1、第 37 卷第 2 期干旱区资源与环境Vol 37No 22023 年 2 月Journal of Arid Land esources and EnvironmentFeb 2023文章编号:1003 7578(2023)02 026 08doi:1013448/j cnki jalre2023031基于生命周期的中国共享电单车温室气体减排研究*朱震，卢春天(西安交通大学人文社会科学学院，西安 710049)提要:共享电单车已被广泛认为可有效实现绿色低碳和节能减排。基于生命周期视角，共享电单车在生产、使用、维护和废弃处理等阶段均涉及物质能源消耗和废弃排放，亟需讨论共享电单车是否真正绿色。为此
2、，文中构建了共享电单车生命周期温室气体排放评估模型，对共享电单车在生命周期各阶段温室气体排放展开定量评估，探究影响共享电单车生命周期温室气体排放的主要参数和关键变量，最终得出共享电单车生命周期温室气体净排放量和净零排放阈值，并对中国共享电单车的温室气体减排贡献进行了合理预测，最后提出实现共享电单车绿色可持续发展的对策建议。关键词:共享电单车;温室气体减排;生命周期;能源消耗中图分类号:X321;U121文献标识码:A交通是能源消耗和温室气体排放的重要来源，也是缓解城市环境污染、促进可持续发展的关键领域1。交通部门亟需构建绿色交通体系，实现低碳发展转型2。近年来，继共享单车模式后，共享电单车因其
3、在速度、行程距离等方面的优势，已在中国多地快速兴起3。共享电单车有助于缓解城市交通拥堵，实现节能减排已成为各方共识。然而，基于生命周期角度，产品生命周期中的某一环节或某一污染物的零排放并不等同于绿色低碳。共享电单车在原材料提取、加工、生产、运输、运营、调度、维护、回收及废弃处理等环节均涉及物质能源消耗和废弃物排放，亟待讨论共享电单车是否真正绿色。现有研究主要聚焦于评估与使用电动自行车的相关环境效益，且国内研究较为匮乏，主要讨论了共享电单车作为共享骑乘系统的可行性、成本和碳效益4，电动自行车与其他交通工具对实现温室气体减排的对比分析5，电动自行车的引入对城市和地区实现气候目标的影响6，以及不同用
4、户群体从其他交通方式转向电动自行车的减排效应7。尚无文献基于生命周期视角对共享电单车生命周期各阶段温室气体排放展开评估。在环境影响评价中，定量评估工具尚未得到广泛应用，主要包括投入产出模型(IO)8、物质流分析(MFA)9 及生命周期评估(LCA)10 等。生命周期评估(LCA)的优势在于依据大量数据分析产品系统从原材料开采、生产、使用和最终回收等生命周期各阶段导致的不同类型的环境影响11，规避了技术方案迭代过程中资源环境影响在不同阶段、不同类型之间的转移12。目前，生命周期评估(LCA)虽已广泛应用于评估自行车的环境影响(经典自行车13、电动自行车14、共享单车15 等)，但尚未有研究基于生
5、命周期视角对影响共享电单车生命周期温室气体排放的主要参数和关键变量进行有效识别，共享电单车可持续发展的具体路径亟需进一步探讨。因此，对中国共享电单车展开生命周期评估，对交通部门加快绿色低碳转型，助力实现“双碳”目标具有重要意义。1研究设计文中研究基于 ISO 1404016 和 PAS 2050:2011 商品和服务的生命周期温室气体排放评价规范，遵*收稿日期:2022 9 14;修回日期:2022 10 6。作者简介:朱震(1990 )，男，汉族，山东潍坊人，博士研究生，研究方向:共享交通与可持续发展、资源环境经济与政策等。E mail:vic z zhu foxmail com通讯作者:卢
6、春天(1978 )，男，汉族，福建龙岩人，教授，博导，研究方向:资源环境经济与政策、环境社会治理等。E mail:luchuntian xjtu edu cn丁新科:出行越绿色，生活越美好，光明网，2021 07 14。https:/m gmw cn/2021 07/14/content_1302405162 htm循“目标与范围 清单分析 影响评估 结果解释”的评估链条，探析共享电单车生命周期内的环境影响。目前，以美团电单车为代表的铅酸电池型共享电单车占据了近 63 3%的市场份额，因此文中以美团电单车作为研究对象，数据来源包含来自 256 个城市的美团电单车运营数据。1 1目标与范围定义文
