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清华大学张少君、广东工业大学梁赛联合团队ES&T：电动汽车推广对全产业链大气污染排放的转移特征

时间：2023-12-18 来源：浏览：

清华大学张少君、广东工业大学梁赛联合团队ES&T：电动汽车推广对全产业链大气污染排放的转移特征

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日前，清华大学环境学院张少君副教授和广东工业大学梁赛教授联合团队在交通能源生命周期分析领域取得新进展，以“2030年前中国电动汽车发展导致的大气污染排放空间和部门转移特征”（Spatial and Cross-sectoral Transfer of Air Pollutants Emissions from the Fleet Electrification in China by 2030）为题发表于环境领域旗舰期刊《环境科学与技术》（Environmental Science & Technology）。

中国已成为全球电动汽车保有量第一大国。电动汽车可以减少燃油消耗和道路尾气排放，但也增加了对上游电力、电池材料生产的能源需求，对全产业链的部门和空间排放分布带来显著影响。目前绝大部分有关机动车电动化的环境效益（如空气质量改善）研究边界局限在燃料周期的污染物排放转移，对材料周期产业链排放转移特征的解析不全面。研究构建了融合投入产出表与过程生命周期清单数据的混合生命周期评估方法，追溯了机动车材料周期全产业链排放，避免了采用传统基于过程的生命周期评估方法带来的截断误差不确定性。在此基础上，结合重点行业企业信息实现生命周期关键产业节点的排放点源化标准，精准解析了电动汽车推广的大气污染物排放空间和部门转移特征。

研究显示，得益于燃料周期（WTW）排放的大幅削减，2017 年电动汽车相比燃油汽车可减少全生命周期12%~93%的氮氧化物（NOx）和非甲烷挥发性有机物（NMVOCs）排放。燃料周期涉及了燃料上游生产运输分配阶段（WTT）和道路行驶阶段（TTW）。70%以上的柴油车NOx排放和汽油车NMVOCs排放来源于TTW阶段；电厂超低排放技术的推广减轻了电动化对电厂排放NOx增量的拉动效应。2030年，即便在更严格的机动车排放标准下，电动汽车仍对NOx和NMVOCs具有减排优势。值得注意的是，汽油车的NMVOCs排放呈现高度集中的特征，汽油运输与分配环节占77%的WTT排放，这主要来自散装转运油库和加油站的VOC泄露，以往车队电气化空气质量评估研究较少考虑这一点。

图1. 2017年轻型乘用车上游排放源(a) NMVOCs emissions of ICEV; (b) NMVOCs emissions of BEV; (c) NOx emissions of ICEV; (d) NOx emissions of BEV.

电动汽车燃料周期上游和材料周期的增排会导致全生命周期一次PM2.5和SO2排放略有上升。材料周期的排放在汽车产业链逐级引发，与机动车和动力电池生产活动密切相关的前景系统（即可追溯的产业链，不包括T2其他项）贡献了45%~69%的材料周期排放。不同污染物在前景系统主要排放源体现出较好的一致性，化学品、金属和非金属制造是材料周期的主要排放源（45%~97%）。背景系统贡献了材料周期近一半的PM2.5排放，且不同污染物的排放源在背景系统中呈现显著差异，表明从产业链层面协同控制车辆制造环节的多种污染物排放面临巨大挑战。2030年，更清洁的电力结构、更严格的末端排放控制、以及电池技术进步和电池回收利用将使得电动车WTT阶段和材料周期的排放分别减少65%~83%和12%~54%。

图2. 2017年轻型乘用车材料周期跨部门排放转移的逐级特征(a) 各层级排放贡献; (b)各层级排放结构.

电动汽车推广可带来全车队显著的NMVOCs和NOx减排效益，净减排量分别相当于当年人为排放总量的1%~4%和3%~6%，其中交通路网密集的大城市和城市群区域的减排效益尤为显著。17%~55%的空间网格呈现PM2.5、SO2排放量净增加，其中承担排放转移最大的地区是山东、江苏、河南等工业大省和内蒙古、山西等重要的煤炭基地与火电相对集中的区域。这表明在未来大规模部署电动汽车的同时需推进上游产业链清洁化和产业空间布局优化，以缓解系统层面潜在的排放转移。

图3. 2017年S-2017-EV情景下车队电动化引发的全生命周期大气污染物排放空间分布变化(a) NMVOCs; (b) NOx; (c) PM2.5; (d) SO2.

文献信息

论文第一作者为清华大学环境学院张少君副教授，论文通讯作者为清华大学环境学院张少君副教授和广东工业大学生态环境与资源学院梁赛教授。清华大学环境学院博士生熊翌灵为第二作者，在数据准备和结果分析等方面做出贡献。清华大学环境学院梁馨予博士（已毕业）、博士研究生王放和吴烨教授在研究思路结果讨论等方面提供了重要帮助。研究得到了国家重点研发计划和国家自然科学基金项目的资助。详细信息可点击阅读原文进一步了解。

来源： 大气污染来源与控制重点实验室、环境模拟与污染控制国重。投稿、合作、转载、进群，请添加小编微信Environmentor2020！环境人Environmentor是环境领域 最大的学术公号 ，拥有 20W+活跃读者 。由于微信修改了推送规则，请大家将环境人Environmentor加为星标，或每次看完后点击页面下端的 “赏” ，这样可以第一时间收到我们每日的推文！环境人Environmentor现有综合群、期刊投稿群、基金申请群、留学申请群、各研究领域群等共20余个，欢迎大家加小编微信Environmentor2020，我们会尽快拉您进入对应的群。