新能源汽车环境影响及能源效率分析

1、第34卷第4期2007年8月Vol. 34 No.4Aug. ,2007拖拉机与农用运输车Tractor & Furm Transporter新能源汽车环境影响及能源效率分析闵海涛I程猛'(1吉林大学长春130022 ； 2. M家汽乐质矍监督检验中心，长春130011)摘要：基于囚外学才对竹代燃料汽车生*周期分析和研寛戌11 对不同矣證績危潭汽殳的丸餐生命网期内衡产生的樋就、吃源 转化效爭及生命用屯成本*因索址行了煤合分析和比校。蛇農表列：与伶统汽集油汽车相比，然气、修真、电动和足合动力以及溺 轩电池&餅施淖汽*衣仝生倍周期內的粉放准不罔稅度上碍册了的找4k險的真汽外

2、斷怆期汽*能濃峙化败卓分躬极高6低 至121%而成本蚪柚&堆加1.5% i 172%关询：新能源汽车；生命周期分析；排放；能潦效率中S!分矣号:1469.7文戟标识码:A文章摘号：1006-0006(2007)04-0105-02Environmental Impacts and Energy Efficiency Analysisfor New Energy VehiclesMIN Hoi loo1, CHENG M吨(I. Jilin Univeraity,Changchun 130022 .China;2 National Aulomolive Quality Inspectio

3、n and Supervision Center,Changchun 1300119China)Abstract: Based on foreign scholar' s study results for alternative fuels by the method of life cycle analysis, cmiAftions and energy cfiicicncy as well as life cycle cosbs through the fuel production chain and over a vehicle lifetime for different

4、 kinds of nc忧 energy chiclc» are analyzed and compared in this paper. The analyses results indicate that comparing with gasoline and diesel vehicles, the emissions of new energy vehicles improved effectively in its full life cycle. Except methanol and cthxinol vehicled t the energy eflicienoiee

5、 of new energy vehiolee are 6% to 121 % higher than conventional vehicle©. On the other hand, the life cycle costs increases 1.5% to 172% Key WOrdS: New energy vehicle； I-ife cycle analysis； Emissions； Energy efficiency105 第34卷第4期2007年8月Vol. 34 No.4Aug. ,2007105 第34卷第4期2007年8月Vol. 34 No.4Aug. ,

6、2007本文塔于应用生命周期分析决的研究成巣在包含燃料樋和车 辆使用过程的完整生命循环内，从摻放、戍及能源转化效*等方面 分析比较了新能源H车的环塩影响因素及其能激效專1生命周期分析法新能源汽车的环境及能潦效益评价和分析需嬰综合考虑替代燃 料本身及整车系统的形响因累。现今饲内外学者從对不同种类燃料 汽術环周期内的摇放及能涼效率进行研究时，通京采用生僉潮期 法（life cycle analyiis）对其性能捕冻进行分析和比较.生命周期分析足一种用评价产品在其移个生甜周期中对歼境 产生的形响的技术和方疾这种方祛被认为是一种“从橋篮列坟 戛的方法。汽牟完碱的牛命网期包抵两部分内容（如图1所分是 燃

7、料牛命周期即燃料侈中从原料提取、运输、箱炼成为燃料、燃料运 綸至零告舐最洽交付车無便用；刃一部分是车精生命用期卩汽丰 车觸H期丰篇生产?I五8坂一 nw运输卜t确擁卜一備料年伟 1鼻输，用««*«j而词;ffil規料车及总生AR3NFig. 1 Lifecycle of Complete Energy wh Fu©l and Vehicles从生产到使用运行多年后自至车辆那废e生命周期分新较为复杂，必拔做许多假设才徒圧化描述覆杂和 多样化的能1»空产紊炕和车辆使用状况.瑞士学右Jerrmy Hkney 竽人衽 ADL （ Arthur D Li

8、ttle料链分析棋型（ln?egra<enl fuel Chain AnalyMiM Model）呈础匕结合对盪料链生金周期成本所作的研究工 作楔拟不同种类车输12年行驶周期的车辅稅!H提岀全生命Ml期 模型。对咎代燃料提供了技术和经济的分析和预側未考虑 税费的差剧、补助金制度以Afitt政策等够响因素能够在同一水平 基础匕对不團种类的燃料及车辆技术的排放、能滩效率及成本进行 清眨的比较"基于Jervmy Huckney零人应用生命周W W5S的硏究成果“小， 本文对几种典朋新能谭汽车的排放物和能源转化效率与传扯汽车进 行了生命周期对比分析主耍分析以下几个方面的差X:1）眾亨气

