城市公共汽车全生命周期碳排放测算

doi:10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20230673

摘要/Abstract

摘要：

为了测算城市公共汽车生命周期中各阶段的碳排放量，将公共汽车的生命周期划分为工艺周期与能源周期。考虑各系统生产制造、组装、运输、报废回收阶段，调研获取城市公共汽车的结构参数，综合公交企业提供的运营数据，使用GREET内部数据和Gabi软件对工艺周期CO₂排放量进行测算。构建包含能源开采、生产加工、运输、使用阶段的CO₂排放测算模型，分别对纯电动公共汽车和柴油公共汽车的能源周期CO₂排放量进行测算。结果表明：在工艺周期，纯电动公共汽车CO₂排放量比柴油公共汽车高39.2%；在能源周期，纯电动公共汽车CO₂排放量比柴油公共汽车低14.2%；综合全生命周期，纯电动公共汽车CO₂排放比柴油公共汽车低9.73%。

关键词: 交通运输工程, 城市公共汽车, 全生命周期, 碳排放测算

Abstract:

To measure the carbon emissions at each stage of buses throughout life cycle， this paper divided the life cycle of buses into process cycle and energy cycle. Considering the production， assembly， transportation， and recycling stages of each bus system， carried out research to obtain bus production data， combined the data provided by the company and GREET internal data， used Gabi to measure CO₂ emissions of process cycle. Constructed a CO₂ emissions measurement model that included the stages of energy extraction， production processing， transportation， and usage to estimate the energy cycle CO₂ emissions of electric buses and diesel buses. The result shows that the CO₂ emissions of electric buses are 39.2% higher than those of diesel buses during the process cycle. In the energy cycle， the CO₂ emissions of electric buses are 14.2% lower than those of diesel buses. In a comprehensive life-cycle comparison， the CO₂ emissions of electric buses are 9.73% lower than those of diesel buses.

Key words: transportation engineering, urban buses, life cycle, carbon emissions calculation

中图分类号:

U491

张文会,付博,周舸,乔晓田. 城市公共汽车全生命周期碳排放测算[J]. 吉林大学学报(工学版), 2025, 55(4): 1232-1240.

Wen-hui ZHANG,Bo FU,Ge ZHOU,Xiao-tian QIAO. Carbon emissions calculation for urban buses throughout lifecycles[J]. Journal of Jilin University(Engineering and Technology Edition), 2025, 55(4): 1232-1240.

