环境科学学报  2015, Vol. 35 Issue (2): 576-584
基于LCA的北京市公交车节能及温室气体减排潜力分析    [PDF全文]
林晓丹1, 吕彬2 , 田良1, 刘晶茹2, 杨建新2    
1. 海南大学环境与植物保护学院, 海口 570228;
2. 中国科学院生态环境研究中心城市与区域生态国家重点实验室, 北京 100085
摘要:新能源公交车是未来城市公交行业节能及温室气体减排的重点发展方向.新能源公交车在行驶阶段具有良好的节能及温室气体减排效果,而汽车制造、能源生产等相关生命周期阶段的能耗及温室气体排放常被忽视,且目前新能源公交车的乘客运载功能相对较弱,可能对节能及温室气体减排的潜力造成较为显著的影响.因此,本文基于北京市公交车的运营特征,采用生命周期评价(LCA)方法,选择客运周转量作为功能单位,核算了天然气公交车、混合动力公交车和纯电动公交车等新能源公交车相对于柴油公交车的节能及温室气体减排效益.结果表明:发展新能源公交车对促进北京市公交行业及城市节能低碳发展具有积极的作用,但相对于基于运营里程的核算结果,本研究新能源公交车节能及温室气体减排潜力均较低,主要原因是新能源公交车的实际载客量相对较低;混合动力公交车和纯电动公交车在空调开启时的节能潜力与温室气体减排潜力均远低于天然气公交车;通过发展情景分析,建议北京市现阶段应优先发展天然气公交车,适当发展纯电动公交车和混合动力公交车,以减少北京市公交车的总体能耗,同时降低温室气体排放强度.
关键词生命周期评价    公交车服务功能    节能潜力    温室气体减排潜力    
Analysis of energy conservation and greenhouse gas emissions reduction potential of buses in Beijing city based on life cycle assessment
LIN Xiaodan1, LÜ Bin2 , TIAN Liang1, LIU Jingru2, YANG Jianxin2    
1. College of Environmental and Plant Protection, Hainan University, Haikou 570228;
2. State Key Laboratory of Urban and Regional Ecology, Research Center for Eco-Environmental Sciences, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100085
Abstract: The new energy buses will be the key products for energy conservation and greenhouse gas emissions reduction of public transportation system in the future. As energy conservation and greenhouse gas (GHG) emissions from new energy buses are significantly lower than traditional fuel oil-based buses, their energy consumption and greenhouse gas emissions are not well studied. Further, there are still gaps between the transportation function of new energy buses and fuel oil based buses, including passenger carrying capacity. Therefore, taking real world operation characteristics into consideration, this study employs life cycle assessment method to compare the energy conservation and GHG emissions of conventional diesel buses (CDB) and a series of new energy buses, including natural gas buses (NGB), diesel hybrid electric buses (DHEB) and battery electric buses (BEB). And based on LCA results, different new energy bus development strategies of Beijing are compared as a case study. It is concluded that the energy conservation and greenhouse gas emissions reduction potential of new energy buses is partly offset because of lower average passenger carrying capacity. DHEB and BEB are more sensitive to the function of air conditioning, and their energy consumption and GHG emissions will increase more significantly than NGB if the air-conditioner is on. The result of case study in Beijing indicates that, the development of NGB should be given higher priority than BEB and DHEB. The above conclusions provide a reference for choosing development direction of new energy buses.
Key words: life cycle assessment    service function of bus    energy conservation potential    greenhouse gas emissions reduction potential    
1 引言(Introduction)

交通运输是能源消耗和温室气体排放的重点行业之一.近年来,中国交通运输成为能耗及CO2排放增长最为快速的行业(Yan et al., 2009).据统计,2011年交通运输的能耗占到全国总能耗的12.92%,CO2排放占到全国总CO2排放的15.68%,相对于2005年增长了48.98%(IEA,20122014).因此,缓解交通领域的能耗压力,降低温室气体排放强度,对实现城市节能低碳发展具有重要意义.

