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摘要：本文利用WTW方法构建了面向中长期的电动汽车燃料全生命周期常规大气污染物计算模型，并对纯电动汽车、插电式混合动力汽车和传统汽油车中长期不同电源结构下的常规大气污染物排放情况进行了计算和对比分析。计算结果显示，在当前的电源结构下，纯电动汽车和插电式混合动力汽车燃料全生命周期的VOCs、C0和HC 3种污染物的排放量低于传统汽油车，但NOx、SO2、PM10和PM2.54种污染物的排放量高于传统汽油车。未来在基准电源结构情景下，相比于同等数量的传统汽油车，电动汽车的规模化发展将有效减少VOCs、CO和HC排放，但会增加NOx、PM2.5、PM10和SO2排放。而在高比例可再生能源情景下，电动汽车常规大气污染物排放将在2035年左右达到峰值，2050年电动汽车的全部常规大气污染物排放均低于传统汽油车。 织梦好，好织梦

关键词：纯电动汽车；插电式混合动力汽车；污染物排放；WTW；全生命周期

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1 引言 copyright dedecms

当前，电动汽车（Electric Vehicle，EV）以其在行驶过程中的绿色、节能、环保、零排放等特点受到全社会的广泛关注，加快发展电动汽车已成为各地政府推进节能减排、实现经济转型升级的重要举措。电动汽车产业市场化进程不断加快，2015年电动汽车销量33.1万辆，同比增长3.4倍，其中纯电动汽车销售量24.78万辆，同比增长4.5倍；插电式混合动力汽车销售量8.36万辆，同比增长1.8倍[1]。但是，考虑到我国电源结构以煤为主，2015年发电结构中73％为火电[2]，上游电力生产过程中仍会产生大量的常规大气污染物排放，电动汽车是否真正减排，还需要对其全生命周期过程中的污染物排放情况进行深入研究。 copyright dedecms

目前，对我国车用燃料全生命周期评价的研究大多基于美国阿贡国家实验室（Argonne National Laboratory，简称ANL）的GREET模型[3-7]，但该模型的设计并非针对我国国情，我国的能源结构、原材料开采、工业技术、污染物治理等均与国际水平有较大差异。欧训民等利用其自主开发的Tinghua-CA3EM模型对车用替代燃料生命周期的温室气体排放情况进行了评价研究，但对常规污染物的排放情况研究较少。本文基于国内的技术水平、生产效率和环境，利用从油井到车轮全生命周期评价（Well-to-Wheel，简称WTW）方法，构建了面向中长期的私人电动汽车燃料全生命周期大气污染物排放评价模型，对未来不同情景下私人电动汽车规模化发展的大气污染物排放情况进行分析和评价，以期对未来中长期电动汽车发展战略的制定提供科学依据。

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2 理论模型

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2.1 研究方法和研究对象 copyright dedecms

WTW是生命周期评价方法在道路交通领域的应用，用来描述汽车全生命周期过程中的能源消耗和污染物排放情况，其中上游原油生产、运输及燃料生产、运输阶段统称为“从油井到油箱（Well to Pump，WTP）”过程，下游汽车行驶阶段称为“从油箱到车轮（Pump to Wheel，PTW）”过程。 内容来自dedecms

截至2015年底，全国以个人名义登记的小型载客汽车已占到民用汽车保有量的76％[8]，未来家用汽车随着经济的发展将进一步普及，中国工程院相关研究表明，到2050年，家庭小汽车将占到全国汽车总量的83％左右[9]。未来私人购车将是电动汽车消费的主力，因此本研究将私人汽车作为主要研究对象。

在我国政府对节能与新能源汽车的发展规划[10]中，纯电动汽车和插电式混合动力汽车是主要的电动汽车发展方式，因此本研究将纯电动汽车（PEV）和插电式混合动力汽车（PHEV）作为主要研究对象；此外，本文还将对传统汽油内燃机车（GICEV）进行研究，用于与PEV、PHEV进行对比分析。 织梦内容管理系统

2.2常规大气污染物边界

本文研究的常规大气污染物主要包括挥发性有机化合物（VOCs）、一氧化碳（CO）、氮氧化物（NOx）、二氧化硫（SO2）、颗粒物（PM）、碳氢化合物（HC），其中PM通常按分级考虑细颗粒物（PM2.5）、可吸入颗粒物（PM10）两种。

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2.3 模型计算方法 本文来自织梦

2.3.1 WTP阶段全生命周期常规大气污染物排放强度计算方法 本文来自织梦

假设s（s=1，2，…，7）代表常规大气污染物种类，则第S种常规大气污染物的WTP阶段的排放总量Ps，WTP所有类型（j）的能源在各循环过程（n）、各阶段（k）的排放之和。

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2.3.3 中长期电动汽车规模化发展情景下宏观常规大气污染物排放计算方法

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假设某一年份t中，第P种燃料来源的私人汽车保有量为Qp（t），年均行驶里程为Lp（t），则第t年份中的私人汽车全生命周期第S种常规大气污染物宏观总排放量可由式（7）计算得出。 内容来自dedecms

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其中，Ps,total（f）表示第t年份的私人汽车全生命周期第S种常规大气污染物宏观总排放量，Ps,WTWm,p（t）表示第P种燃料来源WTW全生命周期里的第s种常规大气污染物排放量。 织梦好，好织梦

3 相关基础数据及基本假设

3.1 常规大气污染物排放因子 copyright dedecms

道路移动源及非道路移动源常规大气污染物排放因子见表1。HC在行驶过程的蒸发排放系数为11.6 g/h，在驻车过程的蒸发排放系数为6.5 g/d[11]。 dedecms.com

