馮超+王科+徐志強+公丕芹

摘要 近年來，電動汽車因其在行駛過程中無任何尾氣排放，被各國政府視為推動交通部門清潔、低碳發(fā)展的重要途徑，主要發(fā)達國家紛紛推出了各自的電動汽車發(fā)展戰(zhàn)略。但是，由于電力屬于二次能源，其上游電力生產階段的能源消費是否清潔將對電動汽車的減排效果產生重要影響?？紤]到目前中國絕大部分電力源于煤炭，電動汽車是否真正有益于減排還有待進一步驗證。目前一些專家和學者基于傳統(tǒng)的過程生命周期評價方法對電動汽車的能源消費、溫室氣體排放做了一些研究，但研究結果差異較大。為了對電動汽車的減排效果進行更精確的研究，本文采用混合生命周期方法對電動汽車的能源消費、溫室氣體排放進行了計算。同時，在考慮電動汽車的燃料生命周期、車輛制造生命周期的基礎上，將相關配套充電設施建設生命周期納入到電動汽車的全生命周期系統(tǒng)邊界內，以使對電動汽車全生命周期的研究結果更加完整、精確。研究結果顯示，純電動汽車并非是“零排放”的，在燃料周期，雖然純電動汽車的單位里程能源消費強度較小，約為傳統(tǒng)汽油車的94.6%，但以煤為主的高碳電力結構導致目前純電動汽車燃料周期的單位里程溫室氣體排放強度約為傳統(tǒng)汽油車的1.12倍；車輛周期內，純電動汽車的能源消費和溫室氣體排放量也略高于傳統(tǒng)汽油車；此外，配套充電設施的建設也將增加純電動汽車全生命周期的能源消費和溫室氣體排放量。綜合燃料、車輛及充電設備的全生命周期，在當前的電源結構及技術條件下，電動汽車雖然具有較高的能源效率和較好的石油替代效果，但其全生命周期內的煤炭消費較高，導致其溫室氣體排放量高于傳統(tǒng)汽油車，在當前的情況下大規(guī)模發(fā)展電動汽車并不利于溫室氣體減排。

關鍵詞 電動汽車；混合生命周期評價；能源消費；溫室氣體排放

中圖分類號 F062.1文獻標識碼 A文章編號 1002-2104（2017）10-0178-10DOI：10.12062/cpre.20170363

2015年底，《巴黎協(xié)定》再次強調了將全球溫升控制在2℃以內的減排目標[1]，全球溫室氣體的排放空間進一步縮減。目前，中國的CO2排放量已接近全球的30%[2]，巨額的溫室氣體排放給中國在國際上的氣候談判帶來了巨大的壓力[3]。而近年來私人汽車保有量的快速增長，帶動著交通部門的溫室氣體排放量持續(xù)增高，已成為溫室氣體排放的重要領域[4]，推動交通部門的能源清潔、低碳利用越來越受到重視。

電動汽車因其在行駛過程中無任何尾氣排放的優(yōu)勢，被各國政府視為推動交通部門清潔、低碳發(fā)展的重要途徑，主要發(fā)達國家紛紛推出了各自的電動汽車發(fā)展戰(zhàn)略[5-7]。中國也將發(fā)展電動汽車作為減少溫室氣體排放，實現(xiàn)石油替代提升能源安全的重要舉措予以高度重視，大力推動電動汽車的發(fā)展[8-9]。

但是，由于電力屬于二次能源，其上游電力生產階段的能源消費是否清潔將對電動汽車的減排效果產生重要影響[10]?？紤]到目前中國絕大部分電力源于煤炭，電動汽車是否真正有益于減排還有待進一步驗證。目前，一些專家和學者基于全生命周期評價方法（Life Cycle Assessment，LCA）對電動汽車的能源消費、溫室氣體排放做出了一些研究，但其采用的方法一般基于傳統(tǒng)的過程生命周期評價方法（Processbased Life Cycle Assessment，PLCA），而PLCA在應用過程中均基于系統(tǒng)邊界定義將能源消費和環(huán)境清單溯源終止于某個節(jié)點，使得計算結果存在截斷誤差[11]，因此系統(tǒng)邊界設定的差異將對研究結果產生較大影響，導致研究結果差別較大。例如，部分學者的研究結果顯示，電動汽車相比于傳統(tǒng)汽油車可實現(xiàn)大幅減排，如施曉清[12]等認為，根據(jù)不同的電源情景，純電動汽車可以實現(xiàn)減排57%—81.2%；歐訓民[13]等認為，相對汽油車，電動汽車在全生命周期內節(jié)能減排優(yōu)勢明顯， 可以實現(xiàn)節(jié)能35%以上，實現(xiàn)溫室氣體減排20%左右。也有一些學者的研究結果顯示，電動汽車的減排效果并不明顯，甚至會在目前高碳電力的影響下增加溫室氣體排放，如康利平[14]等認為，在東北、華北區(qū)域電網下，電動汽車將增加溫室氣體排放。嚴旭[15]等認為，百公里電耗在15 kWh的電動汽車溫室氣體排放要高于傳統(tǒng)汽油車；宋永華[16]等認為，按全國平均的電力終端碳排放來計算，發(fā)展電動汽車是高碳的。