提倡新能源汽车出行是实现城市交通节能及温室气体减排的关键手段,发展新能源公交车已成为北京市公交行业的既定方针.目前,北京市新能源公交车所占比重低于25%(Zhang et al., 2014a).根据《北京市2013—2017年清洁空气行动计划》,北京市公交车中新能源公交车的比重将大幅增加,2017年新能源公交车辆比例将达到65%.作为最具绿色发展前景的一类交通工具(Kellaway,2007),新能源公交车包括天然气公交车、混合动力公交车和纯电动公交车等.因此,重点选择何种类型的新能源公交车是北京市发展低碳公交面临的关键问题.

生命周期评价方法(LCA)是进行城市新能源公交车节能减排对比分析的系统方法.多项研究表明,不同类型新能源公交车的发展前景尚难以确定.一般认为,纯电动公交车是未来公交车辆乃至整个汽车行业发展的重点,但在我国当前以燃煤为主的发电结构下,从经济成本和温室气体减排的角度来看,混合动力公交车比纯电动公交车更具发展优势(王宁等,2011);而单纯从温室气体减排的角度出发,天然气公交车优于纯电动公交车,但节能效果弱于纯电动公交车(Ou et al., 2010a).而且,目前已有的LCA研究所使用的功能单位大多是公交车的运营里程(Ally et al., 2007García et al., 2012Garcí2013Ou et al., 2010b),而较少考虑公交车运载乘客的的基本服务功能.

基于此,本文采用生命周期评价方法,结合北京市公交车出行服务的基本特征,确定合理的功能单位核算各型公交车生命周期不同阶段能耗及温室气体排放量,定量评价并比较不同新能源公交车的生命周期节能及温室气体减排潜力,并引入车载空调使用这一服务变量,分析其对新能源公交车节能及温室气体减排的影响.在各型新能源公交车节能减排潜力的基础上,设定并比较北京市新能源公交车发展情景,为实现北京市公交的节能减排和公交车结构的调整提供科学依据.

2 研究方法与数据获取 (Research methods and data acquisition) 2.1 研究对象和范围的确定 2.1.1 研究对象

本文选取了柴油公交车、天然气公交车、混合动力公交车和纯电动公交车作为研究对象.各型公交车的整备质量及额定载客量等主要技术参数参考北京市代表性车型,即参考北汽福田、安凯和宇通等各品牌的相关技术参数(中国客车信息网,2014中国汽车网,2014).

2.1.2 功能单位

功能单位是产品系统功能表现的度量单位,目的在于提供标准化的输入和输出数据,并确保生命周期评价结果可以进行比较.在比较不同产品或服务时,不同功能单位会产生不同的生命周期评价结果,恰当的功能单位应该能反映产品或系统的全部功能.

公交车的基本功能是为乘客提供出行服务,时间与空间约束是该服务的组成部分,即公交车应具备在一定的时间内向一定量的乘客提供一定的空间位移的功能.公交车附加功能则包括了乘坐舒适性(空调开启等)、交通便利性等组分.由于本研究目标是基于公交车运营现状,比较多类公交车的实际环境表现,为北京市新能源公交车发展提供支撑.因此,本研究选择客运周转量作为功能单位,相比于仅以里程作为功能单位,不仅反映了公交车提供出行服务的基本功能,也能够体现新能源公交车与传统柴油公交车在额定载客人数等方面的差异.

本文以满足1000人·km的时出行服务(时有效生产率)作为评价的功能单位.其中,出行服务(有效生产率)是指一辆车在单位时间内所能完成的客运周转量,即在一定运行时间内,平均有效载客量与出行服务里程的乘积.

2.1.3 系统边界

本文的研究范围包括公交车的主要原材料生产阶段、车辆组装及分销阶段、车辆行驶阶段(PTW,泵到车轮)和车辆报废拆解阶段,以及车辆行驶阶段所加入各类能源的生产阶段,即燃料及电能的生产阶段(WTP,井到泵).考虑到评价的一致性、数据可得性、生命周期能耗及温室气体排放所占比重较小等因素(García et al., 2013),本文未将各类燃料生产的基础设施及充电、加油等基础设施建立列入评价范围.

