1、第 12 卷 第 3 期2023 年 3 月Vol.12 No.3Mar.2023储能科学与技术Energy Storage Science and Technology电动汽车全生命周期碳排放康小平1，聂慧慧2，郜敏1，吴凤彪1,3（1山西能源学院，山西 晋中 030604；2太原理工大学；3太原科技大学，山西 太原 030024）摘要：汽车全生命周期的碳排放规律是研究汽车碳减排路径的必要条件。为获得电动汽车全生命周期碳排放规律，利用碳排放因子法建立了从材料获取到整车生产，再到使用、回收再利用的碳排放计算模型。以比亚迪E6汽车为例，依据2021年电力结构数据对其全生命周期碳排放计算，从生命周
2、期的不同阶段、整车组成部件和材料的角度分析了碳排放特点，并分析了动力电池回收再利用技术和电力结构的碳减排潜力。结果显示：使用阶段碳排放占比最高，达到88.4%，其次是材料获取阶段，碳排放占7.8%，回收再利用阶段碳排放为负值，产生正效益；能有效回收再利用的核减碳排放量，核减量占总碳排放量22.1%，动力电池采用梯次利用技术再利用率最高，使动力电池在材料获取阶段碳排放占比下降到7.3%；碳排放量占比最大部件为车身，碳排放量占比最大材料为塑料；当电力结构中清洁能源占比达到67.5%，单车碳排放量是2021年排放量的54.6%；当电力结构中清洁能源占比达到96%，单车碳排放量是2021年排放量的20
3、.3%。研究结果为我国汽车碳减排政策制定和行业技术改进提供了科学依据。关键词：碳排放；碳排放因子；梯次利用；回收再利用技术doi：10.19799/ki.2095-4239.2022.0618 中图分类号：X 828 文献标志码：A 文章编号：2095-4239（2023）03-976-09Research on carbon emission of electric vehicle in its life cycleKANG Xiaoping1,NIE Huihui2,GAO Min1,WU Fengbiao1,3(1Shanxi Institute of Energy,Jinzhong 0
4、30604,Shanxi,China;2Taiyuan University of Technology;3Taiyuan University of Science and Technology,Taiyuan 030024,Shanxi,China)Abstract:To explore the method of reducing automobile carbon emissions,it is vital to understand the carbon emission law of automobiles over their whole life cycle.To obtain
5、 the carbon emission law of electric vehicles in the whole life cycle,a carbon emission calculation model from material acquisition to vehicle production,use,recycling,and reuse is established by using the carbon emission factor method.The carbon emission of a BYD E6 car,for instance,is calculated u
6、sing data on power structures from 2021,and the characteristics of carbon emissions are examined from the perspectives of various life cycle stages,vehicle components,and materials,as well as the potential for carbon emission reduction offered by power battery recycling technology and power structur
7、e.The results demonstrate that:the proportion of carbon emissions in the use stage is the highest,reaching 88.4%,followed by the material acquisition stage,accounting for 7.8%,and the carbon emissions in the recycling and reuse stage are negative,leading to positive benefits;Recovery and reuse can e
8、ffectively reduce carbon emissions,accounting for 22.1%of the total carbon emissions,The power 储能技术经济性分析收稿日期：2022-10-20；修改稿日期：2022-11-09。基金项目：山西省科技平台项目“山西省新能源车辆工程技术研究中心”（201805D121006），山西省面上自然科学基金资助项目（201901D111238）。第一作者：康小平（1985），男，硕士，讲师，研究方向新能源汽车技术，E-mail：；通讯作者：吴凤彪，博士，副教授，研究方向为特种车辆，E-mail：。第 3 期康小
