电动汽车全生命周期环境影响评价论文.docx
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电动汽车全生命周期环境影响评价论文
XX大学XX学院
毕业论文
题目电动汽车的全生命周期评价
姓名__
学号___
专 业______
指导教师__
二○一五年月
毕业论文原创性声明
本人郑重声明：
所呈交的毕业论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。
除了文中特别加以标注引用的内容外，本毕业论文不包括任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。
本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。
作者签名：
2015年月日
毕业论文版权使用授权书
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2、不保密囗。
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作者签名：
20年月日
导师签名：
20年月日
电动汽车的全生命周期环境影响评价
摘要：
在世界性的环境污染严重的今天，以环境保护为目的的科技创新技术日益发展，成为世界的共识。
电动汽车应运而生。
本文通过对电动汽车的全生命周期的评价分析，从电动汽车的每一个生命阶段的能源消耗情况和污染气体的排放情况的环境清单的出发，通过比对分析，发现，电动汽车对环境的影响更小，更符合当代社会对发展绿色、可持续经济的要求，有利于人们生活质量的提高和改善。
关键词：
电动汽车全生命周期评价环境影响
Lifecycleenvironmentalimpactassessmentofelectricvehicle
Abstract：
Intheworldofseriouspollutionoftheenvironmenttoday,toenvironmentalprotectionastheincreasingdevelopmentofscienceandtechnologyinnovationandtechnologytobecometheconsensusoftheworld.Electricvehiclesareborn.Inthispaper,throughtheanalysisofelectricvehiclesthroughoutthewholelifecycle,theemissionsituationofconsumptionandpollutiongasfromtheelectriccarofeachlifestageenergyenvironmentliststarting,throughthecomparison,foundthattheelectriccar'simpactontheenvironmentofsmaller,moreaccordwiththecontemporarysocietyonthedevelopmentofgreenandsustainableeconomyrequirements,isconducivetotheimprovementofpeople'slivesandimprove.
Keywords:
ElectricvehicleLifecycleassessmentEnvironmentalimpact
1．5.1LAC国外研究现状8
1.6研究方法11
4.3电动汽车燃料周期分析29
论题：
电动汽车的全生命周期环境影响评价
1绪论
1.1研究背景
现代文明发展到今天，汽车目前已经成为人类不可缺少的交通运输工具之一。
自1886年第一辆汽 车诞生以来，汽车给人们的生活和工作带来了极大的便利，且也已经发展成为近现代物质文明的支柱之一。