2.1.4 生命周期评价方法

基于本研究的目标,考察生命周期能耗时,指标为能源总热值,单位为MJ;考察温室气体排放量时,利用IPCC全球变暖潜值,单位为kg(以CO2当量计).本文应用德国PE公司开发的生命周期评价软件Gabi开展生命周期能耗及温室气体排放评价.

本研究中,新能源公交车节能及温室气体减排的潜力是指以柴油公交车为参照对象,通过以天然气公交车、混合动力公交车和纯电动公交车替换柴油公交车所能获得节能及温室气体减排的潜力.其中,节能潜力的核算方法和温室气体减排潜力的核算方法分别如式(1)和(2)所示.

式中,EC为天然气公交车、混合动力公交车或纯电动公交车在满足一定出行服务量的节能潜力(MJ);ED为柴油公交车在满足一定出行服务量的整个生命周期能耗(MJ);EA为天然气公交车、混合动力公交车或纯电动公交车在满足一定出行服务量的整个生命周期能耗(MJ);GR为天然气公交车、混合动力公交车或纯电动公交车在满足一定出行服务量的温室气体减排的潜力(kg);GD为柴油公交车在满足一定出行服务量的整个生命周期温室气体排放(kg);GA为天然气公交车、混合动力公交车或纯电动公交车在满足一定出行服务量的温室气体排放(kg).

2.2 生命周期数据采集 2.2.1 车辆原材料生产阶段

公交车原材料生产阶段,主要考虑钢、铁、铝、铜、镁、塑料、玻璃、橡胶、油漆等材料.各型公交车原材料构成数据来自文献(García et al., 20122013)(表 1),上述原材料生产的生命周期清单数据均来自Gabi数据库.铅酸电池和磷酸铁锂电池生产过程的能耗与温室气体排放清单均取自已有文献(García et al., 20122013).

表1 各型公交车主要原材料占总质量的比例 Table 1 Compositions of different buses
2.2.2 车辆组装及分销阶段

车辆组装阶段重点考虑冲压、焊装、涂装和总装4个过程的能耗及温室气体排放.根据国内某汽车生产厂家整车制造的能源消耗数据,整理出该阶段满足1000人 · km时出行服务的能耗表(表 2).公交车的运输分销阶段,多使用柴油卡车进行运输,燃料消耗的平均值(600 J · kg-1 · km-1)和运输距离(1207.44 km)均采用中国平均数据(Wang et al., 2013).

表2 满足1000人·km时出行服务的能耗 Table 2 Energy consumption of 1000 passenger-kilometer service per hour
2.2.3 燃料及电能生产和车辆行驶阶段

本文将从燃料及电能生产阶段(WTP)和车辆行驶阶段(PTW)分别核算能耗及温室气体排放.其数据清单见表 3.WTP阶段中,各种燃料的生产数据来源于Gabi数据库的中国数据.其中,考虑电力生产对纯电动公交车生命周期评价的重要性及不同发电能源结构的地域性特征,参考文献(刘夏璐等,2010施晓清等,2013)对Gabi数据库的电能生命周期清单进行相应修改,并根据《北京市电力公司年鉴2011》和《国家电网公司年鉴2011》进行北京市实际发电能源结构调整,即煤炭发电占73.79%,天然气发电占11.76%,水电占7.80%(含抽水蓄能4.69%),清洁能源发电占6.65%,电力输送损失率为5%.能源效率、碳排放因子和净热值系数均来源于Gabi数据库.其中,EFWTP表示在WTP阶段生产1 MJ车用燃料所消耗过程燃料的能源效率,GWPWTP表示在WTP阶段生产1 MJ车用燃料造成的全球变暖潜值(以CO2当量计).PTW阶段中,GWPPTW表示在PTW阶段公交车消耗1MJ车用燃料直接造成的全球变暖潜值(以CO2当量计).