混合生命周期評價方法（Hybrid Life Cycle Assessment，HLCA）結合了傳統(tǒng)的PLCA方法和經濟投入產出生命周期評價方法（Economic Inputoutput Life Cycle Assessment，EIO LCA）的優(yōu)勢，評價邊界更加完整，評價結果更加精準，可以顯著減少截斷誤差，是未來LCA方法學的重要發(fā)展方向之一[11]。為了對電動汽車的減排效果進行更精確的研究，本文擬采用HLCA方法對電動汽車的能源消費、溫室氣體排放進行計算。同時，考慮到在實際過程中，電動汽車與傳統(tǒng)燃油車不僅會在燃料、車輛制造上存在環(huán)境影響的差異，而且在配套充電設施上也存在較大的差異，因此，本文在電動汽車全生命周期系統(tǒng)邊界的設定上，不僅將電動汽車的燃料生命周期、車輛制造生命周期納入到系統(tǒng)邊界內，還考慮了相關配套設施建設生命周期，以使對電動汽車全生命周期的研究結果更加完整、精確。

1 文獻綜述

LCA是一種在國際上得到較為普遍認同的環(huán)境負荷量化評價方法[17]。該方法可以對產品“從搖籃到墳墓”的全過程中所涉及的能源、環(huán)境等問題進行有效的定量分析和評價，因而在解決面向產品的能源、區(qū)域環(huán)境、氣候變化等重要問題時有著較為廣泛的應用[18]。經過半個多世紀的發(fā)展，LCA方法體系不斷改進，發(fā)展出了傳統(tǒng)的過程生命周期評價（PLCA）、經濟投入產出生命周期評價（EIO LCA）以及混合生命周期評價（HLCA）三類方法。

PLCA方法主要是自下而上對研究對象的能源、環(huán)境清單進行編制和分析，這也是最傳統(tǒng)的LCA方法。在國際環(huán)境毒理學與化學學會（Society of Environmental Toxicology and Chemistry， SETAC）及國際標準化組織（International Organization for Standards，ISO）的推動下，PLCA在國際范圍內迅速發(fā)展，目前仍是主流的生命周期評價方法。但是，PLCA在應用過程中均基于系統(tǒng)邊界定義將能源消費和環(huán)境清單溯源終止于某個節(jié)點，使得計算結果存在截斷誤差[11]。截斷誤差的存在使得利用PLCA方法對同一對象進行研究時，有時甚至會出現(xiàn)矛盾的結論[19]，例如Hocking[20]與Mc Cubbin[21]等人均在《科學》雜志上發(fā)表了對一次性紙杯和塑料杯的環(huán)境影響評價，但二者得出的結論卻正好相反。

為了克服PLCA在截斷誤差上的弊端，Lave[22-23]等在20世紀90年代將經濟投入產出法引入到了LCA中，創(chuàng)建了EIO LCA方法。EIO LCA是基于投入產出表建立的一種自上而下的LCA分析方法，由于投入產出表的統(tǒng)計系統(tǒng)邊界為整個國民經濟系統(tǒng)，根據(jù)其計算輸出的能耗、環(huán)境影響的核算邊界也將是整個國民經濟系統(tǒng)，因此能夠較為完整的核算所研究對象的能耗及環(huán)境影響。但是，EIO LCA方法仍存在著一些局限性，一是該方法僅反映某一部門污染物排放的平均水平，并不能體現(xiàn)部門內不同技術和效率的差異；二是不能反映產品最終使用和廢棄處理階段的污染物排放情況；三是對于進口產品，一般假設其生產技術與國內的相同，對于嚴重依靠進口的產品會引起較大的不確定性，因此并不能完全替代PLCA。

