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摘要：目前，我國對環境污染和資源消耗愈發重視，新能源汽車純電動化進程不斷加快。增程式電動轎車作為純電動化的過渡車型，節能減排效果到底如何需要深入研究。因此，文章采用全生命周期評價方法（LCA），選取市場上一款增程式經典乘用車車型為研究對象，基于Gabi軟件構建模型，并輸出節能減排分析報告。結果表明，增程式電動轎車在原材料獲取和運行使用階段資源消耗和環境影響最大，并提出電能結構優化，汽車輕量化設計，報廢回收等建議，以達到節能減排的目的。

關鍵詞：增程式電動轎車；全生命周期評價；Gabi；節能減排

前言

汽車產業高速發展給人們帶來高質量生活的同時，也帶來了一系列嚴重的資源環境問題，我國汽車產業的發展面臨極大的挑戰。在資源、能源與環境的多重壓力下，汽車產品節能減排要求日趨嚴格，為了減輕傳統內燃機汽車化石能源的消耗以及降低對環境的影響，我國不斷加快調整新能源汽車產業的發展規劃，以發展純電動汽車為現階段目標，而且由國務院頒布的《中國制造2025》戰略規劃將節能減排與新能源汽車作為十大重點發展領域。增程式電動汽車作為過渡到純電動汽車的過渡車型，目前關于增程式電動汽車節能減排評價的研究較少，因此需要分析增程式電動汽車究竟對資源、能源、環境產生怎樣的影響，也就必須通過科學的全生命周期評價才能具備全局性、系統性的認知。國際標準化組織（ISO）對全生命周期評價定義是：“對一個產品系統的生命周期中輸入、輸出及其潛在環境影響的匯編和評價”[9]。汽車全生命周期評價是對于一種汽車產品進行“從搖籃到再生”的環境排放和能源消耗評價的方法。也就是說，汽車產品全生命周期評價包含了一個汽車零部件或者整車從最初的設計、材料的制造，直至再制造和最終廢物處置。在這樣的一個生命周期里面涉及到的能量回收和環境排放，去收集和計算能源消耗以及環境總釋放情況，然后根據收集的排放和能源消耗評價這些能源消耗和環境排放對環境與能源的總體影響，以及盡可能的找到減少此類影響的方法。現階段，全生命周期評價在汽車領域的應用較為成熟，不論是傳統內燃機汽車，還是新能源汽車全生命周期的節能減排效果分析，各國相關領域專家已經作了深入的研究分析[1-6]。然而專門針對于增程式電動汽車的全生命周期節能減排的研究較少，對增程式電動汽車的節能減排效果缺乏系統性，全局性的認知。范軍鋒等[7]基于全生命周期理論對目前幾種典型新能源汽車的使用成本與環境影響及能源轉換效率進行了評估，結果表明，電池汽車溫室氣體排放量最少，能源效率最高的汽車分別是氫和甲醇燃料電池汽車、混合動力汽車和氫燃料汽車。楊茹等[8]運用生命周期評價方法，以一款非插電式混合動力汽車為研究對象，從制造、使用、報廢3個階段進行了全生命周期評價，結果表明，與傳統燃油汽車相比較，可節省資源28.9%、減少污染35.16%。此外，對資源消耗以及環境影響中的關鍵因子進行了敏感性分析，敏感性分析結果表明，再生材料的使用對降低混合動力汽車制造過程資源消耗與環境影響有積極作用。綜上所述，目前全生命周期評價方法在汽車上的應用已經越來越廣泛，尤其是在新能源汽車領域，隨著《節能與新能源汽車技術路線圖》的，我國對于汽車的節能減排效果更加重視。因此，本文在Gabi軟件基礎上，針對目前市場上典型的增程式電動汽車車型做一個全面系統性的評價，從而對增程式電動汽車的節能減排效果有一個全面的認識。

2目標與范圍

2.1評價對象

本次評價的目的在于運用全生命周期評價的方法，對增程式電動汽車進行整個生命周期科學性的評價，本次以市場上的雪佛蘭Volt增程式電動汽車為研究對象，計算其全生命周期的節能減排效果，以期對于增程式電動汽車節能減排效果有一個全面的認識。該車詳細的規格參數如表1所示，該車的功能單位選取為在中國道路行駛150,000km。