表3 燃料生产和行驶阶段的数据清单 Table 3 Data of fuel production and driving stages

预计到2015年底,北京市空调公交车将占据全市公交车总量的70%左右(北京交通委员会,北京发展和改革委员会,2012).北京市对公交车开启空调运营的标准为全市气温达到26 ℃以上,则每年有近4个月的空调运营周期.空调开关对各型公交车的运营阶段能源消耗均产生较明显的影响,因此,本文考虑两种运营模式,即开/闭空调运营模式,分别评价其对北京市各型公交车能耗和温室气体排放的影响.关闭空调运营模式与开启空调运营模式下北京市公交车能耗数据如表 4所示(Zhang et al., 2014a杭州网,2011).其中,FE表示公交车百公里车用燃料的消耗,EPTW表示在PTW阶段单位里程化石能源的消耗.

表4 不同运营模式下各型公交车的燃料消耗 Table 4 Fuel consumption of different buses under different scenarios
2.2.4 车辆拆解报废阶段

公交车在达到报废年限后,经过拆解、破碎、分选等处理方式,部分材料可以回收利用.但当前我国尚未进入公交车辆大规模报废处理阶段,该阶段能耗数据可得性较差.因此,该阶段的清单数据直接参考Gabi数据库已有数据及文献资料(García et al., 2012; 20132).

3 生命周期参数设定(Life cycle parameters setting)

为系统科学地评价城市公交车在满足一定出行服务的能耗及温室气体排放,需要确定公交车的服务数量和服务运营里程,并且有必要确定环境负荷系数来合理量化车辆原材料生产、车辆组装及分销和车辆报废拆解3个阶段的实际能耗及温室气体排放.

根据调研统计及文献(Zhang et al., 2014a)、商务部最新机动车报废标准(中华人民共和国商务部,2011),可得出北京市公交车的平均满载率为0.45(石磊等,2009),平均时速下时出行服务运营里程(s)为17.5 km(平均时速为15~20 km · h-1),报废里程(S)为40万km.根据平均满载率为有效载客量与额定载客量的比值,结合各型公交车的额定载客量(Q)可分别测算各型公交车的有效载客量(q),时出行服务(W)则通过有效载客量与时出行服务运营里程的乘积求得.因此,可整理各型公交车在满足1000人 · km时出行服务的相关参数(表 5).

表5 满足1000人 · km的时出行服务参数 Table 5 Travel service parameters of 1000 passenger-kilometer per hour
4 研究结果(Research results) 4.1 关闭空调模式下生命周期能耗及温室气体排放 4.1.1 生命周期不同阶段能耗评价

关闭空调运营模式下4型公交车在生命周期不同阶段的能耗如图 1所示.柴油公交车、天然气公交车和混合动力公交车的主要生命周期阶段能耗发生在行驶阶段,占全生命周期能耗的68%~72%,而纯电动公交车的主要生命周期阶段为电能生产阶段,占全生命周期能耗的60%;柴油公交车、天然气公交车和混合动力公交车均为燃料生产阶段的能耗次之,占据19%~22%,而纯电动公交车为行驶阶段次之,占到27.42%;各型公交车车辆组装和报废阶段能耗均较小,各型公交车中二者所占比例均不到3%.

图 1 各型公交车生命周期不同阶段的能耗(a.柴油公交车,b.天然气公交车,c.混合动力公交车,d.纯电动公交车) Fig. 1 Energy consumption of different types of buses in different life cycle stages(a. CDB,b. NGB,c. DHEB,d. BEB)

计算各型公交车原材料生产、组装及报废拆解3个阶段的总能耗,由图 1c图 1d可以得出,混合动力公交车和纯电动公交车的能耗分别为44.24 MJ和52.88 MJ,高于柴油公交车的35.81 MJ.究其原因在于混合动力公交车和纯电动公交车的功率较小,有效载客量要比柴油公交车低20%左右,而且新能源公交车的整备重量均高于传统内燃机动车,也增加了车辆制造过程的总能耗.