图/表 22

图1

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参考文献 19

[1]	肖红, 邓梓浩, 任艳娟, 等. 城市交通运输碳排放预测模型及碳减排策略[J]. 重庆交通大学学报: 自然科学版, 2023, 42(9): 85-92, 98.
	Xiao Hong, Deng Zi-hao, Ren Yan-juan, et al. Urban transportation carbon emission prediction model strategies[J]. Journal of Chongqing Jiaotong University (Natural Science), 2023, 42(9): 85-92, 98.
[2]	Bieker G. A global comparison of the life-cycle greenhouse gas emissions of combustion engine and electric passenger cars[J]. Washington D.C.: Communications, 2021, 49(30): 847129-102.
[3]	Wong E Y C, Ho D C K, So S, et al. Life cycle assessment of electric vehicles and hydrogen fuel cell vehicles using the greet model—a comparative study[J]. Sustainability, 2021, 13(9): 4872.
[4]	王雪然, 刘文峰, 张龙文, 等. 基于能源链的纯电动公交车全生命周期CO₂减排效果研究[J]. 交通运输系统工程与信息, 2019, 19(1): 19-25.
	Wang Xue-ran, Liu Wen-feng, Zhang Long-wen, et al. CO₂ emission reduction effect of electric bus based on energy chain in life cycle[J]. Journal of Transportation Systems Engineering and Information Technology,2019(1): 19-25.
[5]	宋大凤, 吴西涛, 曾小华, 等. 基于理论油耗模型的轻混重卡全生命周期成本分析[J]. 吉林大学学报: 工学版, 2018, 48(5): 1313-1323.
	Song Da-feng, Wu Xi-tao, Zeng Xiao-hua, et al. Life cycle cost analysis of mild hybrid heavy truck based on theoretical fuel consumption mode[J]. Journal of Jilin University (Engineering and Technology Edition), 2018, 48(5): 1313-1323.
[6]	王童, 杜轶群, 陈轶嵩, 等. 基于结构轻量化的城市客车车身生命周期评价[J]. 汽车工程, 2022, 44(5):778-788.
	Wang Tong, Du Yi-qun, Chen Yi-song, et al. Life cycle assessment of city bus body based on structural lightweighting[J]. Automotive Engineering, 2022(5): 778-788.
[7]	田成诗, 张诗雅. 中国行业供应链碳足迹的来源分解分析——基于投入产出的生命周期评价模型[J]. 环境经济研究, 2019, 4(2): 58-75.
	Tian Cheng-shi, Zhang Shi-ya. Source decomposition analysis of carbon footprint in China's industry supply chain: based on IO-LCA model[J]. Journal of Environmental Economics, 2019, 4(2): 58-75.
[8]	Harris A, Soban D, Smyth B M, et al. Assessing life cycle impacts and the risk and uncertainty of alternative bus technologies[J]. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 2018, 97: 569-579.
[9]	Chang C C, Liao Y T, Chang Y W. Life cycle assessment of alternative energy types-including hydrogen-for public city buses in Taiwan[J]. International Journal of Hydrogen Energy, 2019, 44(33): 18472-18482.
[10]	Ferrao P, Nhambiu J. A comparison between conventional LCA and hybrid EIO-LCA: analyzing crystal giftware contribution to global warming potential[M]∥Handbook of Input-Output Economics in Industrial Ecology,Dordrecht: Springer Netherlands, 2009: 219-230.
[11]	余大立, 张洪申. 纯电动与柴油货车全生命周期能耗及排放分析[J]. 环境科学学报, 2019, 39(6): 2043-2052.
	Yu Da-li, Zhang Hong-shen, The life cycle analysis of energy consumption and emission of pure electric van and diesel van[J]. Acta Scientiae Circumstantiae, 2019(6): 2043-2052.
[12]	丁舟波, 李彬, 牛继高, 等. 电动汽车燃料生命周期评价研究[J]. 森林工程, 2017, 33(6): 56-59, 66.
	Ding Zhou-bo, Li Bin, Niu Ji-gao, et al. Research on life cycle assessment of electric vehicle fuel[J]. Forest Engineering, 2017, 33(6): 56-59, 66.
[13]	施羽, 张华, 于智涵. 电动汽车全生命周期节能减排效益分析及环境影响评价[J]. 资源与产业, 2021,23(2): 100-109.
	Shi Yu, Zhang Hua, Yu Zhi-han. Energy-saving benefits and environment impacts of electric vehicles lifecycle[J]. Resources ＆ Industries, 2021(2): 100-109.
[14]	李娟, 杨沿平, 陈轶嵩. 铝合金与铸铁缸盖的生命周期评价对比分析[J]. 环境工程学报, 2015, 9(11):5642-5648.
	Li Juan, Yang Yan-ping, Chen Yi-song. Comparative analysis on life cycle assessment between aluminum alloy and cast iron cylinder cover[J]. Chinese Journal of Environmental Engineering, 2015(11): 5642-5648.
[15]	张雷, 刘志峰, 王进京. 电动与内燃机汽车的动力系统生命周期环境影响对比分析[J]. 环境科学学报,2013, 33(3): 931-940.
	Zhang Lei, Liu Zhi-feng, Wang Jin-jing. Comparative analysis of life cycle environmental impact between power system of electric and internal combustion engine vehicles[J]. Acta Scientiae Circumstantiae. 2013(3): 931-940.
[16]	程冬茹. 汽柴油全生命周期碳排放计算[D]. 北京: 中国石油大学化学工程与环境学院, 2016.
	Cheng Dong-ru. Carbon emissions calculation of gasoline and diesel fuel based on life cycle assessment[D]. Beijing: College of Chemical Engineering and Environment, China University of Petroleum, 2016.
[17]	欧训民, 张希良. 中国终端能源的全生命周期化石能耗及碳强度分析[J]. 中国软科学, 2009(): 208-214.
	Xun-min Ou, Zhang Xi-liang. Fossil energy consumption and GHG emissions of final energy by LCA in China[J]. China Soft Science,2009(Sup.2): 208-214.
[18]	Ou X M, Yan X Y, Zhang X L. Life-cycle energy consumption and greenhouse gas emissions for electricity generation and supply in China[J]. Applied Energy, 2011, 88(1): 289-297.
[19]	井晓燕. 天然气净化系统能耗分析及其节能优化研究[D]. 西安: 西安石油大学化学化工学院, 2019.
	Jing Xiao-yan. Research on energy consumption analysis and energy saving optimization of natural gas purification system[D]. Xi´an: College of Chemistry and Chemical Engineering, Xi´an Shiyou University,2019.

