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电动车是否比燃油车更节能低碳?

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发布时间:2018-05-21 08:59:05

电动车是否比燃油车更节能低碳?


大力发展新能源汽车,除了实现“汽车强国”的制造业升级战略,也是推动道路运输节能减排的重要途径。针对后者的重点争议之一就是我国火力发电比例超过70%,如果考虑全生命周期因素,新能源汽车是否比燃油车更节能低碳?

中国目前是全球最大的新能源汽车市场。从2015年开始,中国新能源汽车(1)销量均保持每年50%以上的增长,2017年,新能源汽车销量达77.7万辆,并计划到2020年实现保有量超500万辆的目标。

中国大力发展新能源汽车,即为了实现“汽车强国”的制造业升级战略,也是推动道路运输节能减排的重要途径。但是,针对后者仍然存在争议,争议的重点之一就是我国火力发电比例超过70%,如果考虑全生命周期因素,新能源汽车是否比燃油车更节能低碳?在目前中国能源结构调整、电力行业清洁化进程持续深入推进的大背景下,对新能源汽车节能减排效果的分析和传播将有助于相应的路径设计与政策制定。

本文选择了新能源汽车中占比最大、增速最快并且更贴近大众消费市场的纯电动乘用车为对象(2),基于清华大学对两款典型纯电动车型—A级(车重约1600公斤,以下简称A车)、B级(车重约2100公斤,以下简称B车)在实际道路运行中的电耗的分析,比较了纯电动乘用车与汽油乘用车在2016年的能耗与二氧化碳排放水平,并进一步预测了二者在2020年的对比情况。

一、纯电动乘用车更节能,能耗水平低于汽油乘用车

A车、B车的实际道路运行数据显示,A车的平时电耗为15kWh/100km,但由于暖风或空调的使用,部分季节(北方冬季、南方夏季)电耗会上升20%-33%;B车的平时电耗为20kWh/100km,同样由于暖风或空调使用部分季节电耗会上升25%-50%。

如果按照简单热值折算,A车、B车能耗水平分别相当于汽油乘用车1.7 L/100km、2.3L/100km油耗水平;如果按照燃料生命周期热值(3)进行折算,则A车、B车分别相当于3.8L/100km与5.1L/100km的汽油乘用车油耗。通过与国家标准(4)比较,发现A车、B车的能耗均低于同质量段的汽油乘用车燃料消耗量限值以及目标值。此外从车队平均来看,2016年销量排名靠前、占据市场销量75%的纯电动乘用车型电耗加权平均值为15.8kWh/100km,按照简单热值和燃料生命周期热值折算分别相当于1.8、4.0L/100km油耗水平,分别相当于2016年中国汽油乘用车平均油耗水平6.87 L/100km(5)的26%与58%。

到2020年,纯电动乘用车的电耗水平目标为12kWh/100km6(车重1600kg),按照简单热值和燃料生命周期热值折算分别相当于1.4、3.1L/100km油耗水平,也均低于相应质量段的汽油乘用车燃料消耗量限值8.1L/100km和目标值5.5L/100km。

二、纯电动乘用车使用阶段的CO2排放也低于汽油乘用车

纯电动乘用车使用中CO2排放和电力行业CO2排放密切相关,按照2016年电力行业CO2排放水平(7)计算,A车、B车CO2排放水平分别为104g/km、138g/km,而相应质量段汽油乘用车燃油消耗量限值对应的CO2排放水平分别为186g/km、223g/km。A车、B车分别相当于汽油乘用车排放的56%、62%。

随着我国电动汽车与汽油乘用车能效水平的不断提升,其CO2排放水平均将进一步降低。预计到2020年,汽油乘用车的CO2排放将降至137g/km以下。对纯电动乘用车来说,如果12kWh/100km的电耗目标达成,即使维持2016年的电力CO2排放水平,纯电动乘用车使用阶段的CO2排放也将进一步降低至83g/km之下,相当于同时期汽油乘用车的61%。考虑到2020年电力行业实际CO2排放水平势必还会下降,因此纯电动乘用车使用阶段的减排优势将更加明显。

三、从全生命周期分析节能减排效果将更加全面,但仍需补充完善

全生命周期包括燃料生命周期和材料生命周期。从矿井到车轮(Well-to-Wheel,WTW)是机动车节能减排分析常用的燃料生命周期边界,包括车用燃料的生产阶段和使用阶段。如果将前述分析扩展到WTW的范围,需要补充原油(原煤)开采、运输,以及汽柴油炼制、运输等过程的数据。

基于其他研究成果(8)的数据进行估算,在2020年汽油乘用车5.39L/100km、纯电动乘用车12kWh/100km的能耗水平下,纯电动乘用车WTW温室气体排放水平相当于汽油乘用车的66%,减排优势仍较为明显。

对于材料生命周期来说,美国阿岗实验室的研究结果显示这一部分的温室气体排放约占纯电动乘用车全生命周期总排放的20%-30%。但目前国内相关分析评价的基础还较为薄弱,电池的使用寿命、劣化程度、梯次利用、报废回收等都还需要随着产业发展和技术进步开展深入研究。

基于上述分析与比较可以看出,纯电动乘用车在燃料生命周期内相比汽油乘用车更加节能,在使用阶段比汽油乘用车更低碳。

同时,我们对纯电动乘用车未来的相关工作提出如下建议:

首先,在更大边界内考虑纯电动汽车与传统燃油车的节能减排效果意义重大,一方面从燃料全生命周期和材料全生命周期的角度进行比较,有利于更准确地找到汽车行业节能减排工作的突出问题和解决方案;另一方面,在交通运输行业结构变革的大背景下考虑推动纯电动汽车的节能减排工作,有利于采取更有效的推动纯电动汽车发展的政策与措施。

其次,随着纯电动乘用车保有量的提升,将逐渐减少我国车用汽柴油消耗量的占比,逐渐改变我国交通运输行业的能源消费结构,可考虑评估这种改变对交通运输行业基础设施等方面造成的影响,引导制定有利于即有汽柴油供应体系及未来充电基础设施的合理、高效发展等的政策措施。