2024, Vol. 45
近年来, 我国高度重视氢能产业发展, 将氢能纳入国家“十四五”规划.2021年, 国家相继批复了一系列燃料电池汽车示范应用城市群, 旨在通过氢燃料电池汽车产业链协同与跨区域场景示范推广, 带动氢能全产业链的可持续发展[1].作为氢能在交通领域的重要应用场景, 氢燃料电池汽车是全球交通运输领域实现节能减排的重要方向, 它具有车辆使用阶段“零排放”、能源利用效率高、续驶里程长和燃料加注时间短等优势.如果使用可再生能源制氢, 甚至能够实现全生命周期接近零排放.如何量化研究未来不同车型和不同区域的氢燃料电池汽车全生命周期碳排放及其减碳潜力成为现如今的研究热点之一.
关于车辆的环境影响研究, 国内外学者普遍采用全生命周期评价（life cycle assessment, LCA）的研究方法, 从碳排放、能源消耗和有害物排放等多个方面对氢燃料电池汽车（fuel cell vehicles, FCV）、传统燃油汽车（internal combustion engine vehicles, ICEV）、混合动力汽车（hybrid electric vehicles, HEV）、插电式混合动力汽车（plug-in hybrid electric vehicles, PHEV）和纯电动汽车（battery electrical vehicles, BEV）的全生命周期进行了一定的研究.在纯电动汽车全生命周期评价方面, Held等[2]的研究量化了BEV全生命周期的生产制造和车辆使用阶段的环境影响, 结果表明, 整车制造中最为关键的因素是锂离子电池的生产, 采用清洁能源可以有助于减缓全球变暖.Burchart等[3]和Sisani等[4]的研究量化了BEV的全生命周期碳排放, 结果表明, BEV的全生命周期碳排放量低于ICEV.Mendoza等[5]的研究考虑未来情境中BEV和ICEV两种动力系统的性能差异, 分析了BEV和ICEV的全生命周期影响.Shafique等[6, 7]的研究基于当前和未来的电力结构, 研究了ICEV、PHEV和BEV对于环境的影响, 结果表明, 在当前情况下, 使用柴油的PHEV是降低环境影响的最佳选择, 而在2050年的电力结构中, BEV则是最佳选择.Qiao等[8]的研究比较了中国BEV和ICEV生产制造过程中不同部件、材料和能耗这3个维度的全生命周期碳排放.有研究对比了各种类型车辆的全生命周期碳排放[9 ~ 11].杨洋等[12]的研究预测评价了搭载不同电池类型的BEV的全生命周期环境影响, 并重点研究不同智能网联级别的纯电动汽车的全生命周期影响[13].同时对于不同区域的BEV和ICEV很多学者也进行了全生命周期分析, 如中国[14]、美国[15]、加拿大[16]、日本[17]以及巴西[18]等国家和地区.在对于氢燃料电池汽车的全生命周期评价方面, 诸多学者采用LCA方法预测评价了氢燃料电池汽车动力系统[19 ~ 21]、车载储氢系统[22, 23]以及未来销量情况[24]和不同制氢方式[25]下的氢燃料电池汽车的全生命周期碳排放和能源消耗情况.Kannangara等[26]研究了一种考虑车辆技术进步和燃料供应差异的适应性LCA框架, 适用于ICEV、PHEV、HEV、BEV和FCV等车型.Canderlaresi等[27]的研究比较了基于氢燃料的ICEV和FCV乘用车的全生命周期环境性能.Li等[28]和Liu等[29]的研究考虑了车辆热负荷、未来销量情况和氢能碳排放因子对FCV全生命周期影响.此外, 针对不同国家和区域, Ahmadi等[30]、Lee等[31]、Patella等[32]和Iannuzzi等[33]研究了加拿大、美国、罗马和阿根廷等区域的氢燃料电池汽车的全生命周期影响.
综上可知, 国内外学者对汽车全生命周期评价在数据清单搜集、模型构建和关键因素分析上进行了一定的研究, 但是利用全生命周期评价方法量化预测氢燃料电池乘用车、客车和重卡的碳排放, 并与传统燃油汽车和纯电动汽车进行对比, 且分析不同氢燃料电池车型减碳规模的研究较少.同时, 考虑典型区域差异下的不同氢燃料电池汽车全生命周期减碳规模分析的研究较少.因此, 本文利用全生命周期的评价方法, 量化评价了不同类型的氢燃料电池汽车、传统燃油汽车和纯电动汽车的全生命周期碳排放量（以CO2当量计）.同时, 考虑了未来汽车的燃油经济性、电力结构碳排放因子、氢能碳排放因子以及氢燃料电池汽车的推广规模及制氢方式的区域差异, 对比分析了氢燃料电池汽车在不同时间及不同区域的减碳潜力, 并对百公里氢耗量进行了不确定性分析.
