电动汽车对中国典型区域的空气质量和人体健康影响研究
发布时间：2020-03-18 13:22
【摘要】：虽然电动汽车与传统燃油汽车相比在行驶阶段具备高效率和低/零排放的特征,但其上游燃料生产过程的能耗和排放却不可忽视。随着我国电动汽车的快速发展,以及能源和环境问题受关注度的不断提高,综合生命周期方法和复杂空气质量模型等手段定量评估电动汽车推广对空气质量和人体健康的影响具有重要意义。研究收集了实际道路车辆测试数据,分析典型电动汽车在实际道路行驶状态下的能耗和排放特征,以及行驶工况和驾驶条件对其能耗和排放的影响规律。基于生命周期方法分析了2030年不同的电动汽车发展情景对京津冀和长三角两个典型区域的减排效益,并应用复杂空气质量模型定量评估了电动汽车推广对区域空气质量的影响。在此基础上,以长三角地区为例,通过暴露-浓度响应关系定量评价了电动汽车推广对人体健康的影响,并使用货币化工具综合评价其人体健康和气候变化效应的经济价值。相比于基准情景,在基于政策推动的电动化情景(EV1)下,2030年京津冀和长三角地区城市区域的PM_(2.5)浓度在1月份分别下降0.6±1.4μg/m~3和0.8±0.6μg/m~3,其主要贡献来自NO_3~㧟浓度的下降;而在8月份,PM_(2.5)浓度分别下降0.3±0.3μg/m~3和0.4±0.5μg/m~3,以SOA浓度的削减为主。在长三角地区,由于电力构成较为清洁且机动车排放比重较高等综合原因使得电动汽车的推广比京津冀地区获得的PM_(2.5)浓度削减效益更高。电动化对PM_(2.5)浓度的削减在城市地区趋向于获得更高的效益,因为排放的削减主要出现在交通较为密集的城区。相比于PM_(2.5),电动汽车推广对NO_2浓度的削减效益更高,尤其在城市地区。例如,上海城区1月份的NO_2浓度在EV1和极端电动化情景(EV2)下,相比基准情景(平均浓度为45.5μg/m~3)能够分别削减4.8±2.8μg/m~3和6.4±3.6μg/m~3,从而极大地帮助其实现NO_2浓度的达标。相比于基准情景,在EV1下,2030年长三角地区能够减少因长期暴露在PM_(2.5)污染下而导致的死亡人数为3936(3833~4040)人,其中减少因中风而死亡的人数占2/3。此外,EV1情景对死亡终点的长期和短期效益产生的货币价值分别为411(400~422)和18(5.6~31)亿元人民币;其因削减CO_2排放而产生的气候变化效益的经济价值为70亿元人民币。在不同的边际电力构成情景下,以对死亡终点的长期效应为对照,如果同时考虑其气候变化效益,将使得EV1的人体健康效益提高8~26%。
【图文】：
图 1-1 我国历年进口原油来源构成，2005-2015机动车还是诸多大气污染物的重要排放源，例如氮氧化物（Nitrogen OxidOX）、碳氢化合物（Hydrocarbon Compounds，，HC）、颗粒物（Particulate MattM）和一氧化碳（Carbon monoxide，CO）等[10]。以 NOX为例，2014 年全国机排放的 NOX为 628 万吨，占总排放量的 30%以上[11]。机动车污染物的大量排造成环境大气污染的重要原因，我国城市大气污染正从传统的煤烟型转变为复杂的燃煤和机动车复合型污染[12]。从 2014 年开始，我国多个城市在国家环境保护部（以下简称“环保部”）的下开展了细颗粒物（即 PM2.5）的源解析工作[13]，结果显示道路机动车的尾气是 PM2.5的主要本地贡献源。如图 1-2 所示，在北京、广州、杭州和深圳等城市动车排放均是 PM2.5的最大本地贡献源，贡献比例在 20%~40%之间[14]。在控制机动车排放方面，传统措施主要可以概括为“车、油、路”三个部分车”指的是对机动车排放的控制，包括制定新车排放标准、淘汰老旧的高排放、实行在用车强制性定期检测制度（Inspection/Maintenance,I/M）等[15]；“油”
