電動汽車

一文看懂電動汽車是否能全部取代燃油車？

第一電動專欄作家冰封之城 2015-12-18 06:33

【第一電動網(wǎng)】（專欄作者冰封之城）12月3日，國家發(fā)改委能源研究所研究員姜克雋在《2015中國乘用車燃料消耗量發(fā)展年度報告》交流會上表示，根據(jù)目前國家發(fā)改委調研情況分析，未來幾年內，純電動汽車所亟需的技術都會得到突破，10年后的2025年，國內銷售的增量新車中，將沒有內燃機作為動力的傳統(tǒng)汽車，取而代之的則是以純電為動力的新能源汽車。2025年中國將沒有傳統(tǒng)汽車在售，屆時傳統(tǒng)內燃機或將與蒸汽機一起被列入博物館。本文認為，能源形式本身不存在好壞優(yōu)劣，把合適的能源導入到合適發(fā)揮它最高效率的使用方式和使用領域里，才是真正的節(jié)能。電動汽車一刀切的全部取代燃油車是否科學嚴謹？有沒有可能在10年內發(fā)生？本文將從能耗、排放、經(jīng)濟性三方面討論純電動汽車的發(fā)展方向。

一、電動汽車與燃油車能耗對比

是否所有類型的電動汽車都比燃油車更節(jié)能？分析之前，先普及一下“一次能源”和“二次能源”的概念。

一次能源包括化石燃料(如原煤、石油、原油、天然氣等)、核燃料、生物質能、水能、風能、太陽能、地熱能、海洋能、潮汐能等。一次能源又分為可再生能源和不可再生能源，前者指能夠重復產(chǎn)生的天然能源，如太陽能、風能、水能、生物質能等，這些能源均來自太陽，可以重復產(chǎn)生；后者用一點少一點，主要是各類化石燃料、核燃料。

二次能源是指由一次能源經(jīng)過加工轉換以后得到的能源，包括電能、汽油、柴油、液化石油氣和氫能等。二次能源又可以分為“過程性能源”和“含能體能源”，電能就是應用最廣的過程性能源，而汽油和柴油是目前應用最廣的含能體能源。二次能源亦可解釋為自一次能源中，所再被使用的能源，例如將煤燃燒產(chǎn)生蒸氣能推動發(fā)電機，所產(chǎn)生的電能即可稱為二次能源。

一文看懂電動汽車是否能全部取代燃油車？

因為電動汽車所使用的電能和燃油車所使用的汽柴油都屬于二次能源，在研究其能耗及排放時，國際通行的辦法是采用生命周期評價(Life Cycle Assessment, LCA)，這也是汽車產(chǎn)業(yè)循環(huán)經(jīng)濟的核心內容。

依據(jù)生命周期的概念，針對車用燃料研究，美國能源部所屬的阿聞國家實驗室(Argonne National Laboratory)提出了 “從井到輪” (Well- to - Wheel, WTW)評價體系。這個體系的研究對象是燃料系統(tǒng)，分成燃料生產(chǎn)(Well - to - Tank, WTT)和機動車使用(Tank - to-Wheel, TTW)兩個階段,研究機動車燃料整個生產(chǎn)和使用過程中的能源消費、燃料經(jīng)濟性、相關的污染物排放和溫室氣體排放。

在我國2012年發(fā)電裝機和能源結構情景下，選取三種不同耗電特性的電動汽車計算燃料生命周期評價結果，分別是9.8kWh/100km (I 型)、15kWh/100km (II 型)、20kWh/100km (III型)和兩種不同油粍特性的燃油汽車，8L/100km (A型)(中國新發(fā)布的新生產(chǎn)汽車油耗標準)和9.48L/100km (B型)。參考實際車輛的情況，認為在汽車的驅動力和舒適性等性能比較上，III型電動汽車與B型燃油汽車相近，II型電動汽車與A型燃油汽車相近，I型電動汽車與1.0L排量以下的小型燃油汽車相近。查閱中國電網(wǎng)研究院資料，采用不同能源發(fā)電方式時的能耗和二氧化碳排放對比表如下：