1 材料与方法 1.1 评价对象本文面向2035年不同车型的氢燃料电池汽车的减碳潜力进行研究, 选取传统燃油汽车（ICEV）、纯电动汽车（BEV）以及氢燃料电池汽车（FCV）的乘用车、客车以及重卡作为研究对象, 典型车型的基本参数见表 1.
1.2 系统边界和功能单位
全生命周期评价（LCA）是指对一个产品的整个生命周期中所有输入、输出和潜在环境影响进行汇编和评价的过程.基于ISO14040国际标准[34], 目标和范围的确定、清单分析、影响评价和结果解释是全生命周期评价的4个步骤.本文的研究目的是对我国当前及未来氢燃料电池汽车全生命周期减碳潜力进行分析, 为企业和政府提供战略决策参考.将整车的全生命周期划分为生产阶段、整车装配、运行使用和报废回收4个阶段, 系统边界如图 1所示.本文假设不同类型乘用车及客车的功能单位为在中国道路行驶20万km, 不同类型重卡的功能单位为70万km.
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图 1 系统边界 Fig. 1 System boundary |
本文在作者科研团队前期模型的基础上[9 ~ 11, 19 ~ 21], 搭建ICEV、BEV和FCV的全生命周期碳排放评价模型, 共包含整车生产、整车装配、运行使用和报废回收这4个阶段过程中的碳排放评价模型.
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(1) |
式中, P1、P2、P3和P4分别表示整车生产阶段、装配阶段、运行使用阶段和报废回收阶段的碳排放量.
整车生产阶段碳排放的评价模型为：
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(2) |
式中, mij表示第i个部件中第j种材料的用量（kg）, k表示整车的部件总数, m表示所需材料的种类总数；p0i表示生产第i种材料的碳排放当量（kg·kg-1）, e0ij表示制造汽车第i个部件所需的第j种能源量（MJ）, p1i表示生产第i种能源的碳排放当量（kg·MJ-1）, n表示所需能源的种类总数.
整车装配阶段的碳排放评价模型为：
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(3) |
式中, e1i表示整车装配阶段中所消耗的第i种能源量（MJ）.
运行使用阶段碳排放为：
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(4) |
式中, Q1表示ICEV的百公里燃油消耗量[L·（100 km）-1], Q2表示BEV的百公里电耗量[kW·h·（100 km）-1], Q3表示FCV的百公里氢耗量[kg·（100 km）-1], C1表示生产汽油的碳排放当量（kg·L-1）, C2表示使用汽油的碳排放当量（kg·L-1）, C3表示生产电能的碳排放当量[kg·（kW·h）-1], C4表示生产氢气的碳排放当量（kg·L-1）, η表示BEV的充电效率为95%, s表示车辆的全生命周期行驶里程（km）.
由于缺乏报废回收过程中拆解和粉碎等工艺的能耗和排放数据, 所以本研究主要考虑金属部件的钢、铸铁、铝和铜这4种金属的回收利用.报废回收阶段的碳排放既有付出也有回报, 在金属回收时, 各工序会产生一定的碳排放, 这部分为正值, 回收后的材料又可以重复利用, 可以抵消一定量的原材料生产碳排放, 这部分为负值, 正、负值的累计即为报废回收阶段的碳排放.报废回收阶段的碳排放为：
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(5) |
式中, βi表示第i种金属的回收率, e2ij表示回收第i种金属所消耗的第j种能源量（MJ∙kg-1）.
参考GaBi数据库、《中国电力行业年度发展报告2021》[35]以及《中国氢能产业发展报告2020》[36]等各种资料, 本文搭建的全生命周期模型中各阶段所使用的主要碳排放因子参数见表 2.
1.4 清单分析
不同车辆各部件的占比存在差异, ICEV、BEV和FCV不同车型部件所占比例见表 3.零部件制造是将车用材料变成各种汽车零部件的过程, 各个部件制造过程的能源消耗见表 4.整车装配阶段能耗数据参考加州大学伯克利分校对汽车装配工业的研究, 汽车装配厂的主要能源消耗源自：涂装、照明、供暖、物料搬运、焊接以及车间压缩空气等工艺或设备.根据已有研究, 设定各阶段的能源需求, 见表 5.ICEV、BEV和FCV不同类型的金属材料回收率和回收量见表 6.