7、中选择的功能单位是共享电单车将一名乘客运送一公里，即“乘客/公里(pkm)”，根据全球变暖潜能值(GWP)将温室气体(CO2、CH4、N2O 等)统一按二氧化碳当量(CO2 eq)进行处理。共享电单车生命周期长度为 3 年。共享电单车的生命周期可分为 3 个阶段:生产阶段、运营阶段和废弃阶段，具体分为 4 个部分:生产部分、使用部分、维护部分和处理部分。根据数据的可用性和连续性，系统边界是将共享电单车的每个零部件运入组装厂到共享电单车废弃处理所产生的温室气体(图 1)。图 1共享电单车生命周期过程和系统边界Figure 1 Process of life cycle and system bo
8、undaries of shared motorcycles1 2生命周期影响评估1 2 1生产部分温室气体排放核算共享电单车的生产过程主要包含 4 个步骤:原材料生产、框架喷涂、零部件组装、产品运输。根据 PAS2050 和中国产品全生命周期温室气体排放系数库(CPCD)可得共享电单车生产部分各类原材料温室气体排放量公式:PPE=n1ECn*EFn(1)PPE:共享电单车生产部分温室气体排放量;ECn:共享电单车生产部分第 n 类原材料的消耗量;EFn:共享电单车生产部分第 n 类原材料的排放因子。1 2 2使用部分温室气体排放核算72第 2 期朱震等基于生命周期的中国共享电单车温室气体减排
9、研究Leadleo:2021 年中国共享电单车行业研究，2021 05 03。https:/www leadleo comSPI:2020 年共享电单车行业调研报告，2021 01 28。https:/www qdyj8 com ZW0根据交通出行场景，共享电单车可替代出租车、私家车、公交车、自行车等 11 种出行方式。结合国家核证自愿减排量(CCE)方法学，可得共享电单车使用部分温室气体排放量公式:UPE=EFSEB*DISavg(2)EFSEB=ni(Ti*TFi)0 53H(3)UPE:共享电单车使用部分温室气体排放量;EFSEB:共享电单车的温室气体排放因子;DISavg:共享电单车每
10、次平均行驶距离;Ti:替代出行方式 i 的用户比例;TFi:出行方式 i 的排放因子;H:共享电单车每公里平均耗电量。2020 年中国电网的平均排放因子为 0 53kg CO2 eq/kWh(CCG，2022)。1 2 3维护部分温室气体排放核算共享电单车维护部分包含车辆调度、维修及动力电池更换。共享电单车调度员和换电员使用小型货车和电动三轮车在停靠站点间进行车辆调度和电池更换。维修保养包括车辆体检、油液更换、故障修理和车辆清洁等，由于维修保养的复杂性、偶发性及数据收集的困难，只将共享电单车维护期间零部件更换纳入温室气体排放核算公式:OPE=PE+MPE(4)PE=EFday*Tl(5)MPE
11、=m1ECm*EFm*MEm(6)OPE:共享电单车维护部分温室气体排放量;PE:共享电单车调度的温室气体排放量;MPE:共享电单车维修保养的温室气体排放量;EFday:平均每辆共享电单车每天调度产生的温室气体排放量;Tl:共享电单车的生命周期长度，即 3 年;MEm:共享电单车第 m 类部件的维修率。1 2 4处理部分温室气体排放核算废弃的共享电单车分为可回收部分和不可回收部分。可回收部分由再生资源回收企业进行拆解回收，不可回收部分有两种不同的处理途径:焚烧和自然降解，分别构建两种处理场景。场景 1:共享电单车的不可回收部分作为城市生活垃圾用于焚烧发电。可回收部分主要包括车架、电机、电池单元