9、体（C0J拌放：2）排气污染物ft放”包括NO、 NMHC（氮氧化合物和非甲烷碳盘化合物竽臭氧舸黑物）折放PM10 （IOK以下的颗粒）務铉掬排放零;3）能源效车;4）生命周期成木;， 2环境影响分析图2所示为不同燃料汽车在从燃料生产列午辆便用的完整生命 周期内所徘放的温宅气体总爲习生命网期成本间的关系。盯以看 出，并种燃料汽车单车C0a排放120 t$45 t之间不等其中毎燃 料电池汽车温室代体排放散矗少，而传烧汽、柴油汽车、5；汽车和105 第34卷第4期2007年8月Vol. 34 No.4Aug. ,2007105 第34卷第4期2007年8月Vol. 34 No.4Aug. ,200

10、7收稿日期：沏0520：牧修改»0«；2007-07-20105 拖拉机与农用运输车第4期2007年8月拖拉机与农用运输车第4期2007年8月醇类汽车的温*气体排放与此相对应的是，燃料电池汽乍 戍本址高而单纯从使用成本来右.传统的汽、柴油汽车廉低°最经 济的新能激N车是燃F汽车WLPG汽车。LPG汽车可以降低20% 的且広气体挣放.CMC和LNG汽车成本大致相同其皑室体排放 值总体可以降低25% 纯乙醉燃料或是85兌乙辭皓料汽车与传忧 汽车相比并不能有效降低温电代体排放。电动汽车和混合动力汽车 的捋放剧传統汽丰相比町以蘇低30倚但其成本相应提羸30編。 使用甲静或

11、氢的燃料电池汽车体措放可以降低so%.50403020vsaooS>AQ2KKVO一 ounp:zxlwfpw-U55ONDN7（IPC敌化石油气汽馨$ HC浪化天然气N车丄N 斥蜡大 JKU汽车' Ethanoi100矢乙醇內车:E85 %乙冲汽乍；Methanol- 100%甲評fl车上幣一 %车Jlydr理en FC盘蠢料电池汽车;RFG新配方牝油帆车 3icx mt汽油轨 统柴油汽 牲 Baitery EJectne-« «电动汽牟;Hybrid|R合动力N车 J082 rttSM车生体樁放Fig. 2 Ufecycte Co®t vs. T

12、otal Gfeenhouae Emissions09 3所示为生命周期内单车成本与臭氧前昭撫排放之间的关 也图示可见不同燃料汽车滋单车臭氧前驱材氮氧化合物和养甲 烧離氣化合物排枚范IH在50“到300 kg内。其中最为经济且臭 氧前歎物ft放皿较小的替代燃料为新配方汽油其1S车性能指标接 近电动汽车而成本比较而言却低的多。柴油汽车的NO.排放物达 到700 kgt此外，不同类型的醇类汽车由于乙胯生产过程中产生大顒 的NO,气体而有较大的差别但英奥氧能陽物的排放水平都妆传统的 K油蛾料要高、天侏代汽车和甲醉恋料汽车的榕放水平相近，燃料 砲池汽车和电动汽车尽管成本较高,但降低排放的功效十分显署与

13、 传统燃料汽车相比其臭氧前分别减少80%和40% 05:0050850005003 3 2»丨 M«eJHszON相对较角、燃料儀屮釆用煤墓物H获取燃料的纯电动汽车和乙静汽 车It放产生的叢粒物较髙亠其中纯电动汽车的颗粒排放基本来源于 电力的主产过程。若是采用玉米作为乙轉燃料的生产资as的话，由 于在分解淀粉发解等燃料提取过程中所产生的轶粒排放将大大堆 til对于E85.E1OO3?乙紆料车共整个周期内的颗粒物排放将分别 达到270 kg和300 kg,商实际上单就车辆排放而吉乙酵汽车和甲 醉比车的萩粒钩桥放水平荃木相同除iron车之外其他石油燃料 r（车的蟆粒措放恬标均较

14、岛。而l?c汽车由于燃料氢/碳比値较高, 灭而庄瓦燃烧过程中产生的籲粒物很少A CNG JJMGX然气车和甲醉汽车的穎粒物排放IS标按近近似尸石油燃料汽车的平均水平C302520151010监./7*«PM|«8B4新矗汽车生命«M«本与I杖(PM)排放Fig.4 Lifecycle Cosl vs. Total Particulate Emissiom3能源效率分析图S所示为生命周期内不同类羽燃料汽车的生命周期放本及英 能源利用效車间的关系.在从燃料生产到车辆便用的完整生命同期 内,不同燃料的能頑效率£7%到27侥之间。能源效卒最髙的汽车 分