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表 4 各个部件制造过程的能源消耗[39 ~ 42]/MJ∙kg-1 Table 4 Energy consumption in the manufacturing process of each component/MJ∙kg-1 |
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表 6 ICEV、BEV和FCV金属材料回收率和回收量[43 ~ 45] Table 6 ICEV, BEV, and FCV metal material recovery rate and recycling volume |
2 全生命周期碳排放评价结果 2.1 乘用车碳排放结果
将不同类型乘用车的数据清单代入汽车全生命周期碳排放评价模型并基于CML2001评价方法, 得到ICEV、BEV和FCV乘用车的全生命周期碳排放评价结果, 见表 7.
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表 7 ICEV、BEV和FCV乘用车的全生命周期碳排放量/kg Table 7 Life cycle carbon emissions of ICEV, BEV, and FCV passenger vehicles/kg |
ICEV、BEV和FCV乘用车的全生命周期碳排放结果如图 2所示, 由图 2可知, 乘用车中BEV的全生命周期碳排放是最低的, 相较于传统乘用车CO2排放量降低了11.4 t, 而FCV相比于ICEV的全生命周期碳排放约降低0.5 t, 降低效果不是很明显, 主要原因是氢能来源上游的碳排放因子较高导致氢燃料电池汽车燃料生产过程具有较高的碳排放, 同时FCV动力系统生产制造过程的碳排放高于ICEV, 因此FCV的动力系统制造过程需要引起重视.
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图 2 ICEV、BEV和FCV乘用车的全生命周期碳排放结果 Fig. 2 Life cycle carbon emissions of ICEV, BEV, and FCV passenger vehicles |
将不同类型客车的数据清单代入汽车全生命周期碳排放评价模型并基于CML2001评价方法, 得到ICEV、BEV和FCV客车的全生命周期碳排放评价结果, 见表 8.
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表 8 ICEV、BEV和FCV客车的全生命周期碳排放量/kg Table 8 Life cycle carbon emissions of ICEV, BEV, and FCV coaches/kg |
ICEV、BEV和FCV客车的全生命周期碳排放结果如图 3所示, 由图 3可知, 客车中3种车型的全生命周期碳排放结果差别并不是很明显, 其中BEV的全生命周期碳排放量是最低的, 相较于ICEV减少了17 t, 这主要是由于BEV在报废回收阶段中碳排放的减少量很大.而FCV相比于ICEV的全生命周期碳排放约降低3 t, 降低效果没有BEV明显, 主要原因是目前FCV的回收技术并不是很成熟, 回收利用程度不高.同时BEV和FCV的燃料生产阶段的碳排放因子较高导致这两种车型在运行过程具有较高的碳排放.
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图 3 ICEV、BEV和FCV客车的全生命周期碳排放结果 Fig. 3 Life cycle carbon emissions of ICEV, BEV, and FCV coaches |
将不同类型重卡的数据清单代入汽车全生命周期碳排放评价模型并基于CML2001评价方法, 得到ICEV、BEV和FCV重卡的全生命周期碳排放评价结果, 见表 9.
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表 9 ICEV、BEV和FCV重卡的全生命周期碳排放量/kg Table 9 Life cycle carbon emissions of ICEV, BEV, and FCV heavy trucks/kg |
ICEV、BEV和FCV重卡的全生命周期碳排放结果如图 4所示, 由图 4可知, 目前重型卡车中FCV的全生命周期碳排放量明显高于ICEV和BEV, 主要原因是目前氢能来源上游的碳排放因子较高导致氢燃料电池汽车燃料生产过程具有较高的碳排放, 同时由于目前FCV重卡的技术不成熟, 在运行过程的经济性较差, 因此FCV在运行过程中的碳排放需要引起重视.此外, FCV在回收阶段, 也低于ICEV和BEV的回收量.
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图 4 ICEV、BEV和FCV重卡的全生命周期碳排放结果 Fig. 4 Life cycle carbon emissions of ICEV, BEV, and FCV heavy trucks |
上文分析可知, 电能和氢能的生产是影响BEV和FCV全生命周期碳排放的主要因素.为深入分析电力结构和不同制氢方式对整车生命周期碳排放的影响, 选取电力结构碳排放因子和不同制氢方式对应的碳排放因子进行讨论.