4.1.2 生命周期不同阶段温室气体排放评价

图 2可看出,除纯电动公交车外,其他3型公交车在生命周期不同阶段的温室气体排放趋势与能耗趋势基本一致.基于燃料及电能的生产阶段,由图 2a图 2b可以看出,较柴油的生产过程,天然气生产过程属于较高温室气体排放,其排放量比柴油公交车高19.14%,原因是天然气生产过程中会产生更多的CH4温室气体.混合动力公交车因行驶阶段具有较好的燃料经济性,其柴油消耗较柴油公交车减少16.56%,使得该阶段的温室气体排放更少(图 2a图 2c).

图 2d可看出,纯电动公交车并未真正“零温室气体排放”,而是转移到电能生产阶段,该阶段占到全生命周期总排放的87.54%.目前,北京市发电结构中火力发电比重较大,因此,电能生产阶段的温室气体排放较大.

图 2 各型公交车生命周期不同阶段的温室气体排放(a.柴油公交车,b.天然气公交车,c.混合动力公交车,d.纯电动公交车) Fig. 2 GHG emissions of different types of buses in different life cycle stages(a. CDB,b. NGB,c. DHEB,d. BEB)
4.2 关闭空调模式下节能及温室气体减排评价

关闭空调运营模式下,4型公交车的能耗及温室气体排放量如图 3所示.由图 3a可以看出,相对于柴油公交车,天然气公交车、混合动力公交车和纯电动公交车的能耗均有不同程度的降低.其中,混合动力公交车和纯电动公交车的节能潜力分别达13.27%和12.69%,天然气公交车的节能潜力仅有3.16%.由图 3b同样可以看出,天然气公交车、混合动力公交车和纯电动公交车相对于柴油公交车的温室气体排放(以CO2当量计)均有不同程度的降低.其中,混合动力公交车和天然气公交车具有更低的温室气体排放,其温室气体减排的潜力分别可达14.00%和13.31%,而纯电动公交车仅有6.05%的温室气体减排潜力.

图 3 不同情景下生命周期能耗及温室气体排放(a.能耗,b.温室气体排放) Fig. 3 Energy consumption and GHG emissions of life cycle in different scenarios(a. Energy consumption,b. GHG emissions)

若不考虑有效载客量,仅以车辆服务里程作为评价的功能单位,天然气车的节能潜力在9%左右,混合动力和纯电动车的节能潜力可达20%~30%(Ou et al., 2010a高玉冰等,2013),与本文的研究结果相比较大.原因在于本研究以出行服务作为功能单位,同时考虑有效载客量与服务里程两个因素,而一般而言,新能源公交车有效载客量相对较低,因此3种新能源公交车的节能潜力相应降低,且公交车有效载客量对公交车整体服务功能的能耗及温室气体排放产生一定影响.

4.3 开启空调模式下节能及温室气体减排评价

开启空调运营模式下,4型公交车的能耗及温室气体排放量与关闭空调模式的对比如图 3所示.相对于关闭空调运营模式,开启空调运营时柴油公交车的能耗及温室气体排放(以CO2当量计)分别提升24.12%和24.10%,天然气公交车的能耗及温室气体排放分别提升18.07%和17.86%,混合动力公交车的能耗及温室气体排放分别提升38.71%和37.85%,纯电动公交车的能耗及温室气体排放分别提升34.44%和35.02%.

混合动力公交车和纯电动公交车在开启空调运营时,能耗均略低于柴油公交车,其节能潜力分别仅为3.07%和5.44%,其能耗显著提高的原因是空调系统的负载使得能源损耗较大(Campbell et al., 2009).在温室气体排放上,混合动力公交车较柴油公交车仅有3.70%的减排潜力,而纯电动公交车没有减排优势,其排放强度甚至高于柴油公交车.原因是开启空调运营时,纯电动公交车的耗电量较大,而当前的火力发电比重较大,不利于温室气体减排.相对而言,天然气公交车节能及温室气体减排的潜力较大,分别为7.88%和18.33%.