15、别足氢燃料电他代年27徒和漩合功力找牟19. 5% 0而胪类丸牟、 新!E方汽油车和传址汽、柴油汽车的能源效率则絞低分別足7. J%、 12%和12.6%与）37佛。LPG汽车尽管具有髙达15$的能溉效率. 但由于便用石油资谏，因此车辆的推广受到限制。Jtt外，使用天然气 资源的燃岂汽车CNG'LNG）.其能源效率釣为醇类汽车能狡效率的 2借。从生命周期效事的经济性角度考復液体石油燃料、甲醉汽 车、混合动力汽车以及氯燃料电池克车具有较好的经济町行性。混 合动力汽车由于假垃其动力系统农优化的转速和转矩区间内工作 因而具有较高的能源转化效奉并由此可以节省石油资源.而燃料 电池汽车具有高的能

16、源效率是由于燃料电池本身和电机的髙效來产 生的。电动汽车由于电力传动系效索较低以及整车较曲因此能源 效率降低.>zzxzpuq£togpow*】-V8S3012« 15103新錠汽车生剧戍*与鼻前禺需排於Fig. 3 Ufecycte Cost vs. Total Ozone Precursor Emisakxw图4所示为不冋燃料汽车的鞭粒務排放分析和比较。图中显示 各燃料汽车在其单车生仿周期内的颗粒物排放指标在很小值剑 30 “的范围内分布。来源于煤1»®外的英他类5!燃料其颗粒物ns Mttsn车生与atit化效車Fig. 5 Lifecycl

17、e Co«t w. Energy EMciencyf-成車« >00排放主婆是由燃料在车第发动机内的燃烧所产生的。而煤驀燃料类 车第其IB粒物排放则主要来8RF燃料的提炼.生产和加工等燃料儀 周期过程中。因此无燃烧过程的车输或是燃烧具有较高能it储存 方式燃料的粒物排放很少如氢燃料电池汽车但其成本4结東语分折结果表明，与传炭汽油汽羊、传烧柴油汽车相比新配方汽 油、燃气、醉类、匏电动和混合动力以及氢燃料电池尊新能谅料车圧 （下转第108页）拖拉机勺农用运输车第4期2007年8月图4曲厠连杆平會块力学横国Fig. 4 Equillbrkjm Lump ot Mechani

18、cs MocW tor Crank Linkage Mechantem 廉疣y向惯性力之和为工 Fy = E* +3=（- mjA - mj/）v2sin 3（ 1）可见若令y向惯性力平締即£fz =0 则由式（"可祖 nh a JHj"（2）本系统中为已知備分别为 mB =0.75 kg,A =50 mm.m2 = 10. 31 kg J =400 mm 龙取 = fc=5O（nm,Mira5=m1 =0.75 kg«即只要在眄的对称 位&加一虞St为075如的平循块即可消除y向惯性力。这金结构因此本系统最坊确定的平衡块质钛为m. =0.75

19、kg個心距为 / = 50 mmo3结论通过对减撮器速度试验台曲柄连杆机构的动平衡分析,繃定了 平衡块的质*和忡fit消除了形响试验台性能的整体惯性力，为该企 业减扳益逢度试验系统的试疲性能提供了保迫。沒减撮器速度试验系统经企业实际应用证明运行穩定.性能可 靠达到了企业的设计嘤求。參考文lh11邛华伟-MfcMWftft及其側疋廉统研丸P长杪:下南大愕.2003 2成大先.机械设计手MM）.北京:化学工业出版社,2004.（编虞霁聚臣）作疽简介：*«1965-）.女安律安庆人授糾丸 108 拖拉机勺农用运输车第4期2007年8月役计上也是可行的"力向为QMS. KHP及现代

20、制ift技术以及车方何的枚学与研究。 108 拖拉机勺农用运输车第4期2007年8月 108 拖拉机勺农用运输车第4期2007年8月（上接第103页）象分析EGR故障原因是进右敏障诊断的墓础。对新钦轿车利用诊 断打描工具能使故繊诊赫更JU快速右效。对于懺机控制EGR系據计算机还要根据发动机冷却水温节 气门位置、逬气歧席篦空度笥依息,对EGR率进行控制。因此提供 这些信息的传感器一旦发生牧障也会导致XR系统出现舁常.这 点在维修中也足不可忽视的。簽考文纖：（11 LOUIS LeDuux.JOHN H Haynes. MazJ& 323 & Prou*r AuUmkiUtt Rr

