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电动汽车在中国的发展：
一项研究生命周期能耗与温室效应研究气体排放
摘要：自2009以来，中国大力推动电动汽车的使用，该项目仍在试点阶段。本研究从能源消耗和温室气体排放量的角度出发，分析了中国电动汽车未来的发展。采用了基于Greet平台的清华的一个生命周期分析模型，它更加适用于中国汽车能源途径的生命周期分析，对插电式混合动力汽车、纯电动汽车与传统燃油汽车的能源消耗和温室气体排放量进行对比分析。此外，本文对中长期（2015）和长期（2020）的插电式混合动力汽车和电动汽车的能源消耗和温室气体排放量进行预测，并按照节能和替代的新能源汽车产业发展的预期目标，为中国的未来发展进行规划。最后，为我国电动汽车的合理发展提供了指导建议。
1.引言
1.1 运输行业的能源消耗和温室气体排放量
中国是世界上增长最快的经济体之一，然而它经济增长同时，对于环境保护也形成了相当大的挑战。在第十一个五年计划期间，也就是2006年2010年，我国经济平均经济增长率为11.2%，经济的快速发展既消耗了大量的能量，同时释放了大量的温室气体和有毒化学物质。中国是世界上头号的二氧化碳排放量和第三大SO2排放量的生产国。2009年，中国的二氧化碳排放量是289亿9900万吨，占世界的23.7%，而在1973年，其排放量是156亿2400万吨的CO2排放量（国际能源署），占世界总量的5.7%。中国已进入第十二年个五年计划，也就是2011年到2015年。通过节能减排的方式，中央政府已经制定了建设一个节能与环境友好型的社会目标。在2009届联合哥本哈根气候变化会议之前，中国已经宣布其目标是在2020年时，每生产单位产品，其CO2的减排总量相对与2005的水平的减少40%至45%。
运输车辆主要运输排放的CO2，CO，HC，NOX和颗粒物。在中国，运输业是三大高能源消耗行业之一（另外两个工业与建筑），同时也是伴随着大量温室气体的排放的一个行业。这些因素对于资源与环境都将形成一个严重的的挑战。
根据相关报告，在2010，中国石油产品的消费量中，运输业为2亿2320吨石油当量（百万吨油当量）。汽油消耗总量的6760万吨几乎完全是用于道路运输需求。在2000和2009，在中国运输部门石油产品消费量分别占据石油总消费量的40%和48%的，而且随着全球化这一模式的发展，这一比例在2030预计将上升到一半以上。虽然有关温室气体排放量数据尚未正式公布，国际能源机构估计，中国交通运输业在2000和2008分别占了6%与7%的二氧化碳排放量。而且由于运输能源的需求迅速增加，中国这一份额预计将进一步增长。蔡推算在2020年这一份额将在12%–15%，而国际能源机构预计在 2030年其所占份额将是11%；而这些水平仍然低于2008时的日本和美国的20%和30%的水平。
1.2 中国的电动汽车的发展措施
中国是一个人口众多并且稀缺资源的发展中国家。所以对中国很重要的是必须要协调处理好交通行业的快速进步与资源环境保护的关系，实现交通运输、能源和环境的可持续发展。
周在其文献里详细概述了中国在过去几年内的所采取的节能减排的政策，并列举了一系列运输相关的政策。在交通运输行业，中国从节能和环保的精神角度推出了一系列政策，例如，从2004年开始发展直到现在，中国采取的燃油经济性标准比美国、加拿大和澳大利亚更严格，但还比不上欧盟与日本采取的相关标准。在2007，中国还实施了全国第三阶段的车辆排放标准（相当于欧Ⅲ标准）。此外，中国还优先发展城市公共交通和专业、高效的公共交通系统，在一些关键中国的城市，推行车辆的限购及交通限制（如在某些时候权限—使用偶数/奇数车牌号码）和停车收费等等举措。
中国已经推进了节能环保的新能源汽车的使用。郑在其文献中提供详细的中国电动汽车的发展过程中所采取的相关政策。2012，中国制定了新能源电动汽车工业发展计划（2012 - 2020）（以下简称作为“计划”）。该计划强调新能源汽车主要包括插电式混合动力电动汽车（PHEV）、纯电池电动车辆（BEVS）、燃料电池汽车（FCVs）和替代燃料车辆（AFV）（如天然气和生物燃料的车辆）。
