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基于全生命周期评价的动力电池环境效益研究

肖胜权  
【摘要】:生态环境恶化、自然资源消耗增加和化石能源危机的多重压力下,以电动汽车为主的新能源汽车受到世界各国广泛关注。动力电池作为新能源汽车的核心部件,在产业链中扮演着至关重要的角色。我国作为动力电池生产制造的大国,需要面对电池生产所带来的资源、能源、环境等诸多挑战。因此,开展动力电池全生命周期评价(Life Cycle Assessment,LCA)对于我国生态文明建设具有重要意义。然而此领域研究尚处于起步阶段,存在评价范围不全、清单数据缺失、相关专业化软件欠缺、结果解释不清晰等问题,导致政府部门制定环境政策和建立动力电池环境排放标准缺乏依据,严重阻碍了动力电池企业的可持续发展。针对这一现状,本文从环境影响方面,运用LCA理论开展基于中国环境现状的生命周期影响评价(Life Cycle Impact Assessment,LCIA)研究,深入分析动力电池整个生命周期过程(从摇篮到再生)的资源耗竭和环境效益。结合全国污染物排放和政策规划的基础数据,依据目标距离法并采用万元国民生产总值(GDP)基准体系,引入动力电池成本修正特征化方法,初步开发了一套适合中国国情的LCIA方法体系。在此基础上,建立了机电产品生命周期评价模型,结合Excel软件编制的生命周期清单(Life Cycle Inventory,LCI)数据库,基于C语言和Matlab编程语言开发了适用于机电产品的LCA软件系统。选择磷酸铁锂电池和镍钴锰酸锂等两类动力电池为研究对象,依据动力电池生产工艺流程,重点收集了中国背景下的动力电池生命周期各个阶段的实景清单数据,完成了资源耗竭、环境影响等评价。分析结果表明:除矿产资源耗竭外,磷酸铁锂电池的综合环境影响及化石燃料潜力均大于镍钴锰酸锂电池。根据评价结果的主要影响指标(充放电效率、电能结构、循环次数)进行敏感性分析,进一步识别了 LCA中影响环境效益的关键因素或环节,并提出了针对性的改进建议和措施。


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