新能源汽车环境影响评价体系研究

项目资助号:G-1104-14045NewNewEnergyVehicle(NEV)EnvironmentalAssessmentSystem20126马冬、安锋、康利平、Robert 12011904室邮编电话:010- 传真:010- 摘 前 1、环境友好汽车评价系统简 系统方法 案例分 存在的问 2、新能源汽车环境影响评价发展现 国外发展现 国内发展现 3、纯电动汽车环境影响评 纯电动汽车方法 案例分 4、插电式混合动力汽车环境影响评 插电式混合动力汽车方法 案例分 5、总 图图1中国环境友好汽车在线评价系统网络 图2中国环境友好汽车在线评价系统手机 图3汽车绿色得分区 图4常规能源汽车环境影响指数独立变 图5常规能源汽车生命周期环境影响评 图6中国电力能源结 图7聆风骐达生命周期温室气体排放因子对 图8GREET模型结 图9新能源汽车能耗及排放标准体 图10新能源汽车能量消耗标准体 图11纯电动汽车环境影响指数独立变 图12纯电动汽车生命周期环境影响评 图132008年不同区域电网发电阶段温室气体排放因 图142008年不同区域电网生命周期温室气体排放因 表表1常规能源汽车环境影响指数计算步 表2日产骐达绿色得分计算参 表3污染物损害费 表4污染物相对健康影响因 表5燃料上游相对健康影 表6常规能源汽车尾气排放健康影 表7纯电动汽车环境影响指数计算步 表8不同区域电网能源结 表9燃煤锅炉大气污染物排放浓度限 表10电力上游排放因 表11不同电池的寿命系 表12日产聆风绿色得分基本计算参 表13电力上游相对健康影 表14纯电动汽车尾气排放健康影 表16丰田普锐斯绿色得分基本计算参 表17燃料及电力上游健康影 表18插电式混合动力汽车尾气排放健康影 PAGEPAGE2摘进行了分析，同时指出了评价系统目前存在的问题。iCET通过对国内外相关研前2010年，中国汽车产销量均超过1800万辆，2011年再次双双突破1800汽车燃料消耗量达1亿多吨，燃料全生命周期温室气体排放量（与消耗）4亿多吨22011122011年《中国机动车污染2011-20202015年纯电动汽车（EV）和插电式混合动力汽车（PHEV）市场保有量达到502020500万辆，中/50%以上，625个12011年汽车工业经济运行情况信息发布会.2能源与交通创新中心,中国发展低碳汽车燃料政策建议报告201012月3环境保护部发布机动车污染防治年报.4节能与新能源汽车产业规划2011-2020200975（新结构的汽车,包括混合动力汽车、纯电动汽车（EV，包括太阳能汽车、燃料电池电动汽车（CE、氢发动机汽车、其他新能源（如高效储能器、二甲醚）汽车等各类别产品。而在最新发布的《节能和新能源汽车产业发展规划2020206。20123月公布的电动汽车科技发展“十二五”专项规划(摘要7也将插电式混合动力汽车划归到纯电动汽车大类，与常规混合动力汽车分开。综合考虑技术及市场因素，本报告将重点研究插电式混合动力5《新能源汽车生产企业及产品准入管理规则》发布.6国家敲定新能源汽车范围常规落选.7电动汽车科技发展“十二五”专项规划(摘要)1、环境友好汽车评价系统简料消耗量以及整备质量为基本评价参数，为每一款车型对环境的影响进行量11中国环境友好汽车在线评价系统网络版8环境友好汽车在线评价系统网络版.55软件迷你地图的基础上，共同开发了环境友好汽车在线评价系统手机版（2中国环境友好汽车在线评价系统手机版系统方法价出汽车环境影响指数（EnvironmentalImpactRating，EIR。RatingGR0-10，对于不会引起任何环境损害的理想的绿色汽车，EIR0，相应的绿色1039环境友好汽车在线评价系统手机版3汽车绿色得分区间在环境友好汽车评价体系中，环境影响指数的设计包括了汽车生命周期车辆生产与回收再利用阶段的环境影响，事实上不可能量化，但也不能忽略。而根据410能源与交通创新中心.