3.1 不同时间综合《节能与新能源汽车技术路线图 2.0》和关键技术的发展趋势, 选取汽车的燃油经济性、电力结构碳排放因子和氢能碳排放因子这3个关键因素进行预测分析.根据《节能与新能源汽车技术路线图 2.0》中的节能汽车总体技术路线可知, 未来发动机效率、动力蓄电池能量密度以及可再生能源在能源结构中占比等汽车关键性能参数的提高影响着汽车全生命周期碳排放量.为量化预测ICEV、BEV和FCV的全生命周期碳排放趋势变化, 本文构建面向2025、2030和2035年的关键参数预测情景, 见表 10.
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表 10 面向2025、2030和2035年的关键参数预测情景[36, 37] Table 10 Forecast scenarios for key parameters to 2025, 2030, and 2035 |
根据ICEV、BEV和FCV各典型车型的清单数据, 并基于本文构建的汽车全生命周期碳排放评价模型, 在GaBi中搭建数学评价模型并进行运算, 得到ICEV、BEV和FCV各典型车型的全生命周期碳排放量见表 11.
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表 11 面向2025、2030和2035年不同车型的全生命周期碳排放量/kg Table 11 Life cycle carbon emissions of different models in 2025, 2030, and 2035/kg |
不同时间ICEV、BEV和FCV乘用车的全生命周期碳排放结果如图 5所示, 由图 5可知, 随着车辆燃油经济性的提高、电力结构的改善和氢能获取过程的清洁, ICEV、BEV和FCV在2035年全生命周期碳排放分别降低17.75%、51.08%和55.13%.到2035年, BEV和FCV相比于ICEV具有较为显著的减碳效益, 分别降低56.77%和46.17%.
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图 5 不同时间ICEV、BEV和FCV乘用车的全生命周期碳排放结果 Fig. 5 Life cycle carbon emission results of ICEV, BEV, and FCV passenger vehicles at different times |
不同时间ICEV、BEV和FCV客车的全生命周期碳排放结果如图 6所示, 由图 6可知, 随着车辆燃油经济性的提高、电力结构的改善和氢能获取过程的清洁, ICEV、BEV和FCV在2035年分别降低17.75%、51.08%和55.13%.到2035年, BEV和FCV相比于ICEV具有较为显著的减碳效益, 分别降低56.77%和46.17%.
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图 6 不同时间ICEV、BEV和FCV客车的全生命周期碳排放结果 Fig. 6 Life cycle carbon emission results of ICEV, BEV, and FCV coaches at different times |
不同时间ICEV、BEV和FCV重卡的全生命周期碳排放结果如图 7, 由图 7可知, 随着车辆燃油经济性的提高、电力结构的清洁和氢能获取过程的清洁, ICEV、BEV和FCV在2035年分别降低10.13%、34.05%和64.83%.到2035年, BEV和FCV相比于ICEV具有较为显著的减碳效益, 分别降低30.66%和36.54%.
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图 7 不同时间ICEV、BEV和FCV重卡的全生命周期碳排放结果 Fig. 7 Life cycle carbon emission results of ICEV, BEV, and FCV heavy trucks at different times |
目前, 我国制氢仍以传统化石燃料和工业副产物为主, 碳排放量相较于国外仍然较高.在可持续发展的背景下, 绿色氢气将成为未来氢能产业的重要发展方向, 不同制氢方式的碳排放因子见表 12.
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表 12 不同制氢方式的碳排放因子[34]/kg·kg-1 Table 12 Carbon emission factors of different hydrogen productions/kg·kg-1 |
上海、京津冀、广东、河北城市群以及河南城市群这5个燃料电池城市示范群的氢能来源结构不同, 故不同区域的氢源碳排放因子也各不相同, 不同区域氢源的碳排放因子及FCV典型车型全生命周期碳排放见表 13.根据示范城市群发布的各项燃料电池汽车相关的政策以及规划文件和氢能排放因子, 基于前文所研究的FCV各车型的应用规模及其碳排放, 面向2025年、2030年以及2035年对于不同区域的FCV典型车型的减碳潜力做出了预测, 见表 14.