但是，我们也应该看到，在汽车产业高速发展、汽车产量和保有量不断增加的同时，汽车也带来了相应的大气污染，即汽车尾气污染。
1943年，在美国的洛杉矶市，250万辆汽车每天大约燃烧掉1100吨汽油。
汽油燃烧后所排放的污染物产生的酸雨和光化烟雾，破坏臭氧层，汽车排放的氮氧化物在空气中进一步反应，形成淡蓝色的光化学烟雾，该浅蓝色的烟雾使该市大部分市民患了红眼、头疼病。
后来人们称这种污染为光化学烟雾。
1955年和1970年洛杉矶又两度发生光化学烟雾事件，前者有400多人因五官中毒、呼吸衰竭而死亡，后者使全市四分之三的人患病。
这就是在历史上被称为“世界八大公害”和“20世纪十大环境公害”之一的洛杉矶光化学烟雾事件。
也正是这些事件使人们深刻认识到了汽车尾气的危害性。
在我国大中型城市，汽车尾气排放已成为主要的大气污染源。
有资料表明，上海市的汽车总量只相当于日本东京的1/12，但空气中主要由汽车排放的CO、HC和NOx的总量却基本相同。
目前我国在用汽车量有1300多万辆，然而随着经济的迅速发展和社会需要的增加，在今后10～15年内，中国汽车保有量将以年均9%的速度增长。
由此可见，减少汽车尾气排放物的紧迫性。
治理汽车尾气主要有三种途径，第一，改善现有的汽车动力装置和燃油质量。
采用设计优良的发动机、改善燃烧室结构、采用新材料、提高燃油质量等都能使汽车排气污染减少，但是不能达到“零排放”。
第二，也是目前广泛采用的适用于大量在用车和新车的净化技术。
是采用一些先进的机外净化技术对汽车产生的废气进行净化以减少污染，此途径也不能达到“零污染”。
第三，也是最根本和最终的途径，改变汽车的动力。
如开发电动汽车及代用燃料汽车，此途径使汽车根本不产生只产生很少的污染气体。
电动汽车是指全部或部分由电机驱动的汽车，目前主要指纯电动汽车、混合动力电动汽车和燃料电池汽车三大类型。
与传统汽车相比，电动汽车以车载电源为动力，用电机驱动车轮行使，无需燃烧燃料，加快电动汽车产业的发展不仅有利于我国能源结构的调整，而且能大幅减少汽车尾气带来的环境污染问题。
1.2研究目的
气候变化、能源危机和环境问题是人类社会共同面对的长期问题，交通运输领域的温室气体排放、能源消耗和尾气排放三大问题是否有效解决直接影响人类共同问题能够有效解决，为此，全球主要国家政府、组织、汽车生产商、能源供应商、风险投资企业共同行动起来，推动全球汽车工业产业结构升级和动力系统电动化战略转型，促进具有多层次结构的电动汽车社会基础产业形成和相应的政策、组织保障体系建设，助推可持续发展电动汽车社会的形成。
电动汽车的使用不仅能够提高能源利用效率，而且能有效地减少污染物的排放，提高环境质量[2]。
电动汽车本身不会排放大气污染物，按其所消耗的电能换算成发电厂的排放，除硫的氧化物和粉尘外，其他污染物均明显减少。
从碳排放的综合治理角度来讲，电动汽车相对于传统汽车是将污染物从数量众多的污染源转移到了数量有限的电力生产的固定污染源，非常便于对污染物的集中治理。
电动汽车作为一种新型产品，尚未大量进入人们的日常生活中，人们对其的认识仅停留在媒体宣传的基础上，目前缺乏令人信服的详细数据来说明电动汽车在节能减排方面的优越性，本文主要通过论述电动汽车全生命周期内各个阶段对环境的各要素产生的影响，量化说明电动汽车的环保性能，并与传统的燃油汽车对环境的影响进行比较，找出电动汽车全生命周期内相对减排的相关因素。
1.3研究意义
本文以全生命周期理论为基础，通过查阅相关数据，并对这些数据的真实性进行甄别后对电动汽车从生产、使用到报废的全生命周期过程内对水、气、声、生态和固废环境进行了全面的分析，得出电动汽车全生命周期内的环境影响评价结果及解释，进而给出改进建议和后续的研究方向。
并将电动汽车与传统燃油汽车队环境造成的影响进行对比。