考慮到PLCA方法和EIO LCA方法在優(yōu)缺點上的互補性，1993年Moriguchi等將PLCA與EIO LCA方法相結合，創(chuàng)建了HLCA方法，在主要的過程中采用PLCA方法，在上游生產過程中采用了EIO LCA方法，對汽車的CO2排放進行了分析[24]。此后，HLCA開始逐步在資源、環(huán)境影響和評價領域開展了一些應用研究[25-30]。

HLCA方法是結合了PLCA方法和EIO LCA方法二者優(yōu)勢的一種新的建模方法，其即結合了PLCA方法對產品的針對性，又囊括了EIO LCA方法的完整性。利用HLCA方法，可以在保證評價邊界完整性的同時，不斷提高其評價結果的精準性，因此也成為了未來LCA方法學的重要發(fā)展方向之一。

2 基于HLCA方法的電動汽車能源消費與溫室氣體排放模型

2.1 方法與模型

2.1.1 目標定義和范圍界定

本模型以中國私人轎車為研究對象，利用HLCA方法分別對傳統(tǒng)汽油內燃機車（Gasoline internal combustion engine vehicle，GICEV）、純電動汽車（Pure electric vehicle，PEV）、插電式混合動力汽車（Plugin hybrid electric vehicle，PHEV）三種不同驅動力車型的燃料周期、車輛制造周期及配套充電設施制造周期的單位里程能源消費強度、溫室氣體排放強度進行計算和分析。

在全生命周期系統(tǒng)邊界的界定上，目前國際上對汽車LCA研究主要包括燃料周期和車輛周期兩部分，即對汽車所用燃料從開采一直到汽車消耗燃燒的過程，以及車體的生產制造從原材料的開采、汽車生產、運送到最終報廢的過程，而對汽車利用過程中必不可少的配套設施考慮較少?？紤]到電動汽車的利用離不開充換電配套設施，相比于目前已經相對成熟的加油站體系，未來電動汽車的規(guī)?；l(fā)展必須要新建大量的充換電配套設施，這同樣會對電動汽車全生命周期過程中的能源消耗、溫室氣體排放產生重要影響，也應納入到電動汽車的全生命周期評價系統(tǒng)邊界內。因此，本文在界定電動汽車全生命周期評價的系統(tǒng)邊界時，除包括傳統(tǒng)的燃料周期和車輛周期外，還將配套充電設施周期也納入進來（見圖1）。

（1）燃料周期：傳統(tǒng)汽油車的燃料——汽油，以及電動汽車的燃料——電力的全生命周期過程較為清晰，本文對燃料周期的系統(tǒng)邊界包括汽油、電力從原材料（原煤、原油、天然氣）開采、運輸至化工廠（電廠）、燃料加工（汽油、電力生產）、運輸至加油站（充電樁）、汽車行駛過程中的消耗等全生命周期過程。

（2）車輛周期：傳統(tǒng)汽油車與電動汽車在生產過程、使用過程中的維修、零部件更換、以及最終報廢的全生命過程中，有較多的相似過程，本文在在設定系統(tǒng)邊界時，忽略了對整個生命周期而言能耗和排放較小的車輛維修部分，考慮車輛及動力電池從原材料開采、車輛生產到最終報廢的生命周期過程。

（3）配套充電設施周期：傳統(tǒng)汽油車與電動汽車的基礎配套設施中，差異性最為明顯的是燃料供應設施，傳統(tǒng)汽油車需要配備加油站，而電動汽車則需要配備充換電設施。電動汽車的充換電設施是指為電動汽車提供電能的相關設施的總稱，一般包括充電站、電池更換站、電池配送中心、集中或分散布置的充電樁等[31]。對于私人汽車而言，常規(guī)充電樁占據(jù)了供能主導地位[32]，因此本文將常規(guī)充電樁從最初的原材料開采到最終產品生產、報廢納入到電動汽車全生命周期系統(tǒng)邊界內。此外，考慮到目前中國加油站體系已較為成熟，加油站站均服務車輛率較低，不到發(fā)達國家的三分之一[33-34]，現(xiàn)存加油站在未來中長期服務更多汽車的潛力巨大，因此不再考慮傳統(tǒng)汽車加油站的配套設施。

