PAGE8車用動(dòng)力電池使用階段計(jì)算數(shù)據(jù)庫(kù)分析在本研究中，車用動(dòng)力電池使用階段的能源消耗與碳排放評(píng)估邊界包括了汽車行駛、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)及維護(hù)三部分，其中汽車駕駛以燃料消耗為主，基礎(chǔ)設(shè)計(jì)建設(shè)及維護(hù)主要針對(duì)的是電動(dòng)汽車的充電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。1.1汽車行駛計(jì)算數(shù)據(jù)根據(jù)前文所述，本研究中采用對(duì)動(dòng)力電池一次充放電循環(huán)的行駛里程進(jìn)行估計(jì)，對(duì)每次行駛里程中的能源消耗的等效碳排放進(jìn)行計(jì)算，加總計(jì)算得到車用動(dòng)力電池全生命周期的電動(dòng)汽車行駛總能源消耗與等效碳排放數(shù)據(jù)。本研究根據(jù)2015年清華大學(xué)開(kāi)展的一項(xiàng)北京市電動(dòng)汽車城市工況的實(shí)驗(yàn)研究[64]，電池容量為50kW·h的中小型電動(dòng)汽車在北京市城市峰時(shí)工況、北京市城市谷時(shí)工況、北京市城郊峰時(shí)工況及北京市城郊谷時(shí)工況的行駛循環(huán)特點(diǎn)，如表3.7所示。其中，峰時(shí)工況指上午7-9點(diǎn)及下午5-7點(diǎn)，其余時(shí)間皆為谷時(shí)。在北京市城市峰時(shí)工況下，電動(dòng)汽車的平均速度約為15.72km/h，最大速度約為81km/h，平均正向加速度和平均剎車減速度分別為0.65m/s2和0.73m/s2，在這一工況下電動(dòng)汽車的電耗約為37.15kJ/100km/kg。在北京市城市谷時(shí)工況下，電動(dòng)汽車的平均速度提高到了19.97km/h，最大速度依然為81km/h，其平均正向加速度和平均剎車減速度幾乎不變，為0.66m/s2和0.68m/s2，在這一工況下的電耗為33.80kJ/100km/kg。在北京市郊區(qū)峰時(shí)工況下，平均行駛速度有明顯的提升，達(dá)到了22.28km/h，最大速度達(dá)到了87km/h，在平均正向加速度和平均剎車減速度反而變低了，分別為0.61m/s2以及0.60m/s2，在這一工況下的電耗約為32.69kJ/100km/kg。北京市郊區(qū)谷時(shí)工況，這一工況的平均行駛速度是四者中最高的，達(dá)到了23.39km/h，最大速度高達(dá)98km/h，平均正向加速度和平均剎車減速度分別為0.60m/s2和0.65m/s2，電耗約為33.10kJ/100km/kg。表3.7北京市電動(dòng)汽車駕駛循環(huán)駕駛循環(huán)參數(shù)北京市城市峰時(shí)工況北京市城市谷時(shí)工況北京市城郊峰時(shí)工況北京市城郊谷時(shí)工況平均速度（km/h）15.7219.9722.2823.39最大速度（km/h）81818798平均加速度（m/s2）0.650.660.610.60平均減速度（m/s2）-0.73-0.68-0.60-0.65平均燃料消耗率（kJ/100km/kg）37.1533.8032.6933.05總的來(lái)說(shuō)，這四類工況中平均正向加速度和平均剎車減速度基本沒(méi)有區(qū)別，但平均行駛速度和最高車速區(qū)別較大，在這樣的情況下平均電耗與速度沒(méi)有體現(xiàn)出明顯關(guān)系，在同樣城市或郊區(qū)工況下電耗隨著平均速度的提高而略微降低，這主要原因是在平均車速較低的情況下意味著頻繁的加減速，這會(huì)增加電動(dòng)汽車的電耗。本研究基于對(duì)電動(dòng)汽車循環(huán)壽命的假設(shè)為1000次循環(huán)，即每次循環(huán)降低0.02%的SoH，在每次循環(huán)中，充放電深度為當(dāng)前SoH到20%的最低值，即60%~80%。本研究以每年320日、每日4小時(shí)行駛時(shí)間作為平均值進(jìn)行計(jì)算，行駛時(shí)間內(nèi)駕駛工況以北京市城市峰時(shí)工況：城市谷時(shí)工況：城郊峰時(shí)工況：城郊谷時(shí)工況=1:5:1:5進(jìn)行計(jì)算。計(jì)算得到車用動(dòng)力電池全生命周期的總能源消耗、等效碳排放及行駛里程、日歷壽命等數(shù)據(jù)。1.2基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)及維護(hù)數(shù)據(jù)如前文所分析，由于電動(dòng)汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)成本評(píng)估可能會(huì)對(duì)全生命周期評(píng)估的結(jié)果產(chǎn)生較大的影響，因此需要把充電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)與維護(hù)納入框架。