2.2系統邊界

系統邊界限定為四個生命周期階段：原材料獲取階段、零部件制造裝配階段、整車運行使用階段、報廢回收階段。所研究的能源消耗為：原油、原煤和天然氣。對于排放物，僅研究CO2,CO,NOx,SOx,NMVOC,CH4,PM10、PM2.5。系統邊界如圖1所示。

3清單分析與模型構建

本次在模型構建時采用的是德國斯圖加特聚合物測試與科學研究所和PE公司共同研發的生命周期評價專門評價軟件—Gabi。根據系統邊界，清單分析從原材料獲取階段、零部件制造裝配階段、整車運行使用階段、報廢回收階段四個階段進行，各自建立方案模型，最后將四個階段模型進行連接，從而得到整車全生命周期的評價模型。各個階段具體模型如圖2-5所示，整個階段模型如圖6所示。

4評價結果與解釋

4.1評價結果

基于CML2001生命周期評價方法，將能源消耗分為兩類:礦產資源消耗潛值（ADPelements）、化石能源消耗潛值(ADPfossil），將環境影響類型劃分為5類：全球變暖潛值（GWP）、酸化潛值（AP）、水體富營養化潛值（EP）、光化學煙霧潛值（POCP）和臭氧層損耗潛值（ODP）。本文的特征化分析運用GaBi軟件完成，此外，為了對比分析各個環境影響，運用CML2001方法對上述5中環境影響類型做歸一化和量化處理，歸一化基準值來自于Gabi軟件庫，權重值來自于參考文獻[10]，具體數值如表2-3所示。

4.2結果解釋

（1）能源消耗分析由圖可知，礦產資源消耗最多的是在原材料獲取階段，主要是因為各種車用原材料的獲取需要大量的礦產資源作為物質前提；化石能源消耗最多的是在運行使用階段，這主要是因為汽車在整個使用階段消耗了大量的汽油和電能，此外回收階段產生了明顯的正效益，因此，報廢回收對汽車的節能減排意義重大。（2）環境排放影響分析由圖可知，增程式電動汽車四個階段的五種環境影響類型由大到小的順序依次為：全球變暖潛值GWP（占比56.5%）、酸化潛值AP（占比26.4%）、光化學煙霧潛值POCP（占比15.6%）、水體富營養化潛值EP（1.45%）、臭氧層耗竭潛值ODP（0.05%）。環境影響主要集中在使用階段，其次是原材料獲取階段。在使用階段，全球變暖潛值（GWP）、酸化（AP）和光化學煙霧潛值（POCP）是主要的環境影響，全球變暖潛值（GWP）主要是因為在使用階段產生了大量的CO2，而CO2主要來自汽車燃料燃燒，因此，減少汽油燃燒和電力生產過程的溫室氣體排放是十分必要的。

5結論

通過對增程式電動轎車全生命周期節能減排效果進行評價，得出以下結論：（1）增程式電動轎車在運行使用階段的環境影響最大。一方面是由于增程器的使用，汽油燃燒產生的CO2直接排放到空氣中，對溫室效應產生了直接影響，其次是因為我國電能結構不清潔，未來我國電能結構調整后，能耗和碳排放將進一步降低。但在節能效果方面優勢明顯，主要是由于增程式電動轎車搭載小型發動機，且發動機可以一直工作在最優轉速范圍內，燃油利用率高，在電池SOC較高時，還可采用純電行駛，進一步達到了節能的效果。（2）增程式電動轎車在原材料獲取階段的礦產資源消耗最大。主要是其搭載的增程器組（發動機+發電機）、動力電池以及各大主要總成部件，需要大量的金屬礦產資源作為基礎，此外礦產資源的開采碳排放強度較高。因此，對汽車進行輕量化設計至關重要。（3）增程式電動轎車在報廢回收階段的礦產資源的消耗、化石能源的消耗以及環境排放方面均產生了一定正效益，對減少碳排放有利，因此，報廢回收對汽車減少碳排放至關重要。

參考文獻

[7]范軍鋒,何健,周鋒,黃偉科,周慶偉.基于全生命周期的新能源汽車環境影響評估[J].上海汽車,2008(06):5-7+17.

[8]楊茹,馮超,張耀偉,馬曉茜,吳婕,陳昱萌.混合動力汽車的全生命周期評價[J].新能源進展,2014,2(02):151-156.

[9]GB/T24020-2000,環境管理-環境標志和聲明.通用原則[S].

[10]李娟.純電動汽車與燃油汽車動力系統生命周期評價與分析[D].湖南大學,2015.

作者：方海峰 陳軼嵩 許海波 單位：天津大學