2.1.2 HLCA模型中PLCA與EIO LCA的劃分邊界

PLCA與EIO LCA的邊界劃分在一定程度上將影響HLCA模型的計算精度和完備性。Lenzen和Treloar利用PLCA和EIO LCA方法分別對澳大利亞的135個部門進行了生命周期評價，計算結果顯示，31%的工業(yè)部門在采用PLCA方法時的截斷誤差超過50%，而能源投入為主的部門一般截斷誤差較小[35-36]。戴杜[37]等推導了PLCA方法和EIO LCA方法之間的相容性，認為當該產品所屬的產品部門是環(huán)境影響集中型時，采用PLCA和EIO LCA均能夠達到比較高的精度，例如評價石油、煤炭、電力等能源產品時；而對于產業(yè)鏈比較長，間接影響比較多的產品，直接采用PLCA方法會因為系統(tǒng)不完全，而導致比較大的截斷誤差，此時就要引入EIO LCA方法。根據(jù)國際上已有的研究結論，本文在采用HLCA方法的過程中，將在對燃料的能源消費和環(huán)境影響研究過程中直接采用PLCA方法，而對于車輛生產及充電設備生產過程采用結合EIO LCA和PLCA的HLCA方法，具體設定如下。

（1）電動汽車燃料全生命周期研究中，直接采用PLCA方法。

（2）電動汽車車輛全生命周期研究中，對車輛的生產工藝過程進行分解，其上游自原材料開采至零部件生產過程采用EIO LCA方法，自車輛裝配、生產、運送直至最終報廢階段采用PLCA方法。

（3）電動汽車充電樁全生命周期研究過程中，其上游自原材料開采至零部件生產過程采用EIO LCA方法，自充電樁裝配、生產、運送、安裝直至最終報廢階段采用PLCA方法。

2.1.3 計算模型

（1）能源消費計算模型。采用HLCA方法對電動汽車的全生命周期能源消費進行計算的具體公式為[37]：

式中，EH表示HLCA模型計算的最終能源消費結果，EP、EIO分別表示PLCA方法和EIO LCA方法計算的能源消費結果。

本文對EP的計算方法采用的是歐訓民等構建的TinghuaCA3EM模型[38-41]。

EIO的計算公式見式（2）[37]

式中R為產品部門活動所消耗的能源消費系數(shù)（1×n階）；F表示最終需求向量（n×1階），I為單位矩陣（n×n階），A表示技術矩陣（n×n階）。

本文在計算過程中所涉及的主要能源種類包括原煤、原油、天然氣、汽油、柴油、燃料油及電力，這些能源類型在國家統(tǒng)計數(shù)據(jù)中可區(qū)分（除去“其他”字樣的綜合類型能源）且不含熱力、焦炭和煤氣（在汽車能源動力研究過程中應用很少）的終端能源消費總量中占到90%以上[42]。

（2）溫室氣體排放計算模型。本模型首先對各過程中的CO2、CH4和N2O的排放量分別進行計算，最后根據(jù)全球增溫潛勢因子（Global Warming Potential，GWP）統(tǒng)一折算為CO2當量。根據(jù)聯(lián)合國政府間氣候變化專門委員會（Intergovernmental Panel on Climate Change，IPCC）第五次評估報告的研究結果，CH4和N2O的GWP分別為34和298[43]。

將第j種能源的溫室氣體排放總當量記為Gj（j=1，……，7），第j種能源的CO2、CH4和N2O排放量分別記為CO2，j、CH4，j、N2Oj，則有：

CO2、CH4和N2O排放量的具體計算公式見TinghuaCA3EM模型相關文獻[38-41]。

2.2 模型基礎數(shù)據(jù)來源

全生命周期計算過程中涉及大量基礎數(shù)據(jù)的收集，本文中，上游原材料開采、燃料加工、運輸、汽車行駛過程的相關數(shù)據(jù)來源于國家統(tǒng)計局、交通運輸、煤炭、石油石化、電力等各部門的統(tǒng)計資料、專業(yè)內部報告、文獻及專家咨詢等[44-49]。溫室氣體排放因子數(shù)據(jù)主要來自IPCC、《省級溫室氣體清單編制指南》、國家統(tǒng)計局、專業(yè)報告、文獻及專家咨詢等[46， 50-51]。各部門的完全能源消費系數(shù)根據(jù)國內最新的2012年投入產出表，以及國家統(tǒng)計局公布的2014年各部門能源消費量[46， 52]計算得出。