中国环境友好汽车评分体系发展.20069月GHG影健康影响GHG影响步骤1WTW步骤2WTW步骤3:汽车全生命周期阶GHG汽车全生命周期阶GHG影WTWWTW的相对温室气体影响指数基准时，既要考虑到现实情况，又要有一定的示范作用。为了便于比较计算，EV评价系统选择了满足国Ⅲ排放标准，燃料消耗量为6.9/100km，整备质量1200kg20171Ⅳ标准的要求11201“十一五Ⅲ及以上排放标准的汽车只占汽车总41.1%，因此，未来一段时间，满足国Ⅲ及以上排放标准的汽车将成2010年我国乘用车平均整备质量达11关于实施国家第四阶段轻型汽油车、两用燃料车和单一气体燃料车污染物排放标准的公告.12环境保护部发布机动车污染防治年报机动车污染成为大气环境最突出、最紧迫的问题.到1252kg13。2012年1月1日开始导入，2015年全面实施的《乘用车燃料消耗量评价方法及指标》第三阶段提出全国乘用车新车平均燃料消耗量目标值为1步骤WTW国Ⅲ标WTW温室气体影1200生产回收过程影响的加权和。根据国际上其他评价体系的经验，EFV系统假设45%；生产回收过程影响的权重为10%，具体计算如下。环境影响指数（EIR）W1×健康影响W2×温室气体影响+W3×生产过程影响其中W1，W2，W3是权重因子,W1健康影响0.9W2(温室气体影响)=W3生产回收过程影响)0.2GR=10–分为1013840万辆稳居全球第一1436.9升案例分算参数如表2所示。2日产骐达绿色得分计算参数国步骤 WTW健康影表3所示。15中国汽车燃料消耗量网站16机动车环保网http://www.vecc-3从表3可以看出，ACEEE模型假设炼油厂的污染物损害的费用是机动车污1/5(ExposureEfficiency)也叫吸入因子(IntakeFactor)，是指污染源排放的物质最终为了进一步简化计算，EFV评价系统以机动车NOx污染物的损害费用作为EFV系统采用ACEEE响的1/5，将电力上游相对健康影响假设为尾气排放健康影响的1/10，得到不同污染物相对健康影响因子，如表4所示。18Kliesch,J.2006.RatingtheEnvironmentalImpactsofMotorVehicles:ACEEE’sGreenBook®Methodology,2006Edition.Washington,DC:AmericanCouncilforanEnergy-EfficientEconomy.19应高祥等.北京城市大气污染源的暴露效率研究.城市环境与城市生态.20028月4污染物相对健康影响因子影响因子Rt影响因子Rf影响因子Re排放因子数据，表5中燃料（汽油）上游的排放因子Ef采用了美国ACEEE模型5燃料上游相对健康影响燃料上游排放因子EfRF燃料上游相对健康影响指5得到燃料（汽油）上游的相对健康影响指数

=其中，Rf为燃料上游相对健康影响因子，Ef为燃料（汽油）上游排放因子。燃料上游健康影响=Fc/100×RF,其中，Fc为燃料消耗，RF为燃料上游相对健基准值20Kliesch,J.2006.RatingtheEnvironmentalImpactsofMotorVehicles:ACEEE’sGreenBook®Methodology,2006Edition.Washington,DC:AmericanCouncilforanEnergy-EfficientEconomy.EFVGB18352.3-2005《轻型汽车污染物排放限值及测量方法》环保部的排放型式认证。为了便于计算，EFV采用了国Ⅲ标准中I型试验排放6影响因子RtRT尾气排放相对健康影响指

Rt为尾气排放相对健康影响因子Et为对应排放标准限值，因此基准值

