中国插电式电动车的脱碳潜力：HAWKER蓄电池续航、动力组合及使用模式增加的影响

气候变化缓解需要对交通部门进行深刻的脱碳。作为连接内燃机车辆（ICEV）和纯电动车（BEV）的过渡性技术，插电式混合动力车（PHEV）发挥着关键作用。本研究评估了生命周期一氧化碳₂2015年至2022年中国插电式电动车排放，特别关注电池续航提升、电力结构脱碳以及电力公用因素的变化。研究期间，插电式混合动力车电池容量显著增长：短续航车型从10.3–14.2千瓦时增至13–20千瓦时，而30–40千瓦时电池的长途车型则出现。我们的分析显示，虽然更大的电池容量增加了生产相关排放，但它们增强了监管性UF，从而减少井到轮（WTW）一氧化碳排放₂排放。对于典型的中国PHEV车型（2022年AER为50–220公里），从摇篮到坟墓（C2G）CO₂排放对AER变化的敏感度有限（<5 gCO₂/公里）。然而，监管与现实世界氟化之间的差距，主要由充电行为驱动，会显著影响脱碳结果（15–25 gCO₂/公里）。值得注意的是，插电式混合动力车（PHEV）显示出40–50 gCO的₂相比ICEV，C2G任务减少/公里，同时保持30–40 gCO₂目前相对于纯电动车的/公里差距。随着效率的进一步提升、氟化物的增加、材料和电网的脱碳，PHEV预计可达约110 gCO₂到2030年，连接对移动（C2G）任务达到每公里。这些发现强调了优化充电基础设施和政策调整以符合用户行为的必要性，从而最大化插电式电动车的脱碳潜力。

简介

交通运输部门占全球二氧化碳排放量（CO）的20%。₂）排放[1]。推广新能源汽车（NEVs）是实现脱碳的重要途径[2]。插电式混合动力车因弥合内燃机车辆（ICEV）与纯电动车（BEV）之间的桥梁而被认可[3]。过去五年，插电式电动车快速增长，2023年占全球市场约30%[4]。在中国，插电式电动车因价格迅速下跌，已与内燃电车成本持平[5,6]，占国内新能源汽车销量的40%以上[7]。随着技术进步，中国插电式电动车的全电续航里程（AER）从2015年的50公里提升至2022年的约80公里，新型长续航车型AER达到140–200公里[8,9]，区别于其他地区50–80公里AER的短续航车型[10]。这种增长，加上市场的扩展，表明插电式电动车将继续发展。然而，关于插电混合动力车的最佳（AER）选择，仍有持续的争论。Hao等人主张AER超过80公里[11]，Yan等人建议限制在60–80公里范围内[12]。长期插电式混合动力车对生命周期一氧化碳的影响被忽视₂排放增加了其在未来脱碳作用上的政策不确定性[13]。
插电式混合动力车的生命周期脱碳潜力受多种因素影响，如电池类型[14]和容量[12]、车辆重量[15]、能源效率[8]、电力-汽油使用模式[16,17]、区域电网结构[18,19]以及气候影响[20]。电池续航更长，需要更大的电池容量，这可能导致一氧化碳上升₂与电池供应链相关的排放[21,22]，但使插电式混合动力车更多依赖电力而非汽油[23]。由于中国燃油经济标准的加强[[24]， [25]， [26]]，过去十年中各动力总成的车辆效率均有所提升，以减少运行期间的碳排放[14,27]。除了车辆配置外，上游因素如区域电网组合也是影响LCA结果的关键因素。碳强度网格可能导致井轮（WTW）一氧化碳₂插电式混合动力车的排放量比内燃电车（ICEV）或高燃热混合动力车（HEV）更差，最高可达50 gCO₂2017年华北地区/公里增长[20]。总体来看，以往研究表明生命周期CO₂插电式混合动力车的排放介于电动车和ICEV之间，报告中对ICIV的排放减少了20%至30%[[28]， [29]， [30]]。然而，近期能源效率提升、电力清洁和电池续航范围延长等趋势带来的减碳综合影响尚不明确[14]。
与依赖单一能源的内燃和纯电动车不同，插电式混合动力车的碳排放还受到现实中电力与汽油的配额影响。为此，引入了效用系数（UF）[31]，即电力驱动距离与总距离的比值。然而，由于不同型号（例如不同AERs）和个体用户间存在显著差异，准确量化PHEV的UF存在挑战[32]。法规采用了统计UF-AER曲线来模拟电力-汽油分配[31]，从而模拟成本[33]和WTW CO₂对于具有特定AER的插电式混合动力车来说，排放量[34]。随着AER的延伸，UF也会增加，但速度递减，导致WTW一氧化碳非线性减少₂排放量[35]。然而，调控UF因地区而异，每个地区有不同的距离变化行程分布[11,33]。例如，一辆AER为60公里的PHEV，欧盟的监管UF为0.8[36]，美国为0.6[33]。实际上，由于充电基础设施和个人出行行为的限制，实际的UF常常报告低于监管估计[11,37]，导致PHEV的实际燃油消耗远高于认证值[38]。UF的差异在个体层面尤为明显，出行需求和收费偏好等因素起着重要作用[39]。最近，随着更多出行数据的收集，欧盟和美国的UF监管已下调[40,41]。鉴于这些复杂性，现有研究主要聚焦于氟碳差距和燃料消耗，尚未充分讨论现实世界中UF变异对生命周期碳排放的影响[11,32，[38]，[39]，[40]，[42]，[43]，[44]，[45]，[46]]。考虑UF的变异性对于评估插电混合动力车相较于内燃混合动力车（ICEV）和纯电动车（BEV）的脱碳潜力不确定性至关重要。
本研究考察了电池续航、功率配置和效用系数（UF）对生命周期一氧化碳的影响₂中国插电式混合动力车的排放。我们对2015年至2022年的插电式混合动力车模型进行了全面的生命周期排放评估，并进一步强调了通往2030年HEV脱碳的路径及驱动因素的贡献。这些发现为政策制定者提供了最大化混合式电动车在复杂条件下减碳潜力的见解，有助于促进可持续的交通系统建设。