3 計算結果與分析

3.1 燃料周期能源消費與溫室氣體排放情況

美國阿貢國家實驗室（Argonne National Laboratory，ANL）在其創(chuàng)建的GREET 模型[53]中，將汽車的燃料周期定義為從“油井”到“車輪”（Well to Wheels，WTW）的生命周期過程，包括原材料開采階段（包括原材料開采、運輸）；燃料制備階段（包括燃料生產、運輸、儲存、配送）；燃料使用階段（包括燃料燃燒、蒸發(fā)等）。其中原材料開采和燃料制備階段可以統(tǒng)稱為“從油井到油箱（Well to Pump，WTP）” 的過程；燃料使用階段又可稱為“從油箱到車輪（Pump to Wheels，PTW）” 的過程。本文采用ANL對WTW的定義，對電動汽車燃料周期的各階段進行了分析。

3.1.1 燃料周期能源消費分析

目前，GICEV的百公里油耗約為10L，PEV的百公里電耗約為15 kWh[54]。PHEV在行駛過程中分為電量維持階段（Charge Sustaining，CS）和電量下降階段（Charge Depletion，CD），當PHEV蓄電池的荷電狀態(tài)（State of Charge， SOC）處于設定限額以上時，將在CD模式下行駛采用電機驅動車輛，動力來源于電力，當SOC達到設定限額下限時，將轉換為CS模式行駛，此時相當于傳統(tǒng)內燃機汽車的工作狀態(tài)，動力來源于汽油。目前市場上的PHEV純電續(xù)航里程約在40 km左右，一次出行平均 60%行駛在CD模式下，40%行駛在CS模式下[49， 55]。

按照發(fā)電煤耗法將GICEV、PEV和PHEV單位里程的油耗（電耗）折合成標準煤單位，可得PTW汽車行駛階段的能源消費情況。GICEV、PEV和PHEV的單位里程能源消耗強度分別為109.6 gce/km、48.2 gce/km和72.7 gce/km，PTW階段電動汽車的耗能較少。

但在原料（燃料）生產的上游WTP階段，生產1 gce的汽油和電力在全生命周期所需的一次能源消費量分別為1.31 gce和2.82 gce，能效分別為76.4%和35.5%，WTP階段汽油生產的能源效率遠高于電力（見圖2）。

如表1所示，綜合整個WTW的燃料全生命周期過程來看，與GICEV相比，PEV燃料WTW全生命周期的一次能源消費強度略低，約為GICEV的94.6%。PHEV的一次能源消費量介于GICEV和PEV之間，約為GICEV的96.7%，PEV的1.02倍。從能源消費結來看，PEV的化石能源消費相對較少，約為GICEV的81.5%，且石油消費量僅為GICEV的0.7%。

3.1.2 燃料周期溫室氣體排放分析

如表1所示，在CO2排放方面，雖然PEV在WTW燃料全生命周期中的化石能源消耗要小于GICEV，但由于目前中國電力結構以煤為主，PEV的化石能源消耗幾乎全部來源于煤炭，而煤炭的碳含量遠高于原油、天然氣、汽油等其他能源品種，這導致目前PEV的WTW 燃料全生命周期CO2排放強度仍達到295.7 gCO2eq/km，略高于GICEV的286.6 gCO2eq/km。

在N2O排放方面，WTP階段大量的汽油燃燒導致GICEV排放了較多的N2O，GICEV在WTW燃料全生命周期過程中的N2O排放量遠大于PEV，約為PEV的5.3倍。

在CH4排放方面，PEV在WTP階段的煤炭存儲、運輸?shù)冗^程中，存在大量的非燃燒CH4間接排放，導致PEV的CH4排放強度達到45.3 gCO2eq/km，遠高于GICEV的9.9 gCO2eq/km。

綜合全部三種溫室氣體，PEV的WTW 燃料全生命周期溫室氣體排放總強度為342.6 gCO2eq/km，而GICEV為304.6 gCO2eq/km，PEV是GICEV的1.12倍。PHEV的溫室氣體排放情況處于PEV和GICEV之間，其溫室氣體排放總強度為327.4 gCO2eq/km，是PEV的95.6%，是GICEV的1.07倍。

