基于HLCA的电动汽车规模化发展对能耗及环境影响研究

发布时间：2018-04-03 07:57

  本文选题：电动汽车　切入点：能源消费　出处：《中国矿业大学(北京)》2017年博士论文

【摘要】：改革开放以来,我国经济的持续快速增长使得人民生活水平不断提升,对出行质量的要求不断提高,私人汽车保有量持续快速增长。这带动着交通部门的能源消费也在快速增长,给经济社会带来了诸如石油安全形势严峻,温室气体排放持续增高,环境污染日益严重等一系列问题和挑战。未来随着经济社会的进一步发展,对私人汽车需求快速增长的趋势难以改变,由此带来的能源、环境问题将更加严峻。为了应对区域环境污染、减少温室气体排放、提升石油安全,推动交通部门的能源清洁、低碳利用势在必行。电动汽车在行驶过程中相比燃油车燃料消耗少,尾气排放少,既降低了燃料消耗,又保护了人类赖以生存的生态环境,因此越来越受到世界各国的关注。众多国家纷纷推出各自的电动汽车发展战略,以期借此推动交通部门的清洁、低碳发展。我国也将发展电动汽车作为应对区域环境污染、减少温室气体排放以及实现石油替代提升能源供应安全的重要举措予以高度重视,通过示范推广、财政补贴、税收减免、推进基础设施建设等一系列政策措施大力推动电动汽车的发展。但是,由于电力属于二次能源,其上游电力生产阶段的能源消费是否清洁将对其减排效果产生重要影响。考虑到目前我国绝大部分电力源于煤炭,且在2050年前,可再生能源的利用仍难以完全对化石能源进行替代,煤炭在电源结构中仍将占据较大比例。未来电动汽车的大规模利用,是否能够真正有益于减排还有待进一步验证。目前国内外专家对此做出了一些研究,但研究结果并不一致,差异较大,且对中长期电动汽车规模化发展下的能源消费、环境影响的研究较少。因此,本文拟对未来中长期电动汽车规模化发展的能源、环境影响进行更加深入的研究。未来中长期电动汽车规模化发展对能源、环境的影响,是一个复杂的系统问题,要对这一问题进行深入研究,必须重点考虑三大问题,一是未来中长期电动汽车发展的趋势;二是在当前情况下,相比于传统汽油车,一辆电动汽车对能源消费及环境的影响;三是未来中长期电动汽车规模化发展情况下,与传统汽油车相比对能源消费及环境的影响。首先,本文对电动汽车未来的发展趋势进行了研究。鉴于电动汽车发展历程较短,缺乏相关历史保有量数据,传统的汽车保有量预测方法并不适用,本文结合收入分布曲线和情景分析法,构建了电动汽车发展及电力需求预测模型,对未来中长期私人电动汽车发展趋势进行了研究,并对各情景下的电力需求进行了测算。其次,分别对单辆传统汽油车、插电式混合动力汽车和纯电动汽车的能源消费、温室气体排放及常规污染物排放进行了研究。考虑到传统的过程生命周期评价方法存在截断误差,会因系统边界设定的差异而对研究结果产生较大影响,导致研究结果差别较大。因此本文基于混合生命周期方法构建了乘用车全生命周期能源消耗、温室气体排放及污染物排放计算模型,对传统汽油车、插电式混合动力汽车和纯电动汽车全生命周期能源消费、温室气体排放和常规污染物排放进行了计算和比较研究。在其中构建电动汽车全生命周期能源消费和环境影响评价模型过程中,将相关配套充电设施建设生命周期纳入到了电动汽车的全生命周期系统边界内,以使对电动汽车全生命周期的研究结果更加完整、精确。最后,着眼中长期远景,基于情景分析法和混合生命周期模型,对传统汽油车、插电式混合动力汽车和纯电动汽车中长期能源消费和环境影响趋势进行了研究和评价,并提出了未来中长期我国电动汽车发展的政策建议。为未来国家制定电动汽车发展路线提供了一定的理论依据。在上述相关研究工作的基础上,本文得出了如下主要结论:(1)未来中长期私人电动汽车有可能出现三种规模化的发展趋势,私人电动汽车保有量有可能超过4亿辆。(2)相比于传统汽油车,当前电动汽车在包含燃料周期、车辆周期、充电桩周期的全生命周期能耗仍略高,但其化石能源消费量较少,且对石油的消费明显减少,有利于保障石油安全。(3)在当前的电源结构下,纯电动汽车的全生命周期温室气体总排放强度是传统汽油车的1.18倍。(4)目前从全生命周期过程来看,传统汽油车和纯电动汽车对不同常规污染物的排放各有优劣。纯电动汽车的VOCs和CO排放量低于传统汽油车,而其他五种污染物HC、NO_x、SO_2、PM_(10)和PM_(2.5)的排放量则要高于传统汽油车。(5)未来电动汽车对能源的需求受电源结构的影响较大,不同电源结构将极大的影响电动汽车对煤炭的需求。(6)未来随着非化石能源利用的不断提高,电动汽车对温室气体排放的影响将逐步优于传统汽油车。(7)未来在以煤电为主的发展情景下,电动汽车的规模化发展将在减少VOCs、CO和HC排放的同时,增加NO_X、PM_(2.5)、PM_(10)和SO_2排放,但在高比例可再生能源电源结构的情景下,将在2035年后全面减少对环境的影响。(8)未来需结合国家电力发展趋势建立起近期、中长期有所区别的电动汽车发展战略,出台切实可行的发展政策,确保电动汽车的发展真正实现节能减排。
[Abstract]:Since the reform and opening - up , the sustained and rapid economic growth of our country has made people living standard continuously , and the demand for the quality of travel is continuously increasing . This paper studies the development trend of electric vehicles in the future , and puts forward some theoretical foundation for the future development of electric vehicles . ( 4 ) In the whole life cycle process , the emission of traditional gasoline and pure electric vehicles is superior to that of traditional gasoline vehicles . The emission of VOCs and CO in pure electric vehicles is lower than that of traditional gasoline vehicles .

【学位授予单位】：中国矿业大学(北京)
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：U469.72
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本文编号：1704292