结果表明，电动汽车在全生命周期过程中对环境造成的影响小于内燃机，且电动汽车产生的环境可进行集中治理，在可持续发展的理念下，政府应大力推动电动汽车产业的发展。
[8]
1.4我国电动汽车的发展现状及前景
现在电动车已经开始初步进入市场，在未来的20年里，纯电动车、混合式电动车和燃料电池电动车市场份额将以稳定的速度增加，而燃油汽车的市场份额从现在开始将会逐渐减少。
在中国，电动车更有着独特的市场。
中国的大城市普遍存在着十分严重的交通问题和空气污染问题，这些城市人口稠密，道路狭窄：
因此，作为一种小型、中速和短途的日常交通工具，电动车是十分理想的，电动车在中国有很好的发展条件和广阔的应用前景。
现在中国已经制定通过了13项电动车标准，5种电动车用电池、3种电动车电机驱动系统，相应的电动车样车也已正在研制当中，可以预期电动车的研制和开发将会很快取得一批重要成果，为电动车在中国的推广应用，减少空气污染发挥重要的推动作用。
另一方面，中国正在研讨《电动汽车科技发展“十二五”专项规划（草案）》，规划的总体目标是全面掌握电动汽车的核心技术，培育自主研发能力，发挥市场和资源优势，形成有较强竞争力的电动汽车以及关键零部件工业体系，筹建电动汽车充电站、加氢站等基础设施，满足电动汽车产业化发展需求。
1.5汽车领域全生命周期评价的相关研究现状
1.5.1LCA国外研究现状
1991年，MarkA.Delucchi[2]以美国为背景从原料生产和运输、燃料生产和运输到燃料在车上使用的整个燃料周期以及车辆制造（材料加工和装配）等环节分析了不同燃料和运输模式的温室气体排放。
该研究发现，汽车使用以煤为原料的燃料时生命周期的温室气体排放通常会增加;纯电动汽车和燃料电池汽车的动力源来自太阳能和核能时，可以极大地降低温室气体排放。
1994年，RussellS.Cohn[3]以美国为背景运用生命周期框架建立了电动汽车从原材料开采、车辆制造、装配到寿命末端车辆报废处理的整个车辆周期和车辆行驶阶段的成本、排放和能源消耗模型。
研究发现，与传统汽油汽车和超低排放汽车相比，电动汽车产生的CO、HC、NOx和CO2排放量最低，但其成本、能耗以及产生的PM和硫排放是最高的。
1996年，ElinEriksson等[4]以瑞典为背景从生命周期角度分析公路交通部门的不可再生燃料消耗、电力消耗和气体排放三方面的环境影响，包括燃料生产、燃料在行驶过程燃烧、车辆的制造和维护以及使用后的处理等环节。
该研究发现，公路运输的环境影响主要来自车辆生产、维护和报废处理环节，该结果对于乘用车尤为显著，卡车上述环节的环境影响相对乘用车低一些。
1996年，德国大众汽车公司首次对其生产的一款Golf汽车进行了全生命周期能源消耗和排放分析[5]，包括车辆周期（包括材料生产、车辆制造、维护和车辆寿命末端粉碎）和燃料周期（包括原油开采、提炼运输、汽油/柴油燃烧以及废油处理）;该研究成为之后汽车生命周期评价研究的清单来源之一[6]。
此后，德国大众汽车公司对其投入市场的每款新车均发布了生命周期环境影响评价报告[7-12]。
2000年，麻省理工学院[5]对美国背景下5种车辆技术和3种燃料路线的全生命周期进行了评价，包括燃料周期（包括原料开采和运输、燃料生产和配送，以及车辆行驶阶段燃料消耗）和车辆周期（包括矿石开采、材料加工、车辆制造和配送、维护，以及末端回收处理）。
该研究表明，在所研究的各种技术路线中，搭载内燃机或燃料电池的混合动力汽车的全生命周期效率最高且排放最低;通常，搭载内燃机的HEV在温室气体排放、能源效率和汽车成本方面优于搭载燃料电池的HEV。
另外，如果未来对汽车温室气体排放限定地非常低，则由非化石能源（核能或太阳能）或碳固存的化石能源制取的氢和电能将是最好的“燃料”选择。