綜上所述，在燃料周期過程中，PEV并非是“零排放”，電力上游生產階段的化石能源消耗仍將產生較高的溫室氣體排放，并且，在目前中國的發(fā)電效率和電力結構下，電力生產的能源效率要遠低于汽油，導致單位電力生產的溫室氣體排放量要高于汽油生產過程。綜合整個燃料全生命周期，雖然下游汽車行駛階段PEV單位里程電耗較低，導致其在整個燃料周期的單位里程能源消耗強度較小，但由于目前中國電力結構以煤為主，PEV的化石能源消耗幾乎全部來源于煤炭，而煤炭的碳含量遠高于原油、天然氣、汽油等其他能源品種，這導致目前PEV燃料周期的單位里程溫室氣體排放強度仍要略高于GICEV和PHEV。

3.2 車輛周期能源消費與溫室氣體排放情況

對于不同型號的汽車來說，其整備質量、材質、性能等差別較大，在對GICEV、PEV、PHEV三種不同動力源的汽車車輛周期能源消費進行比較研究的過程中，為減少由于工藝、材料、重量等方面的差異帶來的影響，需保證所研究對象的材料生產工藝、主體結構等盡可能的保持一致。羅曉梅[10]等人在對燃油汽車和純電動車的能源足跡進行對比分析時，認為混合動力汽車、燃油汽車和純電動汽車的主要區(qū)別在于其各自的動力系統(tǒng)，即發(fā)動機系統(tǒng)、牽引電機、發(fā)電機和電池，并根據(jù)汽車各系統(tǒng)的重量比例將燃油汽車和純電動汽車基本相同的結構進行了一致性處理，以使得所研究對象在比較研究中具有較高的相似度，較好的避免了因原材料工藝、車輛主體構造不同所帶來的影響。本文在其研究的基礎上，結合朱一方[56]等人對混合動力汽車的研究，設定了本文所研究的GICEV、PEV、PHEV三種車型的相關參數(shù)（見表2）。

根據(jù)以往研究的結果顯示，汽車的報廢里程一般在15 000—300 000 km[57-61]，本文設定三種汽車的報廢里程為250 000 km（15年）[61]，與美國阿貢實驗室研究的汽車平均報廢里程160 000 mi（257 440 km）基本一致。

基于HLCA方法對車輛周期的能源消費情況進行計算，并按照250 000 km的報廢里程將每輛汽車的車輛周期能源消費折算為單位里程的能源消費強度，計算結果如表1所示。相比于GICEV，PEV在車輛生產過程中減少了發(fā)動機及相關組件，增加了動力電池、牽引電機和充電系統(tǒng)等相關組件，這導致其在車輛周期的能源消費量要高于GICEV。電動汽車的車輛周期單位里程能源消費強度約為30.14 gce/km，約為GICEV的1.6倍。PHEV在制造過程中幾乎包含了GICEV和PEV的所有部件，但其動力電池的容量要遠小于PEV，綜合計算結果顯示，PHEV的車輛周期能源消費介于PEV和GICEV之間，約為PEV的89.2%，是GICEV的1.4倍。

如表1所示，在溫室氣體排放方面，PEV的三種溫室氣體排放量均在不同程度上高于GICEV，其車輛周期單位里程的溫室氣體總排放強度為93.51 gCO2eq/km，分別是PHEV、GICEV的1.04和1.33倍。

綜上所述，在車輛周期過程中，在對PEV、GICEV和PHEV各系統(tǒng)的重量比例進行一致性處理的情況下，PEV在車輛生產過程中減少了發(fā)動機及相關組件，增加了動力電池、牽引電機和充電系統(tǒng)等相關組件，這導致其在車輛周期的能源消費量要高于GICEV。而PHEV雖然也包含了動力電池、牽引電機和充電系統(tǒng)，但其動力電池的容量要遠小于PEV，電池生產過程的能耗較小，綜合計算結果顯示其能源消費量仍略低于PEV。PEV生產過程中較高的能源消費量決定了其車輛周期單位里程的溫室氣體排放強度要略高于GICEV和PHEV。