表1 不同車型的電動汽車與燃油汽車生命周期評價單位：kj/km

		傳統(tǒng)汽車		電動汽車（中國電網(wǎng)資料）
		A型 (8L/100km)	B 型（9.48L/100km )	I型 ( 9.8kWh/100km)	II型 (15kWh/100km )	III型 (20kWh/100km )
總能耗	WTT	616	731	1536	2350	3133
	TTW	2550	3022	889	1368	1817
	WTW	3166	3753	2425	3718	4950
化石能源	WTT	553	656	1523	2330	3106
	TTW	2481	2940	712	1097	1459
	WTW	3034	3596	2235	3427	4565
煤	WTT	38	45	1481	2266	3021
	TTW	0	0	687	1062	1416
	WTW	38	45	2168	3328	4427
天然氣	WTT	332	394	22	34	45
	TTW	0	0	16	25	33
	WTW	332	394	38	59	78
石油	WTT	183	217	20	30	40
	TTW	2481	2940	10	15	20
	WTW	2664	3157	30	45	60
其他能源	WTT	63	75	13	20	27
	TTW	69	82	177	271	361
	WTW	132	157	190	291	388
二氧化碳 (g/km)	WTT	47	56	219	335	447
	TTW	188	223	0	0	0
	WTW	235	279	219	335	447

我國電力的基本背景：我國電力裝機分布具有顯著的區(qū)域特征，西北多風電，西南多水電，華北多火電?；痣娬紦?jù)了中國北方地區(qū)電網(wǎng)內電源的絕大部分份額，例如華北京津唐電網(wǎng)截至2008年底火電機組容量為36999MW,占總裝機容量的96.8%。

結合上面的背景，分析這三種不同耗電特性電動汽車和兩種不同油耗特性燃油汽車的燃料生命周期評價情況，如表所示，II型電動汽車的化石能耗比A型燃油汽車約增加12.9%,碳排放約增加42.6%。III型電動汽車的化石能耗比B型燃油汽車能耗約增加26.9%,碳排放約增加60.2%。通過結果可以看出，使用性能相近的電動汽車代替燃油汽車不但沒有減少化石能耗，而且大大增加了碳排放，違背發(fā)展電動汽車以保障能源安全、減少溫室氣體排放的初衷。相反如果使用I型電動汽車(小型車)代替B型燃油汽車，電動汽車化石能耗只有62.2%,碳排放降低為原來的74.9%。通過分析可以發(fā)現(xiàn)，在中國當前電力結構下使用小型的電動汽車替代大排量的燃油汽車則可以取得較好的節(jié)能減排效果。

二、廢氣排放比較

是否所有電動汽車都比燃油車更環(huán)保？汽車的生命周期評估中引入了汽車尾氣中的非甲烷烴(NMHC)、氮氧化物(NOx)、懸浮顆粒物(PM)、硫氧化物(SOx)等排放量的計算。為了便于比較，增加小型電動車的廢氣排放分析，取樣為整備質量為400 kg的小型電動汽車，經(jīng)濟性指標目標值為5kWh/100 km。根據(jù)電力行業(yè)火電廠平均供電標準煤耗及SOx排放等指標，基本結果分析如下：

項目		A型燃油車			II型電動車			小型電動車
g/km		WTT	TTW	WTW	WTT	TTW	WTW	WTT	TTW	WTW
污染排放	HC	0.043	0.059	0.102	0.017	0	0.017	0.004	0	0.004
	CO	0.041	2.063	2.105	0.028	0	0.028	0.007	0	0.007
	NOx	0.111	0.05	0.162	0.227	0	0.227	0.057	0	0.057
	PM₁₀	0.009	0.015	0.024	0.051	0.02	0.031	0.013	0.005	0.008
	SOx	0.067	0.003	0.071	1.745	0	1.745	0.436	0	0.436
	排放合計	0.273	2.191	2.464	2.068	0.02	2.048	0.517	0.005	0.512
	各階段比例％	11.1	88.9	100	99	1	100	99	1	100

燃油汽車的能耗和污染及排放主要集中在燃料使用階段，而電動汽車的能耗和污染及排放主要集中在燃料生產(chǎn)階段。大功率的電動汽車除HC和CO的生命周期排放量低于燃油汽車外，其余的NOx、PM和SOx等污染物排放均大于燃油汽車的生命周期排放量。電動汽車在行駛過程中基本做到零排放，但其良好的清潔性是通過將廢氣排放物轉移到電動汽車的上游制造端和發(fā)電側，把空氣污染物從城市轉移到遠離城市的周邊地區(qū)和發(fā)電能源基地來實現(xiàn)的。2013年我國冬季的霧霾從原來的部分城市局部現(xiàn)象向全國區(qū)域性的轉變，因此僅通過汽車廢氣污染物的區(qū)域排放轉移難以從根本上緩解我國的霧霾現(xiàn)狀。從表中數(shù)值，可以再次得到，在我國當前的能源結構下，電動汽車小型化才能保證實現(xiàn)全生命周期內的節(jié)能減排。

