氢燃料电池汽车不同制氢方案的全生命周期评价及情景模拟研究

氢燃料电池汽车作为新能源汽车领域未来的重要方向已成为行业共识,为评估氢燃料电池汽车不同制氢方案对资源、能源和环境的影响,构建氢燃料电池汽车燃料循环以及4种制氢方案的全生命周期评价数学模型,选取代表世界先进水平的丰田Mirai燃料电池汽车作为评价对象,应用GaBi软件的基础数据库对其进行全生命周期评价,同时对甲烷催化重整法、甲醇催化裂解法、电解水法和氨裂解法4种制氢方案的全生命周期能耗、排放进行量化计算。最后,以电力结构作为关键因素对当前最常用的电解水法进行情景模拟并与其他3种方案进行对比分析。评价计算结果表明:电解水法制氢的矿产资源消耗、化石能源消耗和环境影响均最高;甲醇催化裂解法制氢的矿产资源消耗和化石能源消耗均为最低,仅分别为电解水法的2%和3%;甲烷催化重整法制氢的环境影响最低,仅为电解水法的1.6%。情景模拟结果表明:电解水法的环境影响在煤电比例降低到41.6%的情况下仍然在4种制氢方案中最大,然而在水力单一清洁能源发电的极限情况下环境影响最小,但基于中国的资源禀赋,全面实现水力发电并不可行。因此,须从提升电解水法的能源利用效率、改进关键技术等方面有所突破才能使其成为未来大规模制氢的可行方案。