图 1-2 中国部分城市 PM2.5源解析结果[14]针对车辆节能和减排的措施虽然在单车层面收到不错的效果，但日益增长的机动车保有量在一定程度上抵消了这些效益[18, 19]。因此，引入替代燃料车辆（Alternative Fuel Vehicles，AFV）成为削减交通部门能耗和排放的一个重要且有潜力的方法，对于缓解气候变化、减少空气污染和解决能源安全问题有重要意义[20]。在众多 AFV 中，较为常见的有以电力为动力的电动汽车（Electric vehicle，EV）、以天然气为燃料的天然气汽车、以乙醇为燃料的乙醇汽车和以氢为能源的燃料电池汽车（Fuelcellvehicle，FCV）等[21]。首先，AFV 使得交通领域的能源结构多样化（如电力、天然气、乙醇等），且通常比传统内燃机汽车（Internalcombustionengine vehicle，ICEV）的能源转换效率更高，能够有效降低对石油能源的依赖[22]；其次，一般情况下 AFV 在车辆行驶阶段的排放相比 ICEV 更低，能够达到削减机动车尾气排放的目的[23]。在这些 AFV 中，EV 是目前发展最成熟，应用范围最广泛的一种。EV 主要包括纯电动汽车（Batteryelectricvehicle，BEV）和插电式混合动力汽车（Plug-inhybridelectricvehicle，PHEV）两种。BEV 单纯依靠外部获得的
【学位授予单位】：清华大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：X51;X820.4
本文编号：2588775
【图文】：
图 1-1 我国历年进口原油来源构成，2005-2015机动车还是诸多大气污染物的重要排放源，例如氮氧化物（Nitrogen OxidOX）、碳氢化合物（Hydrocarbon Compounds，，HC）、颗粒物（Particulate MattM）和一氧化碳（Carbon monoxide，CO）等[10]。以 NOX为例，2014 年全国机排放的 NOX为 628 万吨，占总排放量的 30%以上[11]。机动车污染物的大量排造成环境大气污染的重要原因，我国城市大气污染正从传统的煤烟型转变为复杂的燃煤和机动车复合型污染[12]。从 2014 年开始，我国多个城市在国家环境保护部（以下简称“环保部”）的下开展了细颗粒物（即 PM2.5）的源解析工作[13]，结果显示道路机动车的尾气是 PM2.5的主要本地贡献源。如图 1-2 所示，在北京、广州、杭州和深圳等城市动车排放均是 PM2.5的最大本地贡献源，贡献比例在 20%~40%之间[14]。在控制机动车排放方面，传统措施主要可以概括为“车、油、路”三个部分车”指的是对机动车排放的控制，包括制定新车排放标准、淘汰老旧的高排放、实行在用车强制性定期检测制度（Inspection/Maintenance,I/M）等[15]；“油”
图 1-2 中国部分城市 PM2.5源解析结果[14]针对车辆节能和减排的措施虽然在单车层面收到不错的效果，但日益增长的机动车保有量在一定程度上抵消了这些效益[18, 19]。因此，引入替代燃料车辆（Alternative Fuel Vehicles，AFV）成为削减交通部门能耗和排放的一个重要且有潜力的方法，对于缓解气候变化、减少空气污染和解决能源安全问题有重要意义[20]。在众多 AFV 中，较为常见的有以电力为动力的电动汽车（Electric vehicle，EV）、以天然气为燃料的天然气汽车、以乙醇为燃料的乙醇汽车和以氢为能源的燃料电池汽车（Fuelcellvehicle，FCV）等[21]。首先，AFV 使得交通领域的能源结构多样化（如电力、天然气、乙醇等），且通常比传统内燃机汽车（Internalcombustionengine vehicle，ICEV）的能源转换效率更高，能够有效降低对石油能源的依赖[22]；其次，一般情况下 AFV 在车辆行驶阶段的排放相比 ICEV 更低，能够达到削减机动车尾气排放的目的[23]。在这些 AFV 中，EV 是目前发展最成熟，应用范围最广泛的一种。EV 主要包括纯电动汽车（Batteryelectricvehicle，BEV）和插电式混合动力汽车（Plug-inhybridelectricvehicle，PHEV）两种。BEV 单纯依靠外部获得的
【学位授予单位】：清华大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：X51;X820.4
【参考文献】
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