计划优先考虑充电式混合动力汽车和纯电动汽车的发展，以及汽车加速性能改造的研究。同时，中国将在考虑到所有有关因素的条件下，继续推进并提出一个完备的发展计划。根据当地情况，将尽一切努力开发节能车辆，同时研究燃料电池技术和开发装甲车辆。
中国工业的新能源汽车发展战略首先是协调发展纯电动汽车和插电式混合动力汽车，然后由充电式混合动力车逐渐转向到发展纯电动汽车的走向，最终发展燃料电池汽车。中国计划在2015到2020的未来五年间，其纯电动车和插电式混合动力车生产和销售数是由50万增长到500万。
1.3 我国在电动汽车的能源消耗和温室气体排放的相关研究
近年来，我国针对电动汽车的使用对于温室气体排放量的影响展开了大量的研究。欧等（2010a）对比研究了燃煤型电动汽车和传统的煤炭液化车辆的制造对于温室气体排放量的影响，并对2015年的现状进行推测。他们的结果表明，在不久将来的一段时间，使用燃煤型电动汽车可以减少整个生命周期内的温室气体排放量，而使用传统的煤炭液化车辆将增加生命周期内石油基汽油的使用与温室气体排放量。欧等（2010b）调查了现实生活中装甲车辆在2009年的使用对于能源消耗和温室气体排放的影响，并发现与汽油/柴油车相比，使用电动汽车可以减少温室气体排放。因此他们建议应该在国内促进电动汽车的发展。霍等（2010年）研究了的电动汽车在当前（2008）和未来（2030）期间CO2等温室气体的排放，并将常规汽油内燃机汽车和插电式混合动力车相比。他们的研究结果表明，使用电动车辆目前并没有减少二氧化碳排放量，但他们推测我国在未来如果改善或减少燃煤发电的份额或者提高未来煤炭燃烧技术，将会使二氧化碳排放量减少成为可能。多赛特和麦卡洛克（2011年）建立纯电动汽车的模型，并结合了包括中国在内的不同国家的二氧化碳数据与发电结构，研究了纯电动汽车的CO2排放量与能源消耗，并且与传统内燃机车辆相比较。他们的研究结果表明，对中国、印度和其他具有类似高CO2排放强度的国家，如果不改善发电结构来减少CO2排放，那么纯电动汽车将不能有效减少CO2的排放量，而且随着纯电动汽车数量的增加会使CO2的排放进一步增加。吴等（2012年）针对我国不同地区经济发展的不同的特点，展开研究并且表明了电动汽车的使用在某些区域上可以改善温室气体排放的结论。相对于使用传统内燃机汽车，有两个主要方面的因素将导致使用电动车辆是否能减少温室气体排放，总结如下：电动汽车在传统燃油汽车节能效能的范围与电动汽车中发电所用的煤碳的强度。在中国，电力供应结构取决于当地区的特点。每一个电网都有不同的能源结构，每一个城市都从他所在附近的区域电网中的都得到了它的大部分电力，区域电网之间很少有传输的电力。因此，研究不同电网区域电动汽车能源消耗和CO 2排放是有必要的。
1.4.本研究主要内容
本研究通过生命周期分析（LCA）探讨插电式混合动力汽车和电动汽车的能源消耗和温室气体排放量，并且与传统燃油汽车进行比较研究。分析在电动汽车试点城市相应的区域电网下的能耗和温室气体排放的性能，这是在以往的研究中很少考虑的。随后根据电动汽车的能耗和温室气体排放量，对我国中长期（2015）和长期（2020）的节能减排和替代能源的发展进行预测，同时为未来我国汽车工业发展给出相应的指导计划（2012 - 2020）。
从节能（尤其对于石油）和减少温室气体排放量的角度，本研究的目的有以下几点：
- 确认电动汽车发展方向的基本思路，如节约能源，减少温室气体排放，和石油替代。
- 分析了电动车在不同区域电网的能源消耗和温室气体排放性能，从而研究在不同地区发展电动汽车的可行性
- 按计划中的目标预测我国中长期的能源消耗和温室气体排放量，给今后中国电动汽车发展的制定更好的规化。
- 为实现目标提供相应的指导建议。
