详情

原文传递新技术革命下新能源汽车的生命周期环境影响研究

论文题名：	新技术革命下新能源汽车的生命周期环境影响研究
关键词：	新能源汽车;生命周期;动力电池技术;层次分析发;新技术革命
摘要：	目前人类面临着全球变暖、能源危机、生态破环等一系列形势严峻的全球性环境问题。新能源汽车在节能降耗和减少污染排放方面的贡献能够改善缓解此类问题，因此我们给予了新能源汽车很大关注。本研究基于我国本土情况的新能源汽车发展情况，为了探讨新技术革命变化对新能源汽车全生命周期环境负荷的影响趋势，对搭载不同电池技术的新能源汽车进行了基础场景构建及动态生命周期分析。　　首先为了对新能源汽车生命周期的减排程度进行比较分析，本文采用GREET2020模型，对具有共性特征的新能源汽车进行生命周期评价模型构建。分析了传统燃油汽车ICEV、混合动力汽车HEV、插电混合动力汽车PHEV以及纯电动汽车BEV四款车型。其中，HEV搭载动力电池为镍氢蓄电池（Ni-MH），PHEV搭载动力电池为三元锂电池（NMC），BEV搭载动力电池为磷酸铁锂电池（LFP）、三元锂电池（NMC）以及锰酸锂电池（LMO），共六种车型进行讨论分析。在确定研究目的和范围后，通过对新能源汽车生命周期进行燃料周期和车辆周期的模型构建分析，得到六种车型的生命周期评价清单结果为：新能源汽车对ICEV的总能耗削减程度分别HEV为25.4%、PHEV为27.9%、BEV为38.3%~42.9%，其中WTP阶段的二次能源电力生产耗能较多，但在PTW阶段由于新能源汽车燃油经济性的提升，该阶段能源消耗较少；环境污染排放尤其是温室气体的排放，新能源汽车对ICEV的减排程度为HEV为25.7%、PHEV为22.7%、BEV为34.3%~35.0%，新能源汽车对SOx和颗粒物污染的排放增加。通过对清单数据结果进行终点类型的特征化分析以及归一化处理和重要性排序加权处理，得到新能源汽车的环境影响情况在GWP、ADP、HTP、POCP的环境负荷中具有不同的削减潜势，能够缓解诸如全球变暖、资源能源竭耗、人体生物毒性、光化学烟雾等环境问题；对全生命周期的综合环境影响，新能源汽车在综合环境影响中较ICEV影响较小。新能源汽车生命周期评价结果可作为电池技术综合效益分析时的环境效益评价指标，也可在探究未来科技环境下新能源汽车生命周期环境影响时作为动态生命周期评价基础。　　其次为了对动力电池技术的科技革新提出发展方向，本研究从经济效益、社会效益、产品效能和环境效益四个方面对电池技术应用的综合效益进行评价。通过层次分析的方法对所设定的四个方面的28项指标进行总排序，识别出质量效率和一致性的指标对综合效益影响权重最大，提出加强电池生产环节提高性能，作为提高电池综合效益的有效手段；还识别出全球变暖潜势和化石资源消耗潜势的指标权重也比较大，需改善生产、使用、报废回收等环节的环境污染情况，提升综合效益。　　最后为了探究新科技革命对新能源汽车生命周期环境负荷的影响趋势，本文对电力结构和生产用材两个关键参数进行了未来科技环境分析，通过3种情景假设预测，针对碳达峰的数据支持，本文着重对温室气体排放当量GHGs进行了新能源汽车生命周期模型动态分析。电力结构对火电比例在基础场景上进行10%的比例调整，计算得到该关键参数变化对ICEV和HEV的影响变化不大，而BEV受影响程度大于PHEV，影响程度SBEV=0.8580gt;SPHEV=0.5081。在生产用材方面对生产资料升级和用材材质两方面的轻量化研究，分别对车辆主体质量进行5%的比例调整，计算得到用材削减对GHGs排放的影响与质量基数密切相关，在质量较大的情况下进行轻量化减排程度大。但情景假设还需考虑实际使用情况，车辆轻量化程度有限，应在合理范围内讨论。
作者：	吕桂申
专业：	环境科学与工程
导师：	郑彤
授予学位：	硕士
授予学位单位：	哈尔滨工业大学
学位年度：	2021