21、p«irManual M. Newbury PaA. H«>ncs North Aowrioi.lnc 1997.21 MARK KywJOHN H Ikyncs. Crown Victoria & M«vun Gwnd Automodve Repaii Manual M. Newbury Park. Huynes Noflh Amrrio, Inc. 19963邹长炭，赵琳现代汽车电子控制系StWi&DKffl与故I*迄一发动机 那分！ M 北京:北京理工大学岀KH.1999.(MW «*©)作看简介:*<(195

22、8-).w.ft授，主耍硏究汽卡电子控制技术. 108 拖拉机勺农用运输车第4期2007年8月 108 拖拉机勺农用运输车第4期2007年8月 108 拖拉机勺农用运输车第4期2007年8月（上接第104页）和燃油滤清為的放污绑，检責燃油中足否有水。柴袖机高谨运转地工作不均匀、加速不灵敏、温度过高工作无 力排气竹它灰白色烟雾 这说明咳油时何过迟应檢査并调整连接 盘凶定螺丝况以及徴和谴槽情况慢慢提前啧油时间使白烟 消除、发动机运转正常;若调整后仍无好转则应檢査喷油柬备缸柱 塞的定时鸿整舉钉足否失调并采収惜施.荣油机R白烟时可捉商发动机的工作爼度如在水JB70龙&右 时排代孩色由旨白烟转为

23、H黑级.便可判噸为畋浊器雾化不ET酒 油，用逐缸断油的方法査出有杭障的咬油誥煞后校验啖油黠;若在 咦油时有鴻油现象則应进一步检査悬由于喷油压力过低还JB由F 引阀体变形成磨姮过茯而造成的从而改进最后提廉大家柴油机在便用过程中一定要更好地堆护，才能 避免提的排烟超标。（«* 云 iff） 108 拖拉机勺农用运输车第4期2007年8月 108 拖拉机勺农用运输车第4期2007年8月 108 拖拉机勺农用运输车第4期2007年8月（上接第106页）全生命同期内的it放得列了有效的改苒其中温室吒体it放减少 20% 50%臭鬣的骑物捋放最多可减少80%，燃料电注汽车利LPG 汽丰PM10W

24、U物质排放大丈降低其他新碇源汽车顧粒物排放改 #效杲不明显。除醉类汽车外新能源汽车的能撷转化效率可提烏 6%（CNG尺车）至12I%（M®料电池汽车）耐成本JW相应堆加 I 5%（LPG汽车）到172晞（氢協料电池汽车）o新能漁汽车中目丽综合考虑经挤性成木以及能源效車彎因索. 放佳的选择仍是RFG.LPGCNG和LNG等内熾机汽车。离效、淆洁 的混合动力汽车也足现有技术兼件下节约石油资源的良好选柞 Ift 氢燃料电沦汽车则是对环境污杂形场敲小口最貝效率潜力的新罚汽 车尺新能源汽韦的发展方向。參考文就：（11 JER£MY Hley.RICHAKI） de NtufMllc.

25、 Lileeydc Model M AiteniGve Fuel Vchiclwi:Emmicm,Lnrry nnd Com Tnde*o& J. TramportMian Rocarch Part A.200!（35）：243 -266.2 HAYMOND H. TAN A. ALVIN B.a «1. POLCAGE 1.0 - -A PiMKihiliMie Life-cyvk AstMns»rM*nl Model for Evaluating Allemativr Tmn«p<Mt«6nn Kud« J Emirotrni

26、rntol Mod"吨 « Software.2(XM( 19) ；907 -918.3； irsn；RLAVK, HEATHERMACLEAN.eU UfeC)& Analyus of Ahema five Automobile fuel/Phjfxalfiio-i Tnchnol喇口 .J Enriron Sci Ibchnol 2000( S4)：159K *36054 HU Zhi-yu»nt«c. CO? EmiEoo and Life-cyde Corn AsseMmenl o£ Cassdva* based Ethanol

27、 8 an Allrmalix AutnnxMive Fur! in China J . Applied Emg.2OM(78j ?247 256.5 WU Muy. WU Yc.WANG MK-h«ei. Eaefgy und £ini»oK>n BetwGLs uf Alleruti live TrunupiKlatjuci liquid Fueb Dmvrd fmm Su-itrhniJiM: A Fuel I.ifr Cycle AMMtmem J). Biotechnol Prog.2006(22) : 1012 - 1024. <»W齐亮) 作者简介：周*谕占林长存人阳牧授丁学耳士研究方向为汽乍系烧动力 学与柠籍新崑檢料车等：歩擊音林长咅人咼级工程师研究方佝为汽车性 88试验与侧区技术： 108 新能源汽车环境影响及能源效率分析RRRS®1 1 1 WAHFANGDATA X.作者:作者单位:刊名：英文刊名： 年，卷（期）: 被引用次数:闵海涛，程猛，MIN Hai-tao，