本發明涉及全生命周期碳排放核算領域，尤其涉及一種氫燃料電池重型卡車全生命周期碳排放量測算方法。
背景技術：
1、化石燃料的大量使用導致氣候變化、空氣污染和化石能源短缺等問題，對人類社會的可持續發展造成了嚴峻挑戰。交通領域是我國非常重要的化石燃料使用部門，其能源消耗年均增速約11.1%，碳排放量僅次于電力生產行業與工業。我國交通行業碳排放量中超過85%來自道路運輸，而道路運輸碳排放中超過一半來自重型卡車。這主要是由于超95%的重型卡車搭載能耗高、效率低的柴油發動機。因此，降低重型卡車的能耗與碳排放，對中國實現碳中和目標至關重要。
2、替代燃料被認為是促進重型卡車碳減排的關鍵技術。氫燃料電池重型卡車因加氫快、續航長、儲罐空間小、重量輕，被認為更適合長途重載運輸，而且氫能還有助于解決可再生能源電力低效利用問題。從生命周期視角來看，氫燃料電池重型卡車生產制造、維修保養及上游氫氣制備等過程均可能造成排放，需要全生命周期分析其環境及減排效益。然而，現有關于氫燃料電池重型卡車的研究存在一定局限性，主要集中在由于缺少基礎數據、系統邊界不全面導致的核算方法空白。
技術實現思路
1、本發明提出一種基于多源數據的氫燃料電池重型卡車全生命周期碳排放量測算方法。本發明的目的在于填補當前氫燃料電池重型卡車全生命周期碳排放量核算方法的空白，通過整合氫燃料電池重型卡車生產制造、維修保養及上游氫氣制備等全流程多源數據，明確科學統一的核算系統邊界，構建精準、全面的碳排放量測算體系，為客觀評估氫燃料電池重型卡車的環境效益與減排潛力提供可靠方法支撐，進而為相關產業政策制定、技術優化方向指引及低碳交通發展規劃提供數據依據，助力推動氫燃料電池重型卡車規模化應用與交通領域碳減排目標實現。
2、根據本發明提出一種基于多源數據的氫燃料電池重型卡車全生命周期碳排放量測算方法，所述方法包括如下步驟：
3、步驟s1：分析氫燃料電池重型卡車全生命周期的主要階段及所涉及的單元過程，建立氫燃料電池重型卡車全生命周期碳排放量核算系統模型；
4、步驟s2：對氫燃料電池重型卡車生命周期各單元過程涉及的多源數據進行收集、分類、特征化與量化，包括能源特性、電力結構、車輛制造等數據，對考察指標進行量化與評價；
5、步驟s3：核算整車全生命周期各階段的碳排放量，并加和得到排放總量；
6、所述步驟s1中構建碳排放量核算系統模型具體包括如下步驟：
7、步驟s1.1：將車輛全生命周期分為兩個部分：燃料周期和車輛周期。確定氫燃料電池重型卡車生命周期碳排放量核算系統邊界，見圖1；
8、步驟s1.2：確定核算確定研究對象和核算功能單位；功能單位一般行駛1km。
9、步驟s1.3：確定核算基準年份和地區；
10、步驟s1.4：形成氫燃料電池重型卡車生命周期碳排放量核算算法。
11、所述步驟s1.4中形成氫燃料電池重型卡車生命周期碳排放量核算算法，包括如下步驟：
12、步驟s1.4.1：定義“單元過程”：進行生命周期清單分析時數據收集的最小單元，示意圖見圖2。
13、步驟s1.4.2：核算燃料周期生命周期碳排放，分為上游階段和下游階段。
14、步驟s1.4.3：核算車輛周期生命周期碳排放。
15、步驟s1.4.4：結合燃料周期與車輛周期的清單結果，得出汽車全生命周期功能單位（每輛車行駛單位公里）下的碳排放結果。
16、所述步驟s1.4.2中燃料周期上游階段溫室氣體i的排放量(，g/km)由下式計算：
17、公式（1）：d×
18、公式（2）：=
19、公式（3）:?