12、以及其他金属部件。根据城市生活垃圾焚烧温室气体排放计算标准，可得场景 1 的温室气体排放量公式:DPEH1=niMSWi*EFi(7)DPEH1:场景 1 的温室气体排放量;MSWi:第 i 类零部件作为城市生活垃圾的重量;EFi:第 i 类零部件作为城市生活垃圾的排放因子。场景 2:共享电单车的不可回收部分在垃圾填埋场堆放、填埋并进行自然降解，涉及起重机、叉车等重型机械设备的调度、运输及产生的温室气体。依据共享电单车不可回收部件的材料特性核算场景 2 的温室气体排放量公式:DPEH2=njMSWj*EFj(8)DPEH2:场景 2 的温室气体排放量;MSWj:第 j 类不可回收部件的重量;E
13、Fj:第 j 类不可回收部件降解的排放因子。根据住建部 生活垃圾填埋场无害化评价标准(CJJ/T107 2019)和 PAS 2050 延迟排放加权系数，得加权平均时间的加权系数公式:NDWTc=100i=1Xi(100 i)100(9)NDWTc:自然降解温室气体排放加权平均时间的加权系数;Xi:第 i 年排放量占总排放量的比例，此处取 1/10，即 0 1;i:发生排放的第 i 年。100 年评估周期内，共享电单车不可回收部分产生温室气体排放的平均时间公式:TET=DPEH2*NDWTc(10)1 2 5生命周期温室气体净排放核算LPEHi=PPE+UPE+OPE+DPEHi(11)LPE
14、Hi:共享电单车生命周期温室气体净排放量。1 3数据来源共享电单车温室气体排放生命周期评估需要四部分数据(表 1)。82干旱区资源与环境第 37 卷表 1 主要数据来源Table 1 The main data source of this paper类别数据来源数据内容生产部分新日股份G force 车行新国标电单车生产所需的零部件和能源消耗谷歌地图生产基地至共享电单车运营城市的运输距离使用部分美团电单车运营平台共享电单车每次使用的骑行距离、日周转率文中研究调查问卷共享电单车对其他出行方式的替代情况GB50157 201317、GB19578 202118 部分交通工具排放因子实测GBT36
15、944 201819 48 V 20 Ah 电池充电效率核算维护部分美团电单车维修人员共享电单车零部件故障率美团电单车调度人员共享电单车搬运、投放和换电情况GB50688 201120 C、D 类城市主干道平均车速处理部分谷歌地图再生资源回收公司至垃圾焚烧厂与垃圾填埋场的距离CJJ17 200421 垃圾填埋场与城市建成区的距离2清单分析2 1确定排放因子类型与来源确定各类原材料和能源消耗所涉及的排放因子类型与来源(表 2)。2 2生产部分温室气体排放量共享电单车主要包括电单车系统和技术产品系统(主板、芯片等)。由于技术产品系统重量较小，并可回收利用，因此只将共享电单车零部件生产纳入温室气体排
16、放核算范围。一辆共享电单车总重约 51 102kg(表 3)，其他辅料(润滑剂、油漆等)当分配到一辆电单车上时消耗极少，故略去。目前共享电单车的主要市场集中于三四线城市，假设大型柴油货车一次可将 100 辆共享电单车从产地运至最近的运营城市，根据地图测距，平均每辆共享电单车的运表 2 各类排放因子类型与来源Table 2 Types and sources of emission factors类别排放因子单位来源钢铁23000t CO2 eq/tCPCD轮胎27300t CO2 eq/tCPCD铝合金183000t CO2 eq/tCPCD汽油02850kg CO2/kmEFDB柴油06026kg CO2 eq/(tkm)CPCD纸01400t CO2 eq/tCPCD铅酸电池01100kg CO2 eq/kgCPCD小型货车00830kg CO2 eq/(tkm)Carbonstop电动三轮车00810kg CO2 eq/kmCPCD生活垃圾焚烧1243000kg CO2 eq/tCPCD自然降解158000%(by weight)EFDB自然降解(塑料)01300kg CH4/k