3.3 配套充電設施周期能源消費與溫室氣體排放情況

目前，常規(guī)充電樁建設中，絕大部分的自用充電樁和專用充電樁，以及70%左右的公用充電樁均為慢速充電樁。截止2015年，全國共建設公用充電樁49 468個，其中慢速充電樁34 565個，占全部公用充電樁的69.9%[62]?？焖俪潆姌峨m然可以在短時間內為電池組進行快速充電，但其建設成本高，是慢速充電樁的10—20倍，成本回收周期長，一般僅建設于公共場所，為用戶提供急充服務。因此，本文主要考慮慢速充電樁為私人電動汽車提供常規(guī)充電的情況，將充電樁的研究對象設定為慢速充電樁，充電接口為一樁一充。

在對充電樁全生命周期研究過程中，上游自原材料開采至零部件生產過程采用EIO LCA方法，自充電樁裝配、生產、運送、安裝直至最終報廢階段采用PLCA方法。目前，國內市場上的慢速充電樁一般在3 000—10 000元之間，綜合市場調查及專家的判斷結果，本文將慢速充電樁的制造成本價格確定為5 000元。慢速充電樁的主要組成部分包括控制器引導電路，漏電保護電路，過流過壓保護電路，繼電器（接觸器），防雷模塊，外殼等，本文將充電樁歸屬為輸配電及控制設備行業(yè)，完全能源消費系數(shù)為1.10 tce/萬元。充電樁配送過程中主要采用長途公路和短途公路相結合的卡車運輸方式，平均運輸距離為1 600km[63]。

本文設定慢速充電樁的報廢年限為15年，與電動汽車的配備比例為1∶1。由此計算慢速充電樁全生命周期單位里程的能源消費，具體結果如表1所示。充電樁的單位里程能源消費強度約為2.29 gce/km，單位里程溫室氣體總排放量約為5.29 gCO2eq/km。

3.4 電動汽車全生命周期能源消費與溫室氣體排放情況

如圖3所示，綜合燃料、車輛及充電設備的全生命周期，PEV的能源消費量最高，為168.1 gce/km，略高于GICEV和PHEV。從能源消費結構來看，在當前的電源結構下三種汽車的能源消費仍以化石能源為主。GICEV的化石能源消費占比最高，約占全部能源消費的97.1%，PEV和PHEV的化石能源消費占比相對較低，分別占到85.1%和89.8%。PEV的化石能源消費總量略低于GICEV，約為GICEV的90.7%；石油消費量明顯減小，僅為GICEV的5.7%，但煤炭消費量顯著增加，是GICEV的4.5倍。

在溫室氣體排放方面，PEV的單位里程溫室氣體總排強度最高，為441.4 gCO2eq/km，分別為GICEV和PHEV的1.18和1.04倍。

綜上所述，燃料周期的能源消耗及溫室氣體排放占比最高。綜合整個燃料、車輛及充電設備的全生命周期，PEV的單位里程溫室氣體排放強度要略高于GICEV和PHEV。

4 結 論

本文基于HLCA方法，對包括燃料周期、車輛周期、配套充電設備周期在內的電動汽車全生命周期過程的能源消費和溫室氣體排放情況進行了計算和分析，計算結果顯示：

（1）燃料周期內，PEV并非是“零排放”，目前PEV燃料周期的單位里程溫室氣體排放強度仍要略高于GICEV，約為GICEV的1.12倍。PHEV的溫室氣體排放總強度是PEV的95.6%，GICEV的1.07倍。

（2）車輛周期內，在對PEV、GICEV和PHEV各系統(tǒng)的重量比例進行一致性處理的情況下，PEV單位里程的溫室氣體排放強度高于GICEV，約為GICEV的1.33倍。PHEV單位里程的溫室氣體排放強度介于PEV和GICEV之間。配套充電設備周期內，慢速充電樁的單位里程能源消費強度約為2.29 gce/km，單位里程溫室氣體總排放強度約為5.29 gCO2eq/km。

（3）綜合燃料、車輛及充電設備的全生命周期，PEV的能源消費量最高，為168.1 gce/km，略高于GICEV和PHEV。在溫室氣體排放方面，PEV的單位里程溫室氣體總排強度要略高于GICEV和PHEV，分別為GICEV和PHEV的1.18和1.04倍。

（4）綜合上述結論，在當前的電源結構及技術條件下，大規(guī)模發(fā)展電動汽車并不利于溫室氣體減排。近期中國電動汽車的發(fā)展戰(zhàn)略，應更注重于推動電動汽車技術的進步及出臺相關配套標準、法律法規(guī)等，并確立逐步推動電動汽車發(fā)展的中長期發(fā)展戰(zhàn)略和規(guī)劃。

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