WTWWTWWTW健康影响=案例值/基准值步骤 WTWGHG影WTWGHG车辆全生命周期GHG影响=燃料消耗×F1×F数；F2=1.284，为汽油燃料生命周期内汽车尾气排放GHG转换系数。F1、F2GREET模型计算得到2121GREET1_2011Fuel_SpecsandResultsTabs,基准值=6.9×23.565×1.284=208.7762）WTWGHG影响=案例值/基准值步骤 生产回收对环境影ACEEE的研究，一辆车自身以及其使用的燃料在生命周期内总的能源消耗至少车辆生命周期影响的评价必须包括对车辆生产回收过程影响的考虑。EFV系统生产回收对环境的影响通过设定标准质量(目前设定为1200kg)进行标基准值生产回收对环境影响=案例值/基准值生命周期中带来的环境影响。W1，W2W3分别为健康影响，温室气体影响和生产回收过程影响的权重系数。根据国际经验，EFV系统假设健康影响和10%。环境影响指数=W1×健康影响+W2×GHG影响+W3×生产回收过程影响=0.9×0.677+0.9×1.130+0.2×1.其中，W为权重系数 =0.9(45%),W2=0.9(45%),W3=绿色得分=10–f×EIR=1025f由于方法学和数据来源问题，目前EFV数据库仅包括常规能源乘用车以及例的80%以上22，而且能源结构地区差异较大，如图6。火火水核 东北电西北电华北电 华中电华东电南斱电10%海南电6中国电力能源结构222009.中国统计出版社：北京能源与交通创新中心采用生命周期的研究方法，对日产聆风和日产骐达进行了案例分析23，结果发现，从全生命周期的角度考虑，以现有的技术条7手手202.6167.9温室温室气体排放因子g/0东北华北西北华东海南华中南斱平 自动手723中国电动汽车可持续发展背景研究报告.能源与交通创新中心2、新能源汽车环境影响评价发展国外发展现ACEEE美国节能理事会ACEEE（AmericanCouncilforanEnergyEfficientEconomy）24是一家总部位于美国华盛顿的非盈利性组织，他们研究开发的ACEEE模型，从全生命周期的角度评价了汽车的环境影响。ACEEE模型主要考虑的参数有尾气排放、燃料经济性、汽车整备质量。EPA的试验循环确定的，用来评价温室气体排放、燃料生产和运输价汽车制造影响的基础，ACEEE采用了制造环节的平均排放因子和汽车各种美国EPA对于新能源汽车分别给出了基于城市和高速工况下的电力消耗。对于混合动力，包括插电式和常规混合动力，ACEEE分别给予城市和高速工况43%和57%的权重。ACEEE采用了DeLucchi的生命周期排放模型中电力生因子。ACEEE不仅考虑了新能源汽车的整备质量，而且考虑了电池组的质GREET美国阿贡国家实验室（ANL，ArgonneNationalLaboratory）交通技术研1995命周期评价（LCA,lifecycleanalysis）理论的能源环境评价模型（GreenhouseGases,RegulatedEmissions,andEnergyUseinTransportation）模24美国节能理事会网站25GREET模型.的汽车生命周期评价模型。如图8所示。8GREET型结的生命周期分为燃料生成过程WTP（WelltoPump）和汽车运行过程（PumptoWheel）两个阶段，综合考虑燃料生命周期内的能源消耗及环境影和能耗进行了分析评价，目前模型已经发展到了GREET1_2011版本。GREET2系列模型主要评价了汽车在生产和回收过程中的能源消耗和污染排放，目前模型已经发展到了GREET2.7版本。一个给定的车型，GREET模型可以分别计算出车辆的燃料消耗量，温室气体国内发展现中国目前针对不同类型的新能源汽车建立了比较全面的能耗和排放标准，基本覆盖了纯电动汽车、混合动力汽车、燃料电池汽车等。已经制定的G/T18386200519753-2005GB/T19754-GB/T19755-2005910CNotOhicleChin）（COf-hicleChin既插电式混合动方法为分别测量电池处于充电终止最高荷电状态下及放电终止最低荷电状态下26。26GB/T19753-20053、纯电动汽车环境影响评纯电动汽车方法在环境友好汽车评价体系中，环境影响指数的设计包括了汽车生命周期（EVkWh/100km来量化电力消耗对温室气体和人体健康的影响。不同的电池类型对环境的影响也不同。