隨著電動(dòng)汽車的高速發(fā)展，目前充電基礎(chǔ)設(shè)施可以根據(jù)其電流類型、功率以及應(yīng)用場(chǎng)景分為五個(gè)級(jí)別，如表3.8所示。由于中國(guó)在充電基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)成本方面沒(méi)有權(quán)威的數(shù)據(jù)發(fā)布，各企業(yè)成本數(shù)據(jù)差別較大，因此本研究采用美國(guó)的充電基礎(chǔ)設(shè)施成本數(shù)據(jù)。目前不同級(jí)別充電基礎(chǔ)設(shè)施有著比較明確的區(qū)別，第一級(jí)和第二級(jí)充電設(shè)施使用的是交流電，通過(guò)電動(dòng)汽車自帶的逆變器轉(zhuǎn)化后實(shí)現(xiàn)充電，而第三級(jí)到第五級(jí)的充電設(shè)施直接使用直流電，因而充電功率會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于第一級(jí)和第二級(jí)。一般來(lái)說(shuō)商業(yè)充電樁及大型充電站都使用的是第二級(jí)及以上的充電基礎(chǔ)設(shè)施，只是家用充電樁會(huì)使用第一級(jí)和第二級(jí)的充電樁[157]。第一級(jí)的充電樁例如美國(guó)的壁掛式充電樁。以特斯拉的壁掛式充電樁為例，其功率僅為1.4kW，可以在包括家庭車庫(kù)內(nèi)的任意地方安裝。這一級(jí)別的充電基礎(chǔ)設(shè)施在中國(guó)使用較少。第二級(jí)的充電樁是220V家用充電樁。這一類充電基礎(chǔ)設(shè)施安裝簡(jiǎn)單，即使是比較舊的建筑也可以通過(guò)電路線路擴(kuò)展完成安裝。事實(shí)上二級(jí)充電樁也經(jīng)常被安裝到一些商業(yè)化的公共場(chǎng)景下，比如公司、商場(chǎng)、公共停車場(chǎng)以及其他室外場(chǎng)景等。這一級(jí)別的大多數(shù)家用或小型商用充電樁的功率在6.6kW，中國(guó)主流充電設(shè)施提供商特來(lái)電的單樁產(chǎn)品的功率為7kW[158]。第三級(jí)及以上的充電設(shè)施都是直流充電，這類充電方式避開(kāi)了電動(dòng)汽車自帶的逆變器，可以直接對(duì)電池充電，因此功率較高，目前大型充電站使用的是三級(jí)以上的充電設(shè)施。第三級(jí)充電功率一般為50kW左右，目前大多數(shù)的歐美第三方充電站都使用的是第三級(jí)充電設(shè)施。而四級(jí)充電設(shè)施的功率可以達(dá)到150kW，這與特斯拉公司提供的超級(jí)充電站（Supercharger）比較類似，其功率為120kW。最高的第五級(jí)充電設(shè)施功率高達(dá)350kW，目前這一充電設(shè)施尚未商業(yè)化應(yīng)用。表3.8充電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)成本充電基礎(chǔ)設(shè)施第一級(jí)第二級(jí)第三級(jí)第四級(jí)第五級(jí)應(yīng)用場(chǎng)景家用家用商用商用商用電流類別交流電交流電直流電直流電直流電使用壽命4年4年///功率（kW）1.46.650.0150.0350.0單設(shè)備安裝成本（元）09478158382158382158382線路改進(jìn)成本單設(shè)備場(chǎng)地成本（元）00875008750087500全電站線路擴(kuò)容成本（元）00350000402500402500單設(shè)備成本（元）07000245000350000700000根據(jù)國(guó)家發(fā)展與改革委員會(huì)的政策規(guī)定，在2020年以前會(huì)按照省份的等級(jí)劃分建設(shè)充電樁，對(duì)于第一檔的省份，包括北京、天津、河北、上海和廣東五省，將會(huì)建設(shè)7400個(gè)充電站（商用快速充電）及250萬(wàn)個(gè)充電樁（家用慢速充電）以滿足266萬(wàn)輛電動(dòng)汽車的充電需求；第二檔的省份包括吉林、河南、湖南、重慶、四川等，將建設(shè)4300個(gè)充電站（商用快速充電）及220萬(wàn)個(gè)充電樁（家用慢速充電）以滿足233萬(wàn)輛電動(dòng)汽車的充電需求；第三檔的省份，如西藏、青海、新疆等，將建設(shè)400個(gè)充電站（商用快速充電）和10萬(wàn)個(gè)充電樁（家用慢速充電）以滿足11萬(wàn)輛電動(dòng)汽車的充電需求[169]。在國(guó)家政策的背景下，北京市制定了更細(xì)化也更大規(guī)模的電動(dòng)汽車充電樁建設(shè)規(guī)劃。在2020年以前，北京市將實(shí)現(xiàn)100%的住宅區(qū)停車位充電樁覆蓋，25%的辦公區(qū)域停車位充電樁覆蓋，20%的學(xué)校及商業(yè)區(qū)域停車位充電樁覆蓋，以及15%的醫(yī)院等區(qū)域停車位充電樁覆蓋。總體來(lái)說(shuō)，根據(jù)北京市政府的規(guī)劃，2020年以后在北京市城區(qū)駕駛的電動(dòng)汽