張海波 黃孝慈

（上海工程技術(shù)大學汽車工程學院 上海 201620）

引言

提倡使用電動汽車的基本前提是：不產(chǎn)生任何空氣污染物，同時減少廢棄物的產(chǎn)生。如果只考慮對環(huán)境的直接影響，電動汽車確實是內(nèi)燃機汽車更好的替代選擇。但這并不全面，因為它沒考慮到燃料的生產(chǎn)和運輸[1]。

隨著石油燃料價格逐漸上漲，電動汽車正在成為內(nèi)燃機汽車一種有吸引力的替代選擇。其利用率正在受到中國政府的激勵，中國政府的目標是：在2025年，所有道路運輸?shù)?0%應該是由電動汽車來完成的[2]。

這個法規(guī)目前的范圍有限，只是規(guī)范公共運輸商和公眾購買者，但是擴大到運輸行業(yè)所有車輛的范圍還需要一定的時間[3]。

汽車污染源被定義為是指具有內(nèi)燃機或其它污染空氣的發(fā)動機設(shè)備造成環(huán)境污染的污染物發(fā)生源，通常是指向環(huán)境排放有害物質(zhì)或?qū)Νh(huán)境產(chǎn)生有害影響的設(shè)備或裝置[4]。每一輛車都會對環(huán)境產(chǎn)生影響，這個影響可分為直接影響（發(fā)動機驅(qū)動期間排放的污染物主要由于部件磨損而產(chǎn)生的廢棄物）和間接影響（在燃料生產(chǎn)和使用期間產(chǎn)生的排放等）[5]。

1 理論與方法論背景

本研究的目的是分析電動汽車和內(nèi)燃機汽車對環(huán)境和經(jīng)濟的影響。就空氣污染而言，本文描述了個別汽車類型對環(huán)境的直接和間接影響。經(jīng)濟分析的目的是考慮到個人和商業(yè)上的使用情況，對電動汽車和內(nèi)燃機汽車的投資效益進行評估。

在評估特