电池的质量是衡量电池环境污染的一个重要指标。11健康影响GHG1WTW2WTW3:汽车全生命周期汽车全生命周期阶WTWWTW的相对温室气体影响指数选择了达到国Ⅲ6.9L/100km1200kg的汽为目前市场上的车型评分。为了将纯电动汽车纳入EFV评价体系，归一基准保7步骤WTWIIIWTW温室气体影1200环境影响指数（EIR）W1×健康影响W2×温室气体影响+W3×生产过程影响其中W1，W2，W3是权重因子,W1健康影响0.9W2(温室气体影响)=W3生产回收过程影响)0.2GR=10–f5.0，f设定为分为10分。生物质发电等所占比例非常少，不到3%。各区域资源分布不均，电力结构差异较大，其中华中电网可再生能源发电约占40%，而华北电网却不到1%。8不同区域电网能源结构不同区火水核风电及其华东华华西南海总272009.中国统计出版社：北京火力发电是我国重要的电力来源，占到全国发电总量的80%以上，在对国废弃物等。2009年全国电力行业氮氧化物排放总量为1692.7万吨，约占全国排“十二五”规划纲要提出“十二五”期间全国二氧化硫排放量要下降8%，氮氧化物排放量要下降10%。环保部2012年1月1日实施的《火电厂大气污染现国家“十二五”规划减排目标有重要意义。表9为燃煤锅炉大气污染物排放浓9燃煤锅炉大气污染物排放浓度限值限值100200（以NO2计100技术水平低，整体能效不高，平均能效约为36%30。我国超临界机组只占火电28设立标准减排坐标推进火电环保进程.29GB13223-2011火电厂大气污染物排放标准30提高能源效率，是最有效的能源解决方案./energy-4.3%，燃气-2.3%。由中国电力企业联合会与美国环保协会共同编著的《中国电力减排研究2011》显示，201060003337g/kWh0.5g/kWh5.6kw862.7g/kWh;脱硝PM10及SO2的排放因子采用了《中国电力减排研究2011》中的数据，其他排放因子采用了美国ACEEE模型中电力上游排放因子32。电力上游阶段，包括原料开采运输、电力此将电力上游相对健康影响因子假设为尾气排放健康影响因子的1/10。10电力上游排放因子影响因子Re(同表31王志轩等.2011》32Kliesch,J.2006.RatingtheEnvironmentalImpactsofMotorVehicles:ACEEE’sGreenBook®Methodology,2006Edition.Washington,DC:AmericanCouncilforanEnergy-EfficientEconomy.2008年发电量及同年发电能源的消耗量，计算得出各区域发电温室气高，华中、南方电网则反之，如图13。132008kWh/100km来量化例不到3%。而煤电上游阶段（开采、加工、运输）排放占煤电总排放的5%；2008年电力输送平均损耗为6.6%；电动汽车充电效率约为88%（一般水平电池能量转化效率约为96%（一般水平；综合考虑“从矿井到电池组”各阶段的贡献，得出电力生命周期温室气体排放因子，如图14。33中国电动汽车可持续发展背景研究报告.能源与交通创新中心142008中国电力生命周期平均排放因子为982gCO2e/kWh。东北、华北电网相对南方电网排放因子最低，为769gCO2e/kWh，仅为东北60%。发电阶段对生命进入土壤、水体及大气,造成严重的环境污染。这些污染物还可以通过各种不同的途径进入人体,在人体内长期积累,从而损害人的神经、血液和消化系统等,引起人体生理病变,甚至癌变。在这些污染物中，铅污染问题最为突出。例如近年来多地发生的血铅超标事件，就是由于电池生产企业的铅排放超标导致的。LF（LifeFactor10年。不同种类电5101111不同电池的寿命系数5211案例分参数如表12所示。12日产聆风绿色得分基本计算参数2012耗为34kWh/100mile21.1kWh/100km。电池质量目前没有官方数据，一些研究报告指出约为280kg35步骤 WTW健康影在使用过程中为零排放，因此WTW健康影响只包括电力上游健康影响。