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表 13 不同区域氢的碳排放因子及FCV典型车型全生命周期碳排放量 Table 13 Carbon emission factors of hydrogen in different regions and the carbon emissions of typical FCV models in the whole life cycle |
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表 14 不同区域FCV典型车型减碳潜力预测结果 Table 14 Prediction results of carbon reduction potential of typical FCV models in different regions |
各区域FCV典型车型的减碳潜力如图 8所示, 由图 8可知, 由于现阶段氢能的碳排放因子较高, 在2025年, 各区域的FCV重卡应用并不能取得减碳效益.但随着氢能来源的清洁, FCV重卡逐步实现减碳.此外, 京津冀示范群推广规模较大, 同时其氢能来源更加清洁, 故其减碳规模也是最大的.且随着时间的推移, 各个示范区减碳规模也是在不断地扩大, 氢能来源越来越清洁, 推广氢燃料电池汽车对于实现我国节能减排具有重大意义.
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图 8 各区域FCV典型车型的减碳潜力 Fig. 8 Carbon reduction potential of typical FCV models in each region |
由前文的结果可知, 3种FCV典型车型在运行使用阶段中的碳排放量的占比较大, 因此以2035年为例重点讨论百公里氢耗量的不确定性对于各区域FCV典型车型减碳潜力的影响.假设2035年FCV各典型车型的百公里氢耗量分别降低20%和10%以及增加10%和20%时, 不同百公里氢耗量对于2035年FCV各典型车型在不同区域减碳规模的影响如图 9所示.由图 9可知, 随着FCV各典型车型百公里氢耗量的变化, 京津冀示范群的乘用车、客车和重卡减碳规模变化范围最大, 分别为2.43E+08 ~ 2.81E+08、3.13E+09 ~ 3.82E+09和2.94E+10 ~ 4.37E+10 kg.河南示范群的乘用车、客车和重卡减碳规模变化范围最小, 分别为6.50E+07 ~ 8.31E+07、7.56E+08 ~ 1.08E+09和3.86E+09 ~ 1.06E+10 kg.
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图 9 2035年各区域FCV典型车型的减碳潜力不确定性分析 Fig. 9 Uncertainty analysis of carbon reduction potential of typical FCV models in various regions in 2035 |
（1）从氢燃料电池汽车全生命周期碳排放可知, 到2025年氢燃料电池重卡的全生命周期碳排放为1.13E+06 kg, 相较于传统燃油重卡并没有减碳效益, 而氢燃料电池乘用车和氢燃料电池客车的全生命周期碳排放为3.41E+04 kg和1.41E+04 kg, 相较于传统燃油汽车分别降低了46.17%和36.0%.到2035年氢燃料电池重卡的全生命周期碳排放为5.49E+05 kg比传统燃油重卡降低36.5%, 减碳较为明显.
（2）到2025年, 相比于传统燃油汽车, 京津冀、上海和广东等示范群的氢燃料电池客车的减碳规模在1.53E+08 ~ 2.30E+08 kg；到2035年, 相比于传统燃油汽车, 京津冀、上海和广东等示范群的氢燃料电池重卡的减碳规模在2.07E+10 ~ 3.10E+10 kg；因此建议氢燃料电池汽车推广规模短期以客车为主, 长期以重卡为主, 乘用车推广作为补充.
（3）从不确定性分析可知, 百公里氢耗量的变化对于氢燃料电池汽车的全生命周期碳排放量影响较大.以2035年京津冀示范群为例, 随着百公里氢耗量降低20%, FCV乘用车、客车和重卡的减碳规模分别增加了7.29%、9.93%和19.57%.因此, 在发展推广氢燃料汽车时应注意百公里氢耗量的降低.