混合动力公交车和纯电动公交车较天然气公交车对开启空调运营模式更为敏感.因此,进行北京市公交车系统结构调整政策研究时,应全面考虑车载空调这一服务变量的影响.

4.4 北京市新能源公交车发展情景分析 4.4.1 北京市新能源公交车发展情景设定

为比较北京市未来新能源公交车不同发展方向的节能减排效益,依据《北京市2013—2017年清洁空气行动计划》提出的新能源公交车车辆比例65%的发展目标,以2017年为例,设定北京市3型新能源公交车(天然气公交车、混合动力公交车和纯电动公交车)的发展情景.

相对于天然气公交车而言,混合动力公交车和纯电动公交车的能耗和温室气体排放量对空调使用、车速变化(Zhang et al., 2014a)更为敏感.从经济成本而言,目前,纯电动公交车和混合动力公交车的购置成本仍然较高(王宁等,2011).而从技术普及的可能性而言,电动车的车载电池有待发展,且充电基础设施难以在短时间内得到普及.因此,本文进行情景设定时重点发展天然气公交车,适当增减混合动力公交车与纯电动公交车的比重,具体情景设置如表 6所示.基准情景表示2017年北京市各型新能源公交车的发展比重仍维持在现有水平(Zhang et al., 2014b);情景1表示混合动力和纯电动公交车均衡发展;情景2在情景1的基础上,提高纯电动公交车的比重,降低混合动力公交车的比重.情景3则与情景2相反.

根据文献研究结果(石磊等,2009;刘慧等,2010),可知2017年北京市常规公交车所承担客运周转量约为328.5亿人 · km.依据各型新能源公交车的载客参数,结合各型新能源公交车的发展比重(表 6),可测算得到各型新能源公交车替代柴油公交车所承担的出行服务(表 7).同时,根据《北京市“十二五”时期能源发展建设规划》,相应修改北京市电能生产生命周期基础数据,即2017年北京市发电能源结构为煤电60.29%、气电22.23%、水电5.63%和清洁能源发电11.85%.

表6 北京市2017年新能源公交车结构调整 Table 6 Development situation of new energy buses of Beijing in 2017

表7 北京市2017年各型新能源公交车出行服务 Table 7 Travel services of different new energy buses of Beijing in 2017
4.4.2 北京市新能源公交车发展情景分析

根据关闭空调/开启空调运营模式下公交车节能及温室气体减排潜力的研究结果,分别测算基准情景及3种预测情景下北京市公交车的节能及温室气体减排量(图 4).其中,节能及温室气体减排量指各型新能源公交车(天然气、混合动力和纯电动公交车)在替代柴油公交车出行的削减量.

结果显示,发展新能源公交车对北京市节能及温室气体减排具有积极作用.其中,情景2对公交行业的节能及温室气体减排更具优势,更适合北京市未来一段时间内新能源公交车结构的调整,即应大力发展天然气公交车,适当发展电动公交车,兼顾发展混合动力公交车.

图 4 北京市2017年公交车系统节能及温室气体减排量(a.节能总量,b.温室气体减排总量) Fig. 4 Energy conservation and GHG emission reduction of bus system of Beijing in 2017
4.5 敏感性分析

敏感性分析是从定量分析的角度研究有关因素的变化对某一个或一组关键指标的影响程度.上述研究结果表明,各型公交车的能耗及温室气体排放主要发生在燃料及电能生产阶段和车辆行驶阶段,占整个生命周期的比重达86%~91%,原材料生产阶段占整个生命周期的比重达7%~10%,组装阶段及后处理阶段占整个生命周期的比重不到3%.

