楊亦銘

[摘 要]文章對(duì)電動(dòng)汽車(chē)的能耗及排放追溯至電力供應(yīng)環(huán)節(jié)，計(jì)算不同能源供給模式下電動(dòng)汽車(chē)的綜合能耗及排放，并對(duì)各類(lèi)汽車(chē)能耗排放展開(kāi)對(duì)比分析后發(fā)現(xiàn)：如果完全采用火電供給充電，電動(dòng)汽車(chē)綜合能耗及CO2綜合排放高于其他類(lèi)型汽車(chē)；隨著近年來(lái)國(guó)家火電發(fā)電比例的減少，電動(dòng)汽車(chē)綜合能耗及CO2排放大幅下降，已經(jīng)低于燃油汽車(chē)；如采用太陽(yáng)能電池直接為電動(dòng)汽車(chē)充電，其CO2綜合排放僅為火力發(fā)電模式的1/28。由此預(yù)期與清潔能源有效結(jié)合的電動(dòng)汽車(chē)將成為汽車(chē)工業(yè)未來(lái)的發(fā)展方向。

[關(guān)鍵詞]電動(dòng)汽車(chē)；綜合能耗；CO2綜合排放；清潔能源

[DOI]10.13939/j.cnki.zgsc.2017.06.039

經(jīng)歷近40年經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，中國(guó)汽車(chē)工業(yè)發(fā)生了翻天覆地的變化，在汽車(chē)工業(yè)飛速發(fā)展、滿足人們出行便利的同時(shí)，汽車(chē)尾氣已然成為大氣污染、城市霧霾發(fā)生的主要源頭之一。

為有效抑制汽車(chē)尾氣的排放，各國(guó)政府紛紛嚴(yán)格尾氣排放標(biāo)準(zhǔn)，出臺(tái)發(fā)展新能源汽車(chē)的鼓勵(lì)政策。在特斯拉純電動(dòng)汽車(chē)獲得成功的鼓舞下，純電動(dòng)汽車(chē)的車(chē)型種類(lèi)及保有量逐年提高，現(xiàn)在美國(guó)電動(dòng)汽車(chē)的保有量已超過(guò)40萬(wàn)輛，中國(guó)已超過(guò)260萬(wàn)輛。

當(dāng)我們欣喜于電動(dòng)汽車(chē)開(kāi)始普及，在大街上能時(shí)不時(shí)看到飛馳而過(guò)的特斯拉Model S及比亞迪純電動(dòng)車(chē)e6，感慨于汽車(chē)技術(shù)的進(jìn)步，期待城市霧霾的消失時(shí)，卻往往忽略了當(dāng)前技術(shù)下電動(dòng)汽車(chē)的真實(shí)能耗。

為了探究電動(dòng)汽車(chē)的真實(shí)能耗及排放，本文將對(duì)電動(dòng)汽車(chē)的能耗及排放從電力供應(yīng)環(huán)節(jié)開(kāi)始進(jìn)行分析還原。文中電動(dòng)汽車(chē)的綜合能耗為100km直接能耗對(duì)應(yīng)的發(fā)電能耗，電動(dòng)汽車(chē)綜合排放是綜合能耗對(duì)應(yīng)的CO2排放。對(duì)當(dāng)前的電動(dòng)汽車(chē)綜合能耗、綜合排放與燃油汽車(chē)、油電混合汽車(chē)的能耗展開(kāi)對(duì)比分析，同時(shí)在此基礎(chǔ)數(shù)據(jù)上展望汽車(chē)未來(lái)的發(fā)展方向。

1 電動(dòng)汽車(chē)與其他類(lèi)別汽車(chē)的直接能耗對(duì)比

為了了解電動(dòng)車(chē)的能耗，選取了目前幾款代表各自廠家技術(shù)先進(jìn)性的主流中型車(chē)與特斯拉Model S85做直接能源消耗對(duì)比（表1）。

從以上對(duì)比數(shù)據(jù)可以看出，當(dāng)前汽車(chē)直接能耗優(yōu)勢(shì)排序?yàn)椋弘妱?dòng)汽車(chē)-混動(dòng)汽車(chē)-渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)-自然吸氣發(fā)動(dòng)機(jī)。從直接能源消耗看，無(wú)疑電動(dòng)汽車(chē)節(jié)能優(yōu)勢(shì)較為明顯。電動(dòng)汽車(chē)采用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，電動(dòng)機(jī)的效率可以高達(dá)98%，同時(shí)在利用電動(dòng)機(jī)剎車(chē)時(shí)產(chǎn)生電流，可回收部分剎車(chē)制動(dòng)的能量，提高了能效。另外，由于電動(dòng)汽車(chē)沒(méi)有直接排放，不會(huì)直接污染環(huán)境，減少了城市熱島效應(yīng)。

2 不同發(fā)電模式下電動(dòng)汽車(chē)綜合能耗及CO2綜合排放對(duì)比

為了探究電動(dòng)汽車(chē)的真實(shí)能耗及排放，我們對(duì)電動(dòng)汽車(chē)的能耗及排放從電力供應(yīng)環(huán)節(jié)進(jìn)行分析還原。

