混合动力汽车制造过程的能源消耗与环境影响评价

【摘要】：随着汽车产量与保有量的持续增加，以汽车为来源的环境污染呈不断增加趋势，交通运输领域的石油消费也已占石油消费总量的60%以上。面对环境污染和石油危机问题，全世界各国都在积极研制并推广使用电动汽车等新型交通工具。作为电动汽车的一种，混合动力汽车结合了内燃机汽车和纯电动汽车的优点，可以明显减少车辆在行驶过程中的能源消耗与环境污染，也被认为在未来的20年到30年之内能够实现商业化，取代内燃机汽车。但是，在内燃机驱动系统的基础上增加的电力驱动系统，必然导致混合动力汽车的零部件增加，制造过程也更为复杂。那么，从原材料生产、汽车零部件制造、整车装配这些环节来看，其对生态环境造成的负面影响必然更为严重。 生命周期评价（Life CycleAssessment，LCA）是一种被国际环境与能源研究领域广泛肯定的环境影响评价方法，可以对整个产品或服务系统生命周期中，所有与产品或服务系统存在直接联系的资源使用、能源投入、物质产出与生态影响进行数据的收集和量化。本文在深入研究了生命周期评价理论和方法的基础上，以一款已经推向市场并取得一定应用成效的混合动力汽车为研究对象，结合该车的结构、材料和制造流程，建立了简单易懂、具有一定操作性的混合动力汽车能源消耗和环境影响的计算模型。然后，在GREET软件的帮助下，计算得出评价指标的量化结果，制造一台这款混合动力汽车消耗26725.01kWh的能源，同时排放出3332g的VOC，88350g的CO，13341g的NOx，25967g的PM10，9790g的PM2.5，35689g的Sox，10486g的CH4，19g的N2O以及9692726g的CO2，温室气体合计10119594g二氧化碳当量。 经过对车辆主体“材料”生产、车辆装配、电池制造和车载流体生产这四个环节的化石能源消耗量、能源消耗总量、标准气体排放量和温室气体排放量等指标的分析发现：煤是整个过程中消耗量最大的能源，占能耗总量的82.3%；车辆主体“材料”生产环节占制造过程能源消耗总量的72.6%，占温室气体排放量总量的75.6%。因此，本文作者又对再生材料的使用、电力能源结构、车身轻量化三个影响因素进行了单因素敏感性分析。其中，电力能源结构是混合动力汽车制造过程能源消耗与环境影响的最敏感因素，核电占总发电量的比例增加10%，煤电的比例减少10%，会减少能源消耗量724.323kWh/辆，降低二氧化碳当量384716g/辆。 根据制造过程的生命周期评价结果和敏感性分析结果，作者提出一下几点改善评价的建议：1.完善汽车报废回收体系；2.建立起镍、钴、稀土材料等有色金属的回收、处理和再利用的体系；3.发展核能、水利等清洁电力能源，提高燃煤的能量转化效率；4.采用优化结构设计或使用高强钢材的手段来实现车身轻量化；5.加大政府对混合动力汽车产业的支持。 【关键词】：混合动力汽车 制造过程 生命周期评价 能源消耗 环境影响
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：X820.3;U466
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-11
• 第一章 绪论11-23
• 1.1 课题研究的背景与意义11-14
• 1.2 生命周期评价理论简介14-17
• 1.2.1 生命周期评价的基本概念14-15
• 1.2.2 生命周期评价的发展历程15-16
• 1.2.3 生命周期评价的特点16-17
• 1.3 生命周期评价应用于汽车领域的研究现状17-19
• 1.3.1 国外研究现状17-18
• 1.3.2 国内研究现状18-19
• 1.3.3 国内外研究现状小结19
• 1.4 本文的研究框架与主要内容19-23
• 1.4.1 本文的研究框架20
• 1.4.2 各章主要内容20-23
• 第二章 混合动力汽车制造过程生命周期评价模型的建立23-49
• 2.1 生命周期评价的基本框架23-26
• 2.2 目标与范围的确定26-33
• 2.2.1 研究对象的结构组成27-28
• 2.2.2 汽车制造业的特点28-29
• 2.2.3 混合动力汽车的制造流程29-32
• 2.2.4 本文研究的评价目标与范围32-33
• 2.3 清单分析33-45
• 2.3.1 车辆结构与材料组成34-39
• 2.3.2 能源消耗清单与计算模型39-43
• 2.3.3 环境影响清单与计算模型43-45
• 2.4 能源消耗与环境影响的汇总模型45-49
• 第三章 能源消耗与环境影响的评价结果及分析49-59
• 3.1 GREET 软件简介49
• 3.2 能源消耗评价结果及分析49-54
• 3.2.1 能源消耗计算结果50-52
• 3.2.2 能源消耗分析52-54
• 3.3 环境影响评价加过及分析54-57
• 3.3.1 环境影响计算结果54-56
• 3.3.2 环境影响分析56-57
• 3.4 本章小结57-59
• 第四章 敏感性分析与改善建议59-67
• 4.1 再生材料使用分析60-62
• 4.2 核电替代煤电分析62-63
• 4.3 碳纤维车身轻量化分析63-64
• 4.4 敏感性分析总结及改善建议64-67
• 第五章 全文总结与展望67-71
• 5.1 全文总结67-68
• 5.2 研究展望68-71
• 参考文献71-75
• 致谢75

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