影响各型公交车燃料及电能生产阶段和车辆行驶阶段(耗油量)的因素主要有公交车行驶状况、燃料经济性(百公里能耗)和空调使用状况等.额定载客量的高低影响着所需公交车运营数量和公交车运营里程,进而影响公交车生命周期各个阶段能耗及温室气体排放.因此,本文选取单因素敏感性分析法,分别针对3个关键因素(包括额定载客量、百公里能耗和空调使用时间)对各型公交车生命周期能耗及温室气体排放的影响进行敏感性分析.

4.5.1 额定载客量

在保持其他因素不变的情况下,假设各型公交车的额定载客量分别提高10%,则柴油公交车、天然气公交车、混合动力公交车和纯电动公交车的能耗分别降低9.62%、9.13%、6.16%和7.08%,其温室气体排放分别降低9.77%、9.31%、6.33%和7.28%.

4.5.2 空调使用时间

在保持其他因素不变的情况下,假设各型公交车的每小时空调使用时间分别缩短1/4,则柴油公交车、天然气公交车、混合动力公交车和纯电动公交车的能耗分别降低4.84%、3.79%、7.41%和6.30%,其温室气体排放分别降低4.84%、3.77%、6.83%和6.51%.

4.5.3 百公里能耗

在保持其他因素不变的情况下,假设各型公交车的百公里能耗分别降低10%,则柴油公交车、天然气公交车、混合动力公交车和纯电动公交车的能耗分别降低9.19%、9.04%、8.50%和8.61%,其温室气体排放分别降低9.23%、8.93%、8.71%和8.76%.

通过以上分析可知,额定载客量及百公里能耗对城市各型公交车的生命周期能耗及温室气体排放的影响显著,是降低城市公交车能耗及温室气体排放的关键影响因素.

5 结论(Conclusions)

本研究基于公交车的出行服务功能,对北京市公交系统中柴油公交车、天然气公交车、混合动力公交车和纯电动公交车等4型公交车进行了生命周期评价,得出了较贴近北京市公交车运营实际的能耗及温室气体排放,结论认为:

1)各型公交车的生命周期不同阶段能耗及温室气体排放各具不同特点,柴油公交车、天然气公交车和混合动力公交车在行驶阶段的能耗和温室气体排放最大,燃料生产阶段次之,车辆组装及报废拆解阶段最少,而纯电动公交车主要排放阶段是电能生产阶段.因此,纯电动公交车应重点关注电能生产阶段的节能减排措施,天然气公交车和混合动力公交车应重点关注行驶阶段和燃料生产阶段的节能减排措施.

2)天然气公交车、混合动力公交车和纯电动公交车因有效载客量低于柴油公交车,使得满足一定出行服务时,公交车服务数量和服务里程相对增加,其节能减排总量相应有所削减.因此,有必要通过提高车载技术来减少新能源公交车出行服务的能耗及排放.

3)相对于柴油公交车,混合动力公交车和纯电动公交车对开启空调运营与否更为敏感,在关闭空调运营时,混合动力公交车和纯电动公交车具有较大的节能及温室气体减排潜力;在开启空调运营时,其节能减排的潜力受到影响,特别是纯电动公交车甚至没有减排优势;天然气公交车仍具有良好的节能减排潜力.因此,在车辆设计生产中,进一步改进车载空调的节能技术是混合动力公交车和纯电动公交车提高节能减排性能的主要方向.

4)以北京市2017年公交车结构调整为案例,核算了不同的新能源公交车发展策略下的节能减排效益,结果表明,情景2更具节能及温室气体减排优势,更适合北京市未来一段时间内新能源公交车结构的调整,即应优先发展天然气公交车,适当发展电动公交车,兼顾发展混合动力公交车.

公交车的有效载客量、空调开启时长等变量是影响新能源公交车节能减排效应的关键因素,特别是混合动力公交车和纯电动公交车,建议不同区域发展新能源公交车时,结合区域特点和新能源技术的进展,选择合适的新能源公交车发展方向.

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