1）电力上游健康影响=电力消耗表13电力上游排放因子中PM10及SO2采用了中国电力企业联合会的研究13电力上游相对健康影响电力上游排放因子EeRE电力上游相对健康影响指34/minisite/leaf/format.php3536王志轩等.2011》37Kliesch,J.2006.RatingtheEnvironmentalImpactsofMotorVehicles:ACEEE’sGreenBook®Methodology,2006Edition.Washington,DC:AmericanCouncilforanEnergy-EfficientEconomy.由表13得到电力上游相对健康影响指数

ReEe=1.876，其中Re电力上游相对健康影响因子，Ee电力上游健康影响=Ec/100×RE,其中，Ec为电力消耗，RE为电力上游相对2）尾气排放健康影14电力使用排放因子0000RT尾气排放相对健康影响指0纯电动汽车尾气排放相对健康影响指数RT=Rt

=0，其中，Rt为尾排放相对健康影响因子，Eu基准值

RtRt

WTWWTWWTW健康影响=案例值/基准值步骤 WTWGHG影由于我国平均发电温室气体排放因子为734.5g/kWh,所以从到GHG排放g/km转换系数为7.345982.3g/kWh,734.5g/kWh,因此将电力全生命周期GHG转换系数假设为1.337。如前所述，对于燃料，车辆全生命周期温室气体影响=燃料消耗×F1×F2F1=23.565为汽油燃料全生命周期GHG转换系数。对于电力，车辆全生命周期温室气体影响=燃料消耗×F3×FF3=7.345kWh/100kmGHGg/kmF4=1.337，为电力全生命周期GHG排放转换系数。基准值保持不变，因此：基准值=6.9×23.5652）WTWGHG影响=案例值/基准值步骤 生产回收对环境影生产回收对环境的影响通过设定标准质量(目前设定为1200kg)进行标准化。其中，M1为整备质量，M2为电池质量，LF为电池寿命系数，基准值保基准值=1200kg生产回收对环境影响=案例值/基准值环境影响指数=W1×健康影响+W2×GHG影响W3=0.9×0.706+0.9×0.992+0.2×1.其中，W为权重系数 =0.9(45%),W2=0.9(45%),W3=性公式直接计算而得：绿色得分=10–f×EIR=10-2.5×1.782=5.554、插电式混合动力汽车环境影响评插电式混合动力汽车方法生命周期（Well-to-Wheel,WTW）三个阶段的环境影响，即车辆的使用阶段，（PHEV合分析PHEV对环境的影响。15GHG影健康影响GHG步骤1WTW步骤2WTWGHG步骤3:汽车全生命周期阶汽车全生命周期阶WTWWTW的相对温室气体影响指数；选择了达到国Ⅲ6.9L/100km1200kg的汽目前市场上的车型评分。为了将插电式混合动力汽车纳入EFV评价体系，归一15步骤WTWIIIWTW温室气体影1200环境影响指数（EIR）W1×健康影响W2×温室气体影响+W3×生产过程影响其中W1，W2，W3是权重因子,W1健康影响0.9W2温室气体影响0.9（45%)W3(生产过程影响)=0.2(10%)GR=10–分为10分。案例分得分计算参数如表16所示。16丰田普锐斯绿色得分基本计算参数2012燃 排消 标国38/prius-plug-in/specs.html其中，丰田官方网站公布的普锐斯整备质量和电池质量为3165磅和1436kg80kg87MPGEPA1加仑汽油的能量约等于33.7kWh电力的能量，因此纯电动模式的电力消耗约为24.0kWh/100km，混合动力模式的燃料经济性为49MPG，约合4.8L/100km。耗的电力和燃料消耗，为了得到这些数据，ACEEE方法学中提到了使用系数SAE的调查研究结果4017所示。17普锐斯在纯电动模式下行驶里程为15mile，因此假设普锐斯的使用系数为Ec=E×UF=24×0.3=7.2kWh/100kmFc=F×(1-U