| [1] |
叶跃坤, 池滨, 江世杰, 等. 质子交换膜燃料电池膜电极耐久性的提升[J]. 化学进展, 2019, 31(12): 1637-1652. Ye Y K, Chi B, Jiang S J, et al. Enhancing the durability of membrane electrode assembly of proton exchange membrane fuel cells[J]. Progress in Chemistry, 2019, 31(12): 1637-1652. |
| [2] | Held M, Schücking M. Utilization effects on battery electric vehicle life-cycle assessment: a case-driven analysis of two commercial mobility applications[J]. Transportation Research Part D: Transport and Environment, 2019, 75: 87-105. DOI:10.1016/j.trd.2019.08.005 |
| [3] | Burchart-Korol D, Jursova S, Folęga P, et al. Environmental life cycle assessment of electric vehicles in Poland and the Czech Republic[J]. Journal of Cleaner Production, 2018, 202: 476-487. DOI:10.1016/j.jclepro.2018.08.145 |
| [4] | Sisani F, Di Maria F, Cesari D. Environmental and human health impact of different powertrain passenger cars in a life cycle perspective. A focus on health risk and oxidative potential of particulate matter components[J]. Science of the Total Environment, 2022, 805. DOI:10.1016/j.scitotenv.2021.150171 |
| [5] | Mendoza Beltran A, Cox B, Mutel C, et al. When the background matters: using scenarios from integrated assessment models in prospective life cycle assessment[J]. Journal of Industrial Ecology, 2020, 24(1): 64-79. DOI:10.1111/jiec.12825 |
| [6] | Shafique M, Luo X W. Environmental life cycle assessment of battery electric vehicles from the current and future energy mix perspective[J]. Journal of Environmental Management, 2022, 303. DOI:10.1016/j.jenvman.2021.114050 |
| [7] | Shafique M, Azam A, Rafiq M, et al. Life cycle assessment of electric vehicles and internal combustion engine vehicles: a case study of Hong Kong[J]. Research in Transportation Economics, 2022, 91. DOI:10.1016/j.retrec.2021.101112 |
| [8] | Qiao Q Y, Zhao F Q, Liu Z W, et al. Cradle-to-gate greenhouse gas emissions of battery electric and internal combustion engine vehicles in China[J]. Applied Energy, 2017, 204: 1399-1411. DOI:10.1016/j.apenergy.2017.05.041 |
| [9] |
陈轶嵩, 郝卓, 兰利波, 等. 匹配不同动力电池的纯电动汽车全生命周期节能减碳评价研究[J]. 汽车工程学报, 2022, 12(4): 517-527. Chen Y S, Hao Z, Lan L B, et al. Research on energy saving and carbon reduction over the life cycle of battery electric vehicles with different power batteries[J]. Chinese Journal of Automotive Engineering, 2022, 12(4): 517-527. |
| [10] |
马骊溟, 许海波, 陈轶嵩, 等. 增程式电动汽车全生命周期节能减排绩效评价[J]. 汽车工程学报, 2021, 11(2): 107-114. Ma L M, Xu H B, Chen Y S, et al. Evaluation of energy saving and emission reduction over the whole life cycle of an extended range electric vehicle[J]. Chinese Journal of Automotive Engineering, 2021, 11(2): 107-114. |
| [11] |
陈轶嵩, 兰利波, 杜轶群, 等. 基于全生命周期评价理论的EREV/BEV/ICEV环境效益及减碳经济性评估[J]. 环境科学学报, 2023, 43(2): 516-527. Chen Y S, Lan L B, Du Y Q, et al. Environmental benefit and carbon reduction economic evaluation of extended range/battery electric/internal combustion engine vehicles based on life cycle assessment[J]. Acta Scientiae Circumstantiae, 2023, 43(2): 516-527. |
| [12] |
杨洋, 赵阳, 郝卓, 等. 智能网联汽车全生命周期节能减排绩效评价研究[J]. 中国公路学报, 2022, 35(5): 266-274. Yang Y, Zhao Y, Hao Z, et al. Research on performance of energy saving and emission reduction in whole life cycle of intelligent connected vehicle[J]. China Journal of Highway and Transport, 2022, 35(5): 266-274. |
| [13] | Yang Y, Lan L B, Hao Z, et al. Life cycle prediction assessment of battery electrical vehicles with special focus on different lithium-ion power batteries in China[J]. Energies, 2022, 15(15). DOI:10.3390/en15155321 |
| [14] | Shi S N, Zhang H R, Yang W, et al. A life-cycle assessment of battery electric and internal combustion engine vehicles: a case in Hebei province, China[J]. Journal of Cleaner Production, 2019, 228: 606-618. DOI:10.1016/j.jclepro.2019.04.301 |
