存在使得利用PLCA方法对同一对象进行研究时，有时甚至会出现矛盾的结论[19]，例如Hocking[20]与Mc Cubbin[21]等人均在《科学》杂志上发表了对一次性纸杯和塑料杯的环境影响评价，但二者得出的结论却正好相反。

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