9、平等：电动汽车全生命周期碳排放battery adopting echelon utilization technology shows the highest reuse rate,which reduces the carbon emission proportion of the power battery to 7.3%at the material acquisition stage;When the proportion of clean energy in the power structure reaches 67.5%,the carbon emissions of the
10、single vehicle will be 54.6%of the emissions in 2021;When the proportion of clean energy in the power structure reaches 96%,the carbon emissions of the single vehicle will be 20.3%of the emissions in 2021.The research findings give Chinas policy on reducing carbon emissions from cars and industry te
11、chnology a scientific foundation.Keywords:carbon emission;carbon emission factor;echelon utilization;recycling technology近年来温室气体造成全球气候变暖的问题备受关注1，低碳化已成为全球共识。我国明确提出“碳达峰”和“碳中和”的双碳目标2，并将其纳入生态文明建设整体布局3。截至2022年我国电动汽车保有量达到1045万辆，同比增长63%，根据工信部发布的新能源汽车产业发展规划(20212035年)4，我国电动汽车将迎来高速增长阶段，保有量将持续增大。通过建立电动汽车全生命周期
12、的碳排放模型，研究其生命周期的碳排放规律，识别影响碳排放的关键因素，对制定电动汽车碳减排路径具有重要意义。近年来国内外学者对电动汽车的排放问题展开了诸多研究。Tagliaferri等5基于欧洲研究背景，应用生命周期评价方法分析比较电动汽车和燃油汽车在制造、使用和回收阶段的环境排放特点，结果显示电动汽车碳排放主要来自汽车制造，使用阶段电动汽车碳排放低于燃油汽车。Stasinopoulos等6应用生命周期评价方法对澳大利亚电动汽车生命周期温室气体排放进行研究，结果表明动力电池使电动汽车温室气体排放更多，使用阶段温室气体的排放取决于能源技术、驾驶强度及寿命等因素。国外研究以国外能源结构和碳排放数据为
13、基础，碳排放规律和影响碳排放因素与我国不同。国内学者欧训民等7运用Tsinghua-CA3EM模型中的能耗及污染物排放模块对不同煤电技术情境下电动汽车使用阶段燃料获取和碳排放进行研究，认为相对传统燃油汽车，电动汽车路线的减排优势明显。黄颖等8为降低传统碳排放模型中系统边界截断误差的影响，采用EIO-LCA模型对电动轿车燃料周期的温室气体排放量进行计算，并认为使用阶段影响碳排放的因素有电力、热力的生产和供应与煤炭开采和洗选业。施晓清等9基于燃料生命周期理论，在电动汽车碳排放模型中考虑了电力生产、运输和使用过程中的损耗，计算中引进了输电效率、充电效率，提高了模型的准确性和科学性，对北京市电动汽车碳
14、排放影响因素进行了分析。王恩慈等10利用美国阿贡国家实验室提出的GREET模型，以不同能源结构和电力结构的国家对电动汽车在使用阶段碳排放进行研究，结果表明电动汽车更适合于新能源比例高的国家。赵振家等11通过对汽车企业生产制造过程的耗能统计，提出了整车生产阶段碳排放计算方法，分析了汽车整车企业各环节的能源消耗和碳排放特点。国内学者研究都聚焦于汽车使用过程中燃料生命周期和整车生产的碳排放研究。综上，现阶段国内外对电动汽车材料获取和汽车报废回收再利用阶段的碳排放研究较少，没有建立基于我国电动汽车全生命周期碳排放计算模型。针对上述问题，本研究将电动汽车生命周期分为材料获取、整车生产、使用和回收再利用四
15、个阶段，利用碳排放因子法建立了适用于我国实际情况的电动汽车全生命周期碳排放计算模型。并以比亚迪E6汽车为例对电动汽车的生命周期碳排放规律及影响因素进行了研究。1 生命周期评价方法生命周期评价(life cycle assessment，LCA)是对一个产品或工艺过程整个生命周期内的直接和间接环境影响的分析，LCA研究强调贯穿于从原材料获取、生产、使用，直至产品生命结束后回收与利用的产品生命周期的环境因素和潜在的环境影响12。它首先辨识和量化整个生命周期过程中物质和能量的消耗以及环境排放，然后评价这些消耗和释放对环境的影响，最后提出改进建议和措施来减少这些影响。图1为LCA思想结构图。LCA的实
16、施步骤包括目标和范围确定、清单分9772023 年第 12 卷储能科学与技术析、影响评价和结果分析四个部分。图2为LCA实施步骤图。2 目标和范围确定本研究的对象为电动汽车全生命周期的碳排放规律及影响碳排放的关键因素。数据清单为电动汽车全生命周期中物质与能源输入，评价对象为电动汽车生命周期中的碳排放量。依据汽车全生命周期中不同环节将其分为材料获取、整车生产、使用和回收再利用四个阶段。材料获取阶段指从矿山资源到车用材料，再到车用部件的生产过程；整车生产阶段是指整车生产中冲压、焊接、喷涂及总装过程；使用阶段是指汽车投入使用到汽车报废的过程，包括汽车维护；汽车回收再利用阶段是指汽车报废后按照一定工艺对车体和动力电池回收，并投入下一次循环利用的过程。图3为汽车全生命周期的碳排放系统边界。3 单车碳排放模型电动汽车全生命周期总碳排放量为四个阶段的碳排放量的和，图4为电动汽车碳排放量计算流程图，其碳排计算模型如下：Ct=CMA+CVM+CUSE+CREC(1)其中，Ct为全生命周期的碳排放量，单位kg(CO2)；CMA、CVM、CUSE和CREC分别为材料获取、图1LCA思想框架图Fig.1LCA