| [15] | Yuksel T, Tamayao M A M, Hendrickson C, et al. Effect of regional grid mix, driving patterns and climate on the comparative carbon footprint of gasoline and plug-in electric vehicles in the United States[J]. Environmental Research Letters, 2016, 11(4). DOI:10.1088/1748-9326/11/4/044007 |
| [16] | Bicer Y, Dincer I. Life cycle environmental impact assessments and comparisons of alternative fuels for clean vehicles[J]. Resources, Conservation and Recycling, 2018, 132: 141-157. DOI:10.1016/j.resconrec.2018.01.036 |
| [17] | Kosai S, Nakanishi M, Yamasue E. Vehicle energy efficiency evaluation from well-to-wheel lifecycle perspective[J]. Transportation Research Part D: Transport and Environment, 2018, 65: 355-367. DOI:10.1016/j.trd.2018.09.011 |
| [18] | De Souza L L P, Lora E E S, Palacio J C E, et al. Comparative environmental life cycle assessment of conventional vehicles with different fuel options, plug-in hybrid and electric vehicles for a sustainable transportation system in Brazil[J]. Journal of Cleaner Production, 2018, 203: 444-468. DOI:10.1016/j.jclepro.2018.08.236 |
| [19] |
陈轶嵩, 兰利波, 郝卓, 等. 氢燃料电池汽车动力系统生命周期评价及关键参数对比[J]. 环境科学, 2022, 43(8): 4402-4412. Chen Y S, Lan L B, Hao Z, et al. Life cycle assessment and key parameter comparison of hydrogen fuel cell vehicles power systems[J]. Environmental Science, 2022, 43(8): 4402-4412. |
| [20] |
陈轶嵩, 丁振森, 刘佳慧, 等. 面向2020年的质子交换膜燃料电池汽车生命周期评价及预测[J]. 中国机械工程, 2018, 29(21): 2546-2552, 2564. Chen Y S, Ding Z S, Liu J H, et al. Life cycle assessment and prediction of proton exchange membrane fuel cell vehicles for 2020[J]. China Mechanical Engineering, 2018, 29(21): 2546-2552, 2564. |
| [21] | Chen Y S, Lan L B, Hao Z, et al. Cradle-grave energy consumption, greenhouse gas and acidification emissions in current and future fuel cell vehicles: Study based on five hydrogen production methods in China[J]. Energy Reports, 2022, 8: 7931-7944. DOI:10.1016/j.egyr.2022.06.021 |
| [22] | Benitez A, Wulf C, de Palmenaer A, et al. Ecological assessment of fuel cell electric vehicles with special focus on type Ⅳ carbon fiber hydrogen tank[J]. Journal of Cleaner Production, 2021, 278. DOI:10.1016/j.jclepro.2020.123277 |
| [23] | Ahmadi P, Torabi S H, Afsaneh H, et al. The effects of driving patterns and PEM fuel cell degradation on the lifecycle assessment of hydrogen fuel cell vehicles[J]. International Journal of Hydrogen Energy, 2020, 45(5): 3595-3608. DOI:10.1016/j.ijhydene.2019.01.165 |
| [24] | Xu X H, Xu B, Dong J, et al. Near-term analysis of a roll-out strategy to introduce fuel cell vehicles and hydrogen stations in Shenzhen China[J]. Applied Energy, 2017, 196: 229-237. DOI:10.1016/j.apenergy.2016.11.048 |
| [25] |
陈轶嵩, 丁振森, 王文君, 等. 氢燃料电池汽车不同制氢方案的全生命周期评价及情景模拟研究[J]. 中国公路学报, 2019, 32(5): 172-180. Chen Y S, Ding Z S, Wang W J, et al. Life-cycle assessment and scenario simulation of four hydrogen production schemes for hydrogen fuel cell vehicles[J]. China Journal of Highway and Transport, 2019, 32(5): 172-180. |
| [26] | Kannangara M, Bensebaa F, Vasudev M. An adaptable life cycle greenhouse gas emissions assessment framework for electric, hybrid, fuel cell and conventional vehicles: effect of electricity mix, mileage, battery capacity and battery chemistry in the context of Canada[J]. Journal of Cleaner Production, 2021, 317. DOI:10.1016/j.jclepro.2021.128394 |
| [27] | Candelaresi D, Valente A, Iribarren D, et al. Comparative life cycle assessment of hydrogen-fuelled passenger cars[J]. International Journal of Hydrogen Energy, 2021, 46(72): 35961-35973. DOI:10.1016/j.ijhydene.2021.01.034 |
| [28] | Li M Y, Zhang X W, Li G J. A comparative assessment of battery and fuel cell electric vehicles using a well-to-wheel analysis[J]. Energy, 2016, 94: 693-704. DOI:10.1016/j.energy.2015.11.023 |