20、公式（4）：
21、公式（5）：
22、其中：
23、d：車輛周期功能單位下的產品燃料的消耗量（mj?產品燃料輸出/km）
24、:燃料周期上游階段的生命周期第i種排放物的質量（單位：g/mj?產品燃料輸出），i主要包括co2,ch4,n2o（下同）。
25、：任一單元過程a的第i種排放物的排放量（單位：g/mj?產品燃料輸出）
26、:某單元過程a的燃燒排放物i（單位：g/mj?產品燃料輸出）
27、:某單元過程a的非燃燒（如氣體泄漏、蒸發等）排放物i（單位：g/mj?產品燃料輸出）
28、：第k類能源使用裝置使用工藝燃料j時的排放物i的排放因子（單位：g/mj工藝燃料燃燒）。
29、：任一單元過程a，第k類能源使用裝置使用工藝燃料j的消耗量（單位：mj工藝燃料燃燒/?mj?產品燃料輸出）
30、：該單元過程a的總能源消耗量（單位：mj/mj?產品燃料輸出）
31、：工藝燃料總消耗量中第j種工藝燃料的消耗比例（）
32、?工藝燃料j消耗的所有能源使用裝置中第k類裝置的比例（）
33、上游階段任一單元過程a的能量效率；
34、上游階段任一單元過程a需要輸入的原料的能量（單位：mj/mj?產品燃料輸出）；
35、上游階段任一單元過程a需要的工藝燃料能量（單位：mj/mj?產品燃料輸出）。
36、所述步驟s1.4.2中計算燃料周期上游的碳排放時，公式（3）涉及的工藝燃料燃燒時排放物i（i主要包括co2,ch4,n2o）的排放因子可根據碳元素質量守恒計算
37、其中，co2的排放因子以下公式所示。
38、c+o2→co2
39、
40、其中：
41、：燃燒工藝燃料j在燃燒裝置k中燃燒時的co2排放因子（單位：g/mj工藝燃料j燃燒）
42、：工藝燃料j的密度（單位：液體燃料：g/l；氣體燃料：g/m3；固體燃料：mj/ton）
43、：工藝燃料j的低熱值（單位：液體燃料：mj/l；氣體燃料：mj/m3；固體燃料：mj/ton）
44、：工藝燃料j的含碳元素質量比（無單位）
45、：燃燒工藝燃料j在燃燒裝置k中燃燒時的voc排放因子（單位：g/mj工藝燃料j燃燒）
46、0.85：燃燒排放物voc的平均含碳質量比（無單位）
47、：燃燒工藝燃料j在燃燒裝置k中燃燒時的co排放因子（單位：g/mj工藝燃料j燃燒）
48、0.43：燃燒排放物co的含碳質量比（無單位）
49、：燃燒工藝燃料j在燃燒裝置k中燃燒時的ch4排放因子（單位：g/mj工藝燃料j燃燒）
50、0.75：燃燒排放物ch4的含碳質量比（無單位）
51、44：co2的摩爾質量（單位：g/mol）
52、12：碳元素的摩爾質量（單位：g/mol）
53、ch4的排放因子采用美國環保署“emission?factors?for?greenhouse?gasinventories”文件中公布的數據。vocs和co的排放因子采用美國環保署的ap-42號文件。
54、所述步驟s1.4.2中計算燃料周期上游的碳排放時，涉及的工藝燃料其自身的上游階段能耗和排放也需要計算，構成了反復調用循環迭代的循環。在進行迭代計算時，相鄰兩次計算結果偏差小于0.001時停止計算。
55、所述步驟s1.4.2中燃料周期下游階段（車輛行駛過程）碳排放量為零。
56、所述步驟s1.4.3中車輛周期的能耗和排放來自七個部分：汽車主體（v1）（除燃料電池系統以外的其他零部件）、燃料電池系統（v2）、流體（v3）、整車裝配（v4）、分銷配送（v5）、車輛維修（v6）和報廢回收（v7）。
57、車輛周期評價的第一步是評估車輛零部件的重量。第二步，對于主要零部件，車輛周期模型需要考慮其材料組成。第三步，對于在車輛壽命期間需要更換的零部件，該模型需要其更換清單。第四步，對于報廢處理和回收階段，本文考慮廢料回收到原材料再利用過程中產生的氣體排放。
58、車輛周期溫室氣體i的排放量(，g/km)由以下公式計算：
59、
60、式中：
61、：車輛周期功能單位下的第i種污染物的排放量（g/km）。
62、：車輛周期各組成部分的第i種排放量(g)，其中，車輛主體（v1）、燃料電池系統（v2）、流體（v3）、車輛裝配（v4）、分銷配送運輸（v5）、維修（v6），報廢處理（v7）；
63、d：車輛壽命里程。
64、對于車輛周期各過程的每種材料按照：原材料獲取加工、材料加工制造、最終產品出廠的順序計算其排放量（g/kg）。
65、
66、其中：
67、i:第i種污染物；
68、（g/kg）；
69、第t種車用材料的質量（kg）；
70、車輛周期過程ve導致的第i種污染物的排放量(g)。
71、其余同上。
72、所述步驟s1.4.4中汽車全生命周期功能單位的溫室氣體i的排放量（單位：g/km）由以下公式計算：
73、?=??+?
74、汽車全生命周期功能單位的溫室氣體的排放總量即碳排放總量，由以下公式計算：
75、
76、其中：
77、1:co2的全球變暖潛值；
78、28:ch4相對co2的全球變暖潛值；
79、265:n2o相對co2的全球變暖潛值。
80、本發明具有如下有益的技術效果：
81、1、本發明填補了氫燃料電池重型卡車全生命周期碳排放量核算的方法空白，通過明確生產、使用、報廢全流程的核算系統邊界，解決了現有研究系統邊界不全面的問題，為全生命周期碳排放分析提供了科學統一的核算框架；
82、2、本發明整合多源數據，采用精準的量化公式與排放因子應用，實現了碳排放的精細化測算，提升了核算結果的準確性與全面性，為客觀評估環境效益提供可靠數據支撐；
83、3、本發明的測算結果可直接服務于產業政策制定、技術優化方向指引及低碳交通發展規劃，助力氫燃料電池重型卡車規模化應用，為交通領域碳減排目標的實現提供關鍵方法保障。