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火电厂发电过程中的燃料燃烧常规大气污染物排放因子见表3。 织梦内容管理系统

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3.2 发电和输配电基本参数和基本假设

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本文对未来电源结构设定两种发展情景，基准情景为可再生能源发展较为缓慢，到2050年仍以煤电为主的情景；高比例可再生能源发电情景则为可再生能源快速发展，到2050年可再生能源发电将占到总发电量的86％，具体情景设置见表4。煤电、天然气发电、核电、水电、风电、太阳能发电的发电效率分别为34.5％、45％、35％、80％、34％、40％[17]。2014年全国供电煤耗为318gce/kWh，全国电网的线损率为6.34％[18]。

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3.3 电动汽车中长期发展情景 本文来自织梦

本文基于收入分布曲线[19]和情景分析法对未来2050年前我国私人电动汽车的发展情景进行了预测，相关预测结果如表5所示。 copyright dedecms

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4 结果分析与讨论 织梦好，好织梦

4.1 电动汽车与传统汽车WTW燃料全生命周期常规大气污染物排放对比分析 织梦内容管理系统

GICEV、PEV、PHEV3种车型每公里WTW燃料全生命周期内的常规大气污染物排放强度计算结果如图1所示。PEV和PHEV的VOCs、CO和HC 3种污染物的排放明显优于GICEV，而NOx、SO2、PM10和PM2.5这4种污染物的排放量则要高于GICEV。这是由于原煤的S含量及N含量较高，且在燃烧过程中会产生大量的颗粒物，因此上游WTP阶段火力发电过程中排放了大量的NOx、SO2、PM10和PM2.5，导致从WTW全生命周期的角度考虑，PEV和PHEV的NOx、SO2、PM10和PM2.5排放量要高于GICEV。 dedecms.com

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4.2 中长期电动汽车规模化发展对常规大气污染物气体排放的影响

如表6所示，目前电动汽车保有量较小，对环境污染的影响也相对较小，相较于GICEV，2014年电动汽车的SO2、NOx、PM10和PM2.5的燃料全生命周期排放均大于GICEV，分别达到2500t、1910t、260t和180t；而VOCs、CO和HC排放量则小于GICEV。 dedecms.com

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未来中长期电动汽车规模化发展的污染物排放情况与电源结构息息相关，在基准电源结构情景下，电动汽车燃料全生命周期的常规大气污染物排放量将不断增大，到2050年VOCS、CO、NOx、SO2、PM2.5、PM10、HC这7种常规大气污染物排放量将分别达到20，07万t、148.30万t、339.29万t、32.05万t、45.55万t、0.71万t和435.22万t，相比于同等数量的GICEV，VOCs、CO和HC排放量将分别减少311.90万t、301.98万t和44.2万t，而NOx、PM2.5PM10和SO2将分别增加221.79万t、15.38万t、23.18万t和225.82万t。

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在高比例可再生能源情景下，电动汽车的燃料全生命周期污染物排放情况将大为好转，VOCs、CO、NOx、SO2、PM2.5、PM10、HC等7种常规大气污染物将在2035年左右达到峰值，其后排放总量呈下降趋势。到2050年，电动汽车的VOCs、CO、NOx、SO2、PM2.5、PM10、HC 7种常规大气污染物排放量将分别为6.55万t、23.57万t、44.86万t、4.16万t、5.89万t、0.48万t、56.15万t，相比于同等数量的GICEV将分别减少325.41万t、426.71万t、72.64万t、12.51万t、16.48万t、44.45万t、153.25 t。 内容来自dedecms

5 结论

本文基于国内的技术水平、生产效率和环境，利用WTW方法构建了面向中长期的电动汽车燃料全生命周期常规大气污染物计算模型，并对GICEV、PEV、PHEV 3种车型当前及未来中长期不同电源结构下的常规大气污染物排放情况进行了计算和分析，具体结论如下： 织梦内容管理系统

（1）从整个WTW燃料全生命周期过程来看，在当前的电源结构下，PEV和PHEV的VOCs、C0和HC 3种污染物的排放明显优于GICEV，而NOx、SO2、PM10和PM2.54种污染物的排放量则要高于GICEV。 dedecms.com

（2）未来中长期电动汽车规模化发展的污染物排放与电源结构息息相关，在电源结构基准情景下，相比于同等数量的传统汽油车，电动汽车的规模化发展将有效减少VOCs、CO和HC排放，到2050年VOCs、C0和HC排放量将分别减少311.90万t、301.98万t和44.2万t，但其NOx、PM2.5、PM10和SO2排放量将分别增加221.79万t、15.38万t、23.18万t和225.82万t。

（3）未来在高比例可再生能源情景下，电动汽车的规模化发展将有效减少污染物排放。其VOCS、CO、NOx、SO2、PM2.5、PM10、HC 7种常规大气污染物将在2035年左右达到峰值，其后排放总量呈下降趋势，到2050年全部7种污染物排放量均低于GICEV。 织梦内容管理系统

（4）未来中长期电动汽车规模化发展的污染物排放还与用户充电时段等因素密切相关，如能引导用户有序在电力负荷低谷时段充电，将低谷时段的闲置电力加以利用，可进一步减少电动汽车常规大气污染物的排放。

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参考文献：

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[8]许璐娜，2015年底全国机动车保有量2.79亿，平均每百户有31辆私家车[EB/OL].http：//china.enr.cn/gdgg/20160125/t20160125_521231828.shtml，2016-01-25.

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