【技术评估】识别燃料汽车技术的最佳组合以缓解美国气候变化和空气污染的影响

原文信息

原文题目：What are the best combinations of fuel-vehicle technologies to mitigate climate change and air pollution effects across the United States?

原文作者：Fan Tong and Inês M. L. Azevedo

一作单位：Energy Analysis and Environmental Impacts Division, Lawrence Berkeley National Laboratory, 1 Cyclotron Road, Berkeley, California 94720, United States of America

期刊名：Environmental Research Letters

期刊月份：2020年7月

关键词：碳排放 空气污染 燃料汽车技术 生命周期排放

 

论文导读

美国的交通运输行业是本国二氧化碳排放最为主要的贡献者，同时也被认为是大气污染物的主要来源。温室气体和空气污染物能够影响城市空气质量，危害基础设施的运行，增加人群死亡和发病的风险，而不断增加的温室气体排放和空气污染物浓度已经引起了社会和当局者的广泛关注。与传统的石油燃料相比，少数先进的燃料汽车技术（包括由压缩天然气或可再生能源驱动的混合动力电动汽车和电池电动汽车）可以减少气候变化或空气污染带来的损害，被广泛认为是发展可持续交通的一种潜在解决方案。因此，理解一种特定类型的燃料和先进汽车技术的组合是否可以带来健康和气候变化效益就变得越来越重要。值得注意的是，空气污染和气候变化的影响在空间（本地vs.全球）和时间（短期vs.长期）上有所不同，导致人们对空气污染和气候变化的认识、技术采用率、技术选择以及应对空气污染和气候变化的政策措施的有效性也存在不同。然而，现有研究大都忽略了空气污染和气候变化影响的空间差异，无法对替代燃料和先进汽车技术在不同地区共同缓解气候变化和空气污染方面的有效性进行明确量化和比较。

为了回答这个问题，本文使用了包含生命周期评估和空气质量模型的耦合建模框架，对美国燃料和汽车技术引起的环境外部性进行了系统且空间精细的评估。具体而言，本文研究了三种典型类型的车辆（乘用车，SUV和公交车），并基于燃料特性和市场可获得性，选择了四种运输燃料（汽油，柴油，压缩天然气和电网电力），并将它们与三种车辆技术（内燃机车，混合动力车和电池电动车）进行匹配。研究结果显示，生命周期损害（指生命周期空气污染和气候变化损害，下同）存在显著的空间异质性，在不同县中驾驶同一辆汽油车的最高损害是最低的两倍。在所有县中，混合动力汽车得益于更高的能源效率，产生的损害均低于传统的汽油/柴油汽车。另外，如果逐步采用淘汰煤的电网供电，将减少电动汽车和压缩天然气汽车的生命周期损害，进而在全美国带来巨大的健康和气候效益。对于公共汽车，由于其走走停停的工作特点，电动公共汽车的空气污染物排放量和损害相对来说更少。

对于每个县的最佳燃料汽车技术组合，本研究考虑三个环境目标：仅气候变化、仅空气污染以及气候变化和空气污染。研究发现，电动公共汽车是实现气候变化目标的全国首选技术。但是对于其他目标和其他车辆类型，首选的燃料车辆技术取决于所考虑的环境目标以及车辆的使用位置。针对可持续交通运输的政策行动，应考虑气候变化和空气污染影响的空间异质性，并取决于决策者如何权衡清洁空气和脱碳目标之间的相对重要性。此外，电池电动汽车的生命周期气候变化和空气污染损害取决于一天中何时进行充电，不同电网区域的充电时间影响存在异质性，这进一步凸显了区域化战略的必要性，在特定时间激励电动车充电使社会效益最大化。

 

编者按

文章采用耦合建模框架，评估了美国县级燃料汽车技术带来的温室气体和空气污染物排放，并将其损害进行了货币化考察，以揭示能够缓解气候变化和空气污染影响的最优燃料技术组合，从而提高气候变化行动的有效性。文章研究发现，空间区域异质性和环境目标的权衡会导致不同区域存在差异化的燃料汽车技术选择，即没有一种燃料汽车技术能够同时适用于美国所有县级区域以实现气候变化和空气污染损失最小化。该研究从交通行业生命周期排放的角度给出了如加快电网脱碳、加强尾气排放管控等有效建议，对实现美国交通部门的可持续发展具有重要政策启示。