2001年，通用汽车公司[13-15]以美国为背景从油井-车轮对15种车辆技术和13种燃料路线的燃料周期能源消耗和温室气体排放进行了全面分析，该研究发现，在所研究的原油基燃料和天然气基燃料中，混合动力汽车（HEV）技术的燃料周期能源消耗最低，其中氢燃料电池HEV路线的温室气体排放最低，柴油HEV路线的温室气体排放最高。
西方发达国家对生命周期在汽车领域的研究，已经形成了一套完整的评价体系和方法;并且推出了20余种生命周期评价软件，使得生命周期评价过程具有更强的操作性。
其中，主要生命周期评价具有德国的Umberto、GaBi和Cumpan，英国的Boustead、LIMS和PEMS，瑞士的EcoPro，美国的Pre–LCA和GREET，荷兰的SimaPro以及韩国的Total等。
英国BousteadConsulting开发的BousteadModel是最早的生命周期评价工具之一，其包括约4000组单元数据，在汽车等复杂产品行业的应用较为广泛。
美国阿岗国家实验室开发的GREET系列软件，是一款专门针对交通部门车辆技术和燃料的生命周期评价软件，可以实现汽车全生命周期的能源消耗与气体排放评价，而被广泛应于汽车领域的生命周期评价研究。
在西方发达国家，生命周期环评报告已经成为众多汽车公司宣传旗下汽车先进技术的一种途径。
从2009年开始，戴姆勒公司发布其每款车型的环保证书[16-18]，主要涵盖汽车材料生产、车辆制造、车辆使用和生命末端报废回收等阶段的环境影响。
除德国大众汽车、美国通用汽车和德国戴姆勒公司外，德国宝马、瑞典沃尔沃、日本本田和丰田[19]等跨国汽车集团都对本公司的新车进行汽车生产、使用和回收等环节的生命周期研究，并且发布相关生命周期环境影响评价报告。
1.5.2LCA国内研究现状
我国对汽车领域的生命周期研究还处于起步阶段，且主要集中在车用燃料的生命周期研究，对车辆周期（包括车用材料生产、汽车制造、配送、维护以及报废处理环节）的研究近年来才受到关注。
1998年，由美国福特公司资助，我国各部委和清华大学等单位以我国为背景，对煤基代用燃料和传统汽油的生命周期进行了对比分析[20]，这是我国最早对汽车领域的生命周期研究，但该研究未具体分析各环节的影响情况，只是简单列出了系统评价指标，且未给出数据的来源。
该研究发现，在汽车运行周期内，没有一种煤基燃料的生命周期各方面均是最优的，即使是电力，其生命周期的排放也较高。
2003年，同济大学的黄志甲等[21]对比分析了汽车氢燃料和汽油燃料的生命周期能耗、温室气体排放和常规气体排放。
研究表明，氢燃料来源是影响燃料电池汽车燃料周期环境影响的关键，采用天然气和石脑油制氢可以使燃料电池燃料周期的环境排放低于汽油车。
2004年，同济大学的束庆[22]研究了以柴油和压缩天然气（CNG）为燃料的上海城市公交车燃料周期的资源、能源利用和排放情况。
研究表明，CNG公交车燃料周期的环境影响优于柴油公交车，汽车运行阶段的能耗和排放占燃料周期的绝大部分。
2006年，复旦大学的王寿兵等[23]运用生命周期评价方法从汽车制造、使用和回收阶段分析了国产桑塔纳2000轿车的环境影响，并对比分析了使用90#无铅汽油、液化石油气、液化天然气和乙醇汽油对环境造成的影响。
该研究发现，在所研究的汽车代用燃料中，使用液化天然气和乙醇汽油对环境的影响相对较小;且汽车回收利用过程的环境影响比汽车制造和使用阶段的低很多，但对汽车进行回收利用具有一定的能源效益。
2009年，清华大学的欧讯民等[24]对中国背景下六种生物燃料路线作为交通燃料时生命周期的能源消耗与温室气体排放情况进行了分析。
研究表明，只有麻风果制生物柴油、木薯制生物乙醇和地沟油制生物柴油三者生命周期的净能量产出结果为正，且木薯制生物乙醇生命周期的温室气体排放最低。
此后，欧讯民等[25]对比分析了煤制液体燃料和煤电驱动电动汽车燃料周期的温室气体排放情况。
2010年，重庆大学的艾江鸿等[26]分析了纯电动汽车全寿命周期的环境影响。