近年來(lái)清潔能源發(fā)電發(fā)展迅速，不同國(guó)家的電力供應(yīng)結(jié)構(gòu)不同。采用不同發(fā)電模式為電動(dòng)車(chē)充電，對(duì)應(yīng)的電動(dòng)車(chē)的綜合能耗及CO2綜合排放情況如何呢？為此以特斯拉Model S85D為例，通過(guò)綜合能耗及排放的計(jì)算，尋找出其中的規(guī)律。

火力發(fā)電的平均效率為40%～50%，平均輸配電損失為17%，特斯拉100km直接消耗的25kW·h電能，需要271MJ的煤的能量才能提供。折算為汽油為7.66L，略高于與自然吸氣發(fā)動(dòng)機(jī)的汽車(chē)。折算為標(biāo)準(zhǔn)煤為9.0kg，CO2排放為23.4kg/100km，約為燃油汽車(chē)的1.4倍。

采用分布式天然氣發(fā)電，能量消耗節(jié)約可超過(guò)50%；如果采用太陽(yáng)能直接為汽車(chē)充電，則能耗僅為0.22kg標(biāo)準(zhǔn)煤/100km，如果采用太陽(yáng)能發(fā)電間接充電，由于增加了中間蓄電池的充放電損耗，則能耗將會(huì)高于直接充電方式。

數(shù)據(jù)分析顯示，采用分布式天然氣發(fā)電及太陽(yáng)能電池供電將會(huì)大幅度降低能源消耗。采用太陽(yáng)能電池后CO2間接排放僅為火力發(fā)電供電模式的約1/28，為燃油汽車(chē)的約1/20，為分布式發(fā)電模式的約1/12。

3 當(dāng)前供電結(jié)構(gòu)下電動(dòng)汽車(chē)綜合能耗及CO2綜合排放計(jì)算分析

由于能源形式多樣，電動(dòng)汽車(chē)充電電源的來(lái)源有多種途徑。為進(jìn)一步認(rèn)識(shí)電動(dòng)汽車(chē)能耗及環(huán)境效益，需對(duì)國(guó)家電力系統(tǒng)發(fā)電情況做一些了解。

近年來(lái)我國(guó)大力發(fā)展清潔能源，2015年國(guó)家電網(wǎng)主要供電方式——火電占比為66%。國(guó)家統(tǒng)計(jì)局2016年7月15日發(fā)布消息，2016年1～6月，風(fēng)電絕對(duì)發(fā)電量同比增長(zhǎng)13.9%；太陽(yáng)能絕對(duì)發(fā)電量同比增長(zhǎng)28.1%；火電全國(guó)發(fā)電量的比重為56.79%，首次占比下降到60%以下。

在不考慮電力建設(shè)制造能耗的情況下，對(duì)不同火電比例供電模式的特斯拉Model S85需求電能綜合能源消耗及CO2排放進(jìn)行計(jì)算，數(shù)據(jù)如下（表3）：

（

4 結(jié) 論

（1）純電動(dòng)汽車(chē)直接能源消耗水平較低，但考慮網(wǎng)損及傳輸效率等相關(guān)因素將其電耗測(cè)算為油耗，其能源利用效率較低。如果完全采用火電供給，電動(dòng)汽車(chē)的綜合能耗及排放實(shí)際高于其他類(lèi)型汽車(chē)，其中綜合排放約為燃油汽車(chē)排放的1.4倍；在2016年中國(guó)火電發(fā)電占比為56%的情況下，電動(dòng)汽車(chē)的綜合能耗及CO2綜合排放低于現(xiàn)有的燃油汽車(chē)，但綜合排放仍然略高于混動(dòng)汽車(chē)。

（2）未來(lái)電動(dòng)汽車(chē)的發(fā)展只有與清潔能源結(jié)合起來(lái)，才能發(fā)揮最大的環(huán)保效益。從汽車(chē)能源消耗測(cè)算數(shù)據(jù)看，與清潔能源配合使用的電動(dòng)汽車(chē)具有明顯的節(jié)能及環(huán)保優(yōu)勢(shì)。我們可以預(yù)見(jiàn)與清潔能源相結(jié)合的電動(dòng)汽車(chē)將成為汽車(chē)未來(lái)發(fā)展的主要方向之一。

在汽車(chē)未來(lái)的發(fā)展中，我們還將期待發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)顛覆性的突破、電池技術(shù)的進(jìn)一步完善、石墨烯電池技術(shù)的普及應(yīng)用以及清潔能源與電動(dòng)汽車(chē)的完美結(jié)合，希望在將來(lái)，汽車(chē)不再是大氣污染、城市霧霾發(fā)生的源頭。

參考文獻(xiàn)：

[1][美]韋克菲爾德.電動(dòng)汽車(chē)發(fā)展史[M].北京：北京理工大學(xué)出版社，1998（8）.

[2] 博思數(shù)據(jù).2016—2020年中國(guó)純電動(dòng)汽車(chē)行業(yè)市場(chǎng)投資前景研究及趨勢(shì)分析研究報(bào)告[M].北京：博思數(shù)據(jù)研究中心，2016-4-11.