清華大學(xué)在中國(guó)電動(dòng)汽車生命周期碳減排的驅(qū)動(dòng)因素解析方面取得進(jìn)展

近日，清華大學(xué)環(huán)境學(xué)院張少君副教授團(tuán)隊(duì)在中國(guó)電動(dòng)汽車生命周期二氧化碳（CO2）減排的驅(qū)動(dòng)因素解析方面取得進(jìn)展。該研究系統(tǒng)更新了涵蓋車輛與燃料系統(tǒng)、上游電力、電池和關(guān)鍵金屬行業(yè)等多部門的生命周期碳排放數(shù)據(jù)庫(kù)，解析汽車全生命周期、全產(chǎn)業(yè)鏈技術(shù)進(jìn)步和低碳發(fā)展對(duì)中國(guó)電動(dòng)汽車生命周期二氧化碳（CO2）減排的協(xié)同貢獻(xiàn)。研究克服以往生命周期模擬大量依靠國(guó)外模型帶來的不確定性，大幅提升了生命周期碳排放評(píng)估的精細(xì)化程度。相關(guān)結(jié)論可為中國(guó)交通碳減排、汽車產(chǎn)業(yè)低碳發(fā)展和應(yīng)對(duì)國(guó)際電池碳壁壘提供重要的方法和數(shù)據(jù)支撐。 本*文`內(nèi)/容/來/自:中-國(guó)-碳^排-放“交|易^網(wǎng)-tan pai fang . c o m

隨著中國(guó)電力清潔化及電動(dòng)汽車能耗降低，中國(guó)電動(dòng)汽車在行駛階段由于電力使用導(dǎo)致的二氧化碳（CO2）排放已經(jīng)取得并將持續(xù)實(shí)現(xiàn)大幅的削減。研究表明，純電動(dòng)汽車相比傳統(tǒng)汽油車在燃料周期階段（又稱“從油井到車輪”，英文Well-to-Wheels，簡(jiǎn)寫為WTW）的二氧化碳（CO2）排放削減比例從34%（2015年）增至57%（2020年），并有望達(dá)到69%（2030年）。另一方面，隨著電池技術(shù)的進(jìn)步，尤其是能量密度的顯著提升，促成動(dòng)力電池對(duì)應(yīng)的二氧化碳（CO2）強(qiáng)度的顯著下降。2015年三元鋰電池的生命周期CO2平均排放強(qiáng)度為158kg?kWh-1，2020年下降至111kg?kWh-1，其中較為先進(jìn)的電池已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了86kg?kWh-1，預(yù)計(jì)到2030年可實(shí)現(xiàn)58kg?kWh-1。磷酸鐵鋰電池生命周期二氧化碳（CO2）平均排放強(qiáng)度較三元鋰電池低30%～50%（圖1）。

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圖1.中國(guó)三元鋰電池（NCM）及磷酸鐵鋰電池（LFP）的生命周期CO2排放強(qiáng)度（kg?kWh-1）

隨著燃料周期二氧化碳（CO2）的快速減排，材料周期二氧化碳（CO2）減排的需求日益凸顯。搭載三元鋰電池的純電動(dòng)汽車在2015、2020及2030年的全生命周期二氧化碳（CO2）排放強(qiáng)度分別為223、165及93g?km-1，相比于傳統(tǒng)汽油車削減23%、41%及53%；其中材料周期的占比分別為27%、38%及45%（圖2）。值得注意的是，在煤電比例較高的華北電網(wǎng)地區(qū)（2015年煤電比例高達(dá)80%），2015年純電動(dòng)汽車生命周期二氧化碳（CO2）與燃油車已基本相當(dāng)，2020年可實(shí)現(xiàn)生命周期二氧化碳（CO2）減排20%以上，表明電動(dòng)汽車相對(duì)傳統(tǒng)汽油車碳減排優(yōu)勢(shì)在逐漸放大。

圖2.2015、2020及2030年中國(guó)純電動(dòng)汽車的全生命周期CO2排放強(qiáng)度

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研究詳細(xì)解析了各行業(yè)部門進(jìn)步對(duì)中國(guó)純電動(dòng)汽車的二氧化碳（CO2）減排的相對(duì)貢獻(xiàn)。以2020～2030年搭載三元鋰電池的純電動(dòng)汽車為例（圖3），其二氧化碳（CO2）排放強(qiáng)度共減少了52g?km-1。其中，約40g?km-1得益于清潔電力的持續(xù)推廣（屆時(shí)煤電占比有望從當(dāng)前的60%下降至36%），約11g?km-1得益于汽車電耗的下降及充電效率的提高，另外有12g?km-1歸功于動(dòng)力電池性能的改善尤其是能力密度的提升。

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圖3.中國(guó)純電動(dòng)汽車CO2減排的多行業(yè)部門驅(qū)動(dòng)因素的貢獻(xiàn) 內(nèi)/容/來/自:中-國(guó)-碳-排-放*交…易-網(wǎng)-tan pai fang . com

該研究成果5月16日以“中國(guó)純電動(dòng)汽車減碳進(jìn)程中的多部門驅(qū)動(dòng)因素”（Multisectoral drivers of decarbonizing battery electric vehicles in China）為題發(fā)表于《美國(guó)國(guó)家科學(xué)院新刊》（PNAS Nexus）。

環(huán)境學(xué)院2018級(jí)博士生王放為論文的第一作者，張少君副教授為論文的通訊作者，吳燁教授對(duì)研究作出了重要貢獻(xiàn)。本研究得到了國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃和國(guó)家自然科學(xué)基金的支持。

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