该研究简单给出了汽车生产阶段的能源消耗、SO2、PM和温室气体排放情况，而对于车辆使用和报废处理阶段的研究过于粗略，没有提供这两个阶段的环境影响清单。
综上可以看出，我国汽车领域的生命周期评价应用起步较晚，但是近年来汽车相关生命周期评价研究逐渐增多，但是研究体系的完整性与合理性较发达国家尚有一定的差距。
目前，我国汽车代用燃料方面的研究取得较大进展，但是对汽车周期（包括车辆制造、配送、维护和报废处理等）的研究较少且粗浅，不能形成完整的汽车全生命周期评价体系。
另外，我国汽车企业对全生命周期评价和绿色产品设计理念不够重视，尚未建立有效的能源流向、污染来源的记录系统。
1.6研究方法
1、通过分析电动汽车全生命周期的构成因素、与外界的关联程度，采用“Cradle-to-Grave”的方法建立电动汽车全生命周期评价模型;
2、采用PLCA和EIOLCA相结合的HLCA方法搜集、处理电动汽车全生命周期的关键输入参数;
3、采用质量和能量守恒方法，量化电动汽车燃料链的能源消耗与气体排放情况;
4、以燃料链为基础，采用内含能源和内含排放的方法，量化汽车材料生产阶段的能耗和排放;
5、对电动汽车全生命周期进行环境影响清单分析，并与传统内燃机汽车对比，分析电动汽车的能源与排放效益;
6、评价电动汽车全生命周期环境影响清单对自然界的影响效应，并进行敏感性因素分析。
2全生命周期评价理论
2.1全生命周期概念
全生命周期是交易理念的一种，具有很强的整体性、系统性。
全生命周期指的是在市场经济的条件下，以市场为基础的资源配置系统的一种降级的具有创新性的服务体系。
一种产品的全生命周期一般包括五个方面，分别是原材料的获取阶段、产品的制造生产阶段、运输和销售阶段、使用和维护阶段以及最后的废弃物回收阶段[5]。
这五个阶段环环相扣，循环往复。
有专业人士分析指出，通过熊彼特的创新理论可以得出，技术创新活动内涵丰富，其中不仅包括了科研攻关、引进新技术和新产品、二次开发中试等直接与技术相关的内容外，还包含了包括融资、评估评价、提升企业管理能力、市场开发在内的间接性与技术有关的部分。
所有的以上这些都需要强大的科技中介服务系统的支持，所以它在技术创新中是非常重要的。
这种技术交易虽然在不同的国家和地区有着不同的形式，但是其本质的内涵大致上还是一致的。
主要指的是技术交易中存在着的“机会决断、合作方案策划、谈判、项目建设、经营”这一整套的内容，这就是我们所说的——全生命周期理论。
在这个全生命周期的每一个阶段过程中，技术交易中的使用中介所提供的内容是不同的，它的内容主要根据每个阶段各自的特点以及该阶段需要主要解决的问题相关联。
它是用一种透明的方式来分析所产生的效果，并由此有基础进行进一步的讨论研究，发现其中存在的局限和问题，然后提出相应的解决办法的过程。
2..2全生命周期评价概述
全生命周期评价（LifeCycleAssessment），简称LAC。
它的应用历史大概可以追溯到十八世纪七十年代。
是由美国的可口可乐公司率先应用的，而且，通过LAC评估的使用，为改善环境做出了巨大的实际性贡献，引起了广泛的轰动，因而被不断地开发改进，充分发挥它的优点长处，为决策提供智力支持。
国际中对它的定义是，全生命周期评价是对一个产品系统（它指的是有某种特定的功能，并且还和能量、物质等息息相关的一系列操作过程的集合体）的生命周期中输入、输出和潜在环境营养的汇编和评价。
它的提出是出于现实社会发展所产生的大量的问题。
比如，自从工业革命以来，随着工业的普遍发展和对于经济利益的追求，工业生产和工业产品每天都会排放出大量的污染气体和污染物，导致了我们的生态环境不断的恶化，价值人类的自然界的不断破坏和大量的树木被砍伐，自然界对污染物的吸收和对环境的净化能力都远远不能满足对污染的情况的缓解状况，对社会和自然的破坏难以恢复。
所以，全生命周期评价应运而生，它的目的就是在于加强对环境的管理，减少人们对于资源的过多的不必要的消耗，以及希望通过该方式来对环境有一个更加全方位多层次的深入了解，减轻环境的污染情况，从而使人类社会可以达到一种可持续发展的良性循环，为我们的子孙后代造福。
