电动汽车热泵全生命周期气候性能评估模型与环保制冷剂减排分析

摘要

为满足我国“双碳”(碳达峰、碳中和)目标和《基加利修正案》的要求,采用低全球变暖潜能值(global warming potential,GWP)的热泵系统有助于从直接和间接两个方面全面减少新能源汽车碳排放.然而,目前对于采用何种低GWP工质尚无定论,几乎所有研究仅仅采用GWP值来衡量制冷剂的环保性能,对低GWP工质热泵系统全生命周期气候性能(life cycle climate performance,LCCP)的认识明显不足,同时也缺少适用于新能源汽车热泵的LCCP评估模型.为此,本文基于7个城市的气候数据、当地供电特性、真实世界驾驶循环、乘员舱冷热负荷与舒适性、热泵系统台架测试等,新开发了适用于电动汽车热泵的完整LCCP模型.基于该模型,对传统高GWP工质R134a和R410A、低GWP工质CO_(2),以及先前开发的新型高效环保工质CO_(2)/R41(GWP为49)、M2(非共沸混合物,GWP为137)在电动汽车热泵中的全生命周期环境影响作了评估.结果表明,建立的LCCP模型对热泵系统性能系数(coefficient of performance,COP)的预测精度在±6.5%.LCCP中的直接排放主要与制冷剂的GWP相关,几乎不受气候影响,而间接排放主要受气候、制冷剂类型以及发电碳排放强度的影响.在本文所研究的制冷剂中,CO_(2)/R41电动汽车热泵系统LCCP最低,其LCCP值相比R134a系统减少了5%~42%,相比CO_(2)系统减少了1%~21%.本文所建立的模型与计算结果可为电动汽车热泵制冷剂替代政策的制定提供决策依据.