相关文章 15

[1]	李振江,万利,周世睿,陶楚青,魏巍. 基于时空Transformer网络的隧道交通运行风险动态辨识方法[J]. 吉林大学学报(工学版), 2025, 55(4): 1336-1345.
[2]	涂辉招,鹿畅,陆淼嘉,李浩. 基于避险脱离的自动驾驶路测安全影响因素[J]. 吉林大学学报(工学版), 2024, 54(7): 1935-1943.
[3]	胡钊政,孙勋培,张佳楠,黄戈,柳雨婷. 基于时空图模型的车-路-图协同定位方法[J]. 吉林大学学报(工学版), 2024, 54(5): 1246-1257.
[4]	李津,孙雨彤,魏小忠,焦玉玲. 考虑柔性车道设置的公交优先信号设计[J]. 吉林大学学报(工学版), 2023, 53(2): 448-456.
[5]	张惠臻,高正凯,李建强,王晨曦,潘玉彪,王成,王靖. 基于循环神经网络的城市轨道交通短时客流预测[J]. 吉林大学学报(工学版), 2023, 53(2): 430-438.
[6]	李文勇,马从若,胡清玮,刘承堃,廉冠,顾国斌,周旦. 基于站台容量限制和路段绿波控制的公交速度引导模型[J]. 吉林大学学报(工学版), 2023, 53(11): 3088-3103.
[7]	宋大凤, 吴西涛, 曾小华, 杨南南, 李文远. 基于理论油耗模型的轻混重卡全生命周期成本分析[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(5): 1313-1323.
[8]	徐洪峰, 高霜霜, 郑启明, 章琨. 信号控制交叉口的复合动态车道管理方法[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(2): 430-439.
[9]	王海玮, 温惠英, 刘敏. 夜间环境驾驶员精神负荷的生理特性评估与实验[J]. 吉林大学学报(工学版), 2017, 47(2): 420-428.
[10]	姜桂艳, 刘彬, 隋晓艳, 马明芳. 基于IC卡收费系统的公交客流信息实时采集方法[J]. 吉林大学学报(工学版), 2016, 46(4): 1076-1082.
[11]	宗芳, 王占中, 贾洪飞, 焦玉玲, 吴杨. 基于支持向量机的通勤日活动-出行持续时间预测[J]. 吉林大学学报(工学版), 2016, 46(2): 406-411.
[12]	李世武, 徐艺, 孙文财, 王琳虹, 郭梦竹, 柴萌. 基于瞳孔直径的撞固定物冲突自反馈识别方法[J]. 吉林大学学报(工学版), 2016, 46(2): 418-425.
[13]	潘义勇, 马健霄, 孙璐. 基于可靠度的动态随机交通网络耗时最优路径[J]. 吉林大学学报(工学版), 2016, 46(2): 412-417.
[14]	赵淑芝, 梁士栋, 马明辉, 刘华胜, 朱永刚. 信号交叉口实时排队长度估计[J]. 吉林大学学报(工学版), 2016, 46(1): 85-91.
[15]	刘华胜，赵淑芝，朱永刚，李晓玉. 基于有效路径的轨道交通接运线路设计模型[J]. 吉林大学学报(工学版), 2015, 45(2): 371-378.

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参数	柴油公共汽车	纯电动公共汽车
尺寸/mm	12 000×2 550×3 150	12 000×2 550×3 290
整备质量/kg	11 600	13 000
动力源	柴油	锂离子动力电池
动力电池质量/kg	—	1 324.5
电池容量/（kW·h）	—	210.56
附加电源	铅蓄电池	铅蓄电池
附加电源质量/kg	28	28

系统	质量/kg
系统	柴油公共汽车	纯电动公共汽车
车身	6 026	5 677.3
动力总成系统	1 775	521.6
传动系统/齿轮箱	731	638.7
底盘（不含电池）	2 946.4	2 774.4
牵引电机	—	1 040.5
电子控制器	—	654

系统	原材料	质量/kg	系统	原材料	质量/kg
车身	钢	4007	传动系统	钢	219.2
	普通塑料	1 331.6		普通塑料	36.5
	玻璃	270		锻造铝	219.2
	铜	116.6		铸铁	219.2
	锻造铝	190.2	底盘	橡胶 —	36.5 —
	橡胶	110.6		橡胶 —	36.5 —
动力总成系统	钢	752.5		钢	1968.2
	锻造铝	85.2		铸铝	548
	铸铝	395.8		锻造铝	44.2
	铜	120.7		铜	38.3
	橡胶	39		普通塑料	67.8
	普通塑料	337.2		橡胶	271.1
	玻璃纤维增强塑料	44.4		镁 —	8.8 —

系统	原材料	质量/kg	系统	原材料	质量/kg
车身	钢	3776.6	传动系统	钢	388
	普通塑料	1254		铜	121.2
	玻璃	257		锻造铝	128.2
	铜	109.8		普通塑料	1.3
	锻造铝	177.6	底盘	钢	1856.3
	橡胶	102.3		铸铝	516.9
动力总成系统	钢	260.8		锻造铝	41.9
	铜	106.9		铜	36.8
	普通塑料	159.9		镁	2.8
牵引电机	钢	544.1		橡胶	254.4
	不锈钢	12		普通塑料	65.3
	铸铝	343.7	电子控制器	玻璃纤维	4.5
	铜	110.5		镍	1.1
	钕（镝）铁硼磁铁	30.2		尼龙	0.5
电子控制器	钢	18.5		PET	20.1
	铸铝	357.9		聚丙烯	28.8
	铜	183.6		聚氨酯	14.3
	橡胶	7.4		锌	7.4
	普通塑料	6.5		—	—
	氧化铝	1.8		—	—
	环氧树脂	1.6		—	—

材料	质量/kg	材料	质量/kg
锰酸锂	331	LiPF₆	12
石墨	188.1	钢	321.9
铜	98	不锈钢	58.3
锻造铝	160.3	乙二醇	42.1