它作为一个新型的、绿色健康的评价理念为全世界所普遍接受，并且日益重视对它的应用，将它应用于评价产品或者服务的相关环境因素和整个产品或者服务他自身的整个生命周期过程中的环境影响的这样一种工具。
生命周期评价不同于原始的环境影响的评价方法，他有自己独特的特点。
首先，生命周期评价是一个复杂的、涉及多个领域的新型评价方式，他其中会涉及到环境学、统计学、经济学、物理化学等等，还会与应用的工程技术、工艺流程、产品测试检验等很多手段。
所以是一个综合性非常强的学科。
其次，生命周期评价是一种面向产品系统（包括了原材料的开采冶炼、产品的生厂加工过程、产品的分销与售后的维修到最后废弃物的回炉焚烧或者再造等）的评价模式，它采用的是定量化的分析办法，保证了数据结论的科学性、准确性和全面性。
并且，通过对某产品进行全生命周期的评价，使得产品的排放清单中的个体都整合到了一起，而且最终的分析结果不会受到环境浓度或者排放的时间段等这些因素的影响，并且，他的评价单位一般都是非常细小的，所以，生命周期评价都是建立在质量负荷上面的。
当然，每一种评价方式都有它的局限性，生命周期评价方式也不例外。
生命周期评价缺少一些系统以外的信息。
LAC的研究可以再边界条件下进行计算，算出的结果是以前、现在和以后可能的全部的排放污染情况。
但是超出边界之后的外部信息同样会与环境有相互之间的影响、对生态系统有影响，这些部分还是需要环境风险评价系统来进行。
而且这种评价方式还有时间上的局限性。
以内他只是把收集到的所有数据的罗列，并没有进行排序分类。
还有，他的评价模型也存在着不足之处，可能影响分析的结果的准确性。
他的评价系统可能会造成预防原则潜在的冲突，发生严重的伤害，反而会使得环境恶化，成本升高。
全生命周期的评价方法的应用范围也非常的广泛。
可以用于评价一般的制造业中的产品，同样亦可以应用于第三产业中的服务系统。
LAC对产品的整个生命过程中对环境造成的所有影响进行评估，主要的评估流程是：
先收集整理出和该产品有关系的环境编目（指的是某件产品在他的整个从产生到消耗完成的过程中的能量流，它既包括了产品本身，也包括了生产该产品用到的资源数量以及使用完成后所产生的废物垃圾）的数据，然后根据一套专门的方法来进行计算，然后从几个方面（如对人的健康的影响、对资源的消耗以及生态环境等）来对该产品进行评价，用定量的方式来评价估计它给环境带来的负外部性影响。
然后来分析气造成环境负外部效应的原因，并尽可能的找到相应的解决方案的这样一个过程。
所以，由此可见，全生命周期评价与产品的环境编目数据息息相关。
因此，这也体现出了LAC评价体系的科学性和严谨性，它把抽象的事物具体化、数据化，从而保证了整个评估过程的客观科学。
下图为产品的全生命周期图[15]：
图2.1全寿命周期图
具体来说，全生命周期评价就是对产品的整个生命周期进行评价。
他的目的在于根据产品的数据清单的分析结果再来为该产品提供相应所需的材料，并对此造成的污染进行进一步的评估，这是相当困难的一个过程。
这一个全过程包括产品原材料的购买，产品的生产、消费和使用直到用完后的处理过程中，或者可以说是一个产品从原材料开始到他成为废弃物结束的这样一个持续并且环环相扣的总过程中，该商品对环境影响的这样一种评价方法。
它主要包括了四个步骤，分别是目标和范围定义、编目分析、环境影响评估以及解释。
并且在这个过程中还需要明确功能单位，因为它将直接影响评价的尺度，在制定它时需要考虑产品的试用期、效率和质量标准等。
同样数据质量也是一个重要的因素，数据质量的制定标准大致时要做到数据具有标准性、完整性、代表性、相容性以及可重复性。
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