| [29] | Liu F Q, Zhao F Q, Liu Z W, et al. The impact of fuel cell vehicle deployment on road transport greenhouse gas emissions: the China case[J]. International Journal of Hydrogen Energy, 2018, 43(50): 22604-22621. DOI:10.1016/j.ijhydene.2018.10.088 |
| [30] | Ahmadi P, Kjeang E. Comparative life cycle assessment of hydrogen fuel cell passenger vehicles in different Canadian provinces[J]. International Journal of Hydrogen Energy, 2015, 40(38): 12905-12917. DOI:10.1016/j.ijhydene.2015.07.147 |
| [31] | Lee D Y, Elgowainy A, Vijayagopal R. Well-to-wheel environmental implications of fuel economy targets for hydrogen fuel cell electric buses in the United States[J]. Energy Policy, 2019, 128: 565-583. DOI:10.1016/j.enpol.2019.01.021 |
| [32] | Patella S M, Scrucca F, Asdrubali F, et al. Carbon footprint of autonomous vehicles at the urban mobility system level: a traffic simulation-based approach[J]. Transportation Research Part D: Transport and Environment, 2019, 74: 189-200. DOI:10.1016/j.trd.2019.08.007 |
| [33] | Iannuzzi L, Hilbert J A, Silva Lora E E, et al. Life cycle assessment (LCA) for use on renewable sourced hydrogen fuel cell buses vs diesel engines buses in the city of Rosario, Argentina[J]. International Journal of Hydrogen Energy, 2021, 46(57): 29694-29705. DOI:10.1016/j.ijhydene.2021.01.065 |
| [34] | ISO 14040: 2006, Environmental management-life cycle assessment-principles and framework[S]. |
| [35] | 中国电力企业联合会. 中国电力行业年度发展报告2021[R]. 北京, 2021. |
| [36] | 中国电动汽车百人会. 中国氢能产业发展报告2020[R]. 北京, 2020. |
| [37] |
付佩, 兰利波, 陈颖, 等. 面向2035的节能与新能源汽车全生命周期碳排放预测评价[J]. 环境科学, 2023, 44(4): 2365-2374. Fu P, Lan L B, Chen Y, et al. Life cycle prediction assessment of energy saving and new energy vehicles for 2035[J]. Environmental Science, 2023, 44(4): 2365-2374. |
| [38] |
中国汽车工程学会. 节能与新能源汽车技术路线图 2.0[M]. 北京: 机械工业出版社, 2021, 第二版. China SAE. Technology roadmap for energy saving and new energy vehicle 2.0[M]. (2nd ed.). Beijing: China Machine Press, 2021. |
| [39] | Liu Y T, Qiao J, Xu H B, et al. Optimal vehicle size and driving condition for extended-range electric vehicles in China: a life cycle perspective[J]. PLoS One, 2020, 15(11). DOI:10.1371/journal.pone.0241967 |
| [40] | Burnham A, Wang M, Wu Y. Development and applications of GREET 2.7-the transportation vehicle-cycle model[R]. Argonne: Argonne National Laboratory, 2006. |
| [41] |
刘凯辉, 徐建全. 纯电动汽车驱动电机全生命周期评价[J]. 环境科学学报, 2016, 36(9): 3456-3463. Liu K H, Xu J Q. Life cycle assessment of extended range electric vehicle[J]. Acta Scientiae Circumstantiae, 2016, 36(9): 3456-3463. |
| [42] |
许海波. 增程式电动汽车全生命周期评价研究[D]. 西安: 长安大学, 2021. Xu H B. Life cycle assessment of extended range electric vehicle[D]. Xi'an: Chang'an University, 2021. |
| [43] | Harper G, Sommerville R, Kendrick E, et al. Recycling lithium-ion batteries from electric vehicles[J]. Nature, 2019, 575(7781): 75-86. DOI:10.1038/s41586-019-1682-5 |
| [44] | Fan E S, Li L, Wang Z P, et al. Sustainable recycling technology for li-ion batteries and beyond: challenges and future prospects[J]. Chemical Reviews, 2020, 120(14): 7020-7063. DOI:10.1021/acs.chemrev.9b00535 |
| [45] | Tan J H, Wang Q, Chen S, et al. Recycling-oriented cathode materials design for lithium-ion batteries elegant structures versus complicated compositions[J]. Energy Storage Materials, 2021, 41: 380-394. DOI:10.1016/j.ensm.2021.06.021 |
| [46] |
谢欣烁, 杨卫娟, 施伟, 等. 制氢技术的生命周期评价研究进展[J]. 化工进展, 2018, 37(6): 2147-2158. Xie X S, Yang W J, Shi W, et al. Life cycle assessment of technologies for hydrogen production—a review[J]. Chemical Industry and Engineering Progress, 2018, 37(6): 2147-2158. |
| [47] | Hao H, Mu Z X, Liu Z W, et al. Abating transport GHG emissions by hydrogen fuel cell vehicles: chances for the developing world[J]. Frontiers in Energy, 2018, 12(3): 466-480. DOI:10.1007/s11708-018-0561-3 |