本文结构如下。第2节介绍研究方法和模型。第3节探讨不同区域电网内电动汽车的能耗—的温室气体排放性能，并与传统燃油汽车进行比较。第4节对中长期（2015）和长期（2020）的能源消耗和温室气体排放进行预测，按照计划给出相应的目标（2012 - 2020）。第5章介绍我国导航仪和电动车发展走向，并讨论了当前的政策和未来所需要努力的方向。第6章对全文进行总结，并为我国电动汽车发展提出指导建议。
2 建立模型
本研究采用汽车全生命周期内的燃料/车辆的能源耗燃料和温室气体排放。汽车燃料的生命周期可分为2个模块。在这种情况下对于传统燃料汽车，第一模块是燃料的生命周期，这也是称为原油到车轮的（WTW）模式，它主要包括两个阶段：燃料上游阶段（WTP）和燃料下游阶段（PTW）两个阶段。前者是上游车辆燃料生产，包括资源开发、资源运输、燃料生产、燃料运输、分配，库存和燃料填充。后者是下游车辆燃料消耗，包括能源消耗和车辆运行过程中的污染物排放。第二个模块为车辆本身的生命周期，主要包括材料的生产和运输、零部件的生产与装配、车辆运行与车辆报废等几个阶段。
类似于传统燃料车的情况，在电动汽车的全生命周期模型中，主要包括两个阶段：煤矿到电（MTM）和电到车轮（MTW）两个阶段。前者是上游电力生产，包括资源的开采和运输、电力生产、传输、分配和充电。后者是下游电动汽车的运行中的用电量。第二模块是电动汽车的生命周期，这主要包括材料的生产和运输，电动汽车零部件的生产和组装、电动汽车操作和电动汽车报废。图1说明了电力/电动车的生命周期。
本研究采用清华大学生命周期模型来建立LCA模型，这是在交通运输过程中基于温室气体调节与排放和能源使用所建立的模型。GREET模型结构已被定为中国特定的模型，例如，中国煤炭使用的优化就很好的反应了这点。大部分参数都是基于中国本身的数据来改变。三类原生化石能源（煤炭、天然气和石油）和九种类型的过程燃料（原油、原油、原油、煤炭、天然气、石油、柴油、汽油、剩余油、电）在这项研究中也被调查。
车用燃料/汽车运行的生命周期过程中的能源消耗和温室气体排放数据是根据最终车辆燃料/车辆路径的不同阶段的能源消耗所决定的。
3. 2009年在区域电网水平中的电动车的全生命周期评价
本节按照全生命周期理论探讨了在中国区域电网内的电动汽车能源消耗和温室气体排放量。
3.1.数据和假设
表1.2009（单位：亿千瓦时）中国区域电网的电力供应结构
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电网 蒸汽发电 百分比（%） 水力发电 百分比（%） 核力发电 百分比（%） 风力发电及其它 百分比（%） 总计 |
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华北 923.0 98.00 5.2 0.55 0.0 0.00 13.7 1.45 941.8 东北 230.2 93.11 10.2 4.12 0.0 0.00 6.8 2.77 247.3 华东 764.7 89.79 46.0 5.40 38.2 4.49 2.8 0.32 851.8 华中 450.4 62.36 271.6 37.61 0.0 0.00 0.2 0.03 722.1 西北 222.1 75.59 68.7 23.38 0.0 0.00 3.1 1.04 294.0 华南 409.7 67.28 166.5 27.34 31.8 5.22 1.0 0.16 609.0 海南 11.4 83.89 2.1 15.45 0.0 0.00 0.1 0.66 13.5 全国 3000.1 81.85 568.2 15.50 70.0 1.90 27 剩余内容已隐藏，支付完成后下载完整资料 资料编号：[152021]，资料为PDF文档或Word文档，PDF文档可免费转换为Word |
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