三、使用經(jīng)濟性分析

是不是所有的電動汽車使用成本都比燃油車低？按照純電動汽車和燃油車的名義壽命周期為15年。使用成本分析公式如下：

C全生命周期成本=C整車售價+C購置稅—C政府補貼+C能耗費用+C車輛維護費用+C電池更換成本

三種主流車型的基本參數(shù)及售價：

參數(shù)	單位	比亞迪e6	榮威E50	江淮iev4
整車售價	元	369800	234900	150000
整備質量	kg	2380	1060	1260
滿載質量	kg	2550	1360	1500
電池容量	kWh	60	18	19
電機功率	kW	90	52	42
燃油車	—	比亞迪F6	長安奔奔LOVE	江淮和悅A13
燃油車售價	￥	99800	41900	52800
燃油車百公里油耗	L/100km	8.2	6.1	5.9

車輛購置成本列表如下：

車型	國家補貼后	國家	國家+地方補貼后購置稅			地方補貼
車型	購置稅	補貼	上海	深圳	合肥	上海	深圳	合肥
比亞迪e6	26735	57000	23316	21863	25880	40000	57000	10000
榮威E50	17235	33250	13816	14393	16380	40000	33250	10000
江淮iev4	9978	33250	6659	7136	9123	40000	33250	10000

車輛使用成本列表如下：

上海工況	單位	上海			深圳			合肥
上海工況	單位	比亞迪e6	榮威E50	江淮iev4	比亞迪e6	榮威E50	江淮iev4	比亞迪e6	榮威E50	江淮iev4
能耗費用	7C/100km	25.99	17.24	17.21	28.64	19	18.97	25.07	16.63	16.61
維護費用	元/100km	6.16	6.16	6.16	6.16	6.16	6.16	6.16	6.16	6.16
年均使用成本	元	4693	3416	3412	4385	3170	3166	2811	2051	2049
電池更換成本	元	0	81522	86051	0	0	0	0	0	0

注：上海市充電電價為0.617元/kWh，深圳市充電電價為0.68元/kWh,合肥市充電電價為0.5953元/kWh。上海市消費者日均行駛里程為40km，年均行駛14400km (假設每年行駛360天)；深圳市消費者日均行駛里程為35km，年均行駛12600km;合肥市消費者日均行駛里程為25km,年均行駛9000km。在車輛維護費用方面，主要包括車輛維護保養(yǎng)費、車輛維修費、保險費、養(yǎng)路費等，純電動汽車年檢保養(yǎng)費用約為每l00km/6.16元，普通車輛為每l00km/14元；在電池更換成本方面，本文取電池循環(huán)充電次數(shù)為2000次。

可以分析，以15年的全生命周期內，在上海地區(qū)使用榮威E50,要想體現(xiàn)出經(jīng)濟性的優(yōu)勢，必須是國家和地方雙重補貼不退坡、油價每年10%上漲和電池價格每年10%下降三者同時保證，缺一不可。針對合肥這類日均行駛里程較小的城市，售價超過15萬元的車型(在保證補貼政策的情況下)，不具備同等條件下的燃油車經(jīng)濟性。

有首兒歌大家都會唱“祖國是個大花園，花園的花朵真鮮艷...”，其實能源也是大花園，每種能源方式都有他的特點，如何針對能源的不同特性，發(fā)揮到其效率最高的地方，是要按科學的標準來進行的，有教無類，而不是一刀切。寶劍切菜不如菜刀，劈材不如斧頭，就說我們日常做飯吧，不也是有電力，有燃氣，有沼氣，甚至蜂窩煤和柴火，一定是根據(jù)個地區(qū)的差異性、能源的稀缺性等多種并存，也沒見能統(tǒng)一??！同樣，按照以上的分析，電動汽車與燃油車各有所長，在各自優(yōu)勢領域里，發(fā)揮各自的主流的作用，相互補充，相互依存是未來10年的常態(tài)，絕非也不可能全部取代。補充而不是取代，科學分類，發(fā)展小型化的純電動汽車，在其優(yōu)勢領域取代燃油車，是更加務實且科學的態(tài)度。

來源：第一電動網(wǎng)

作者：冰封之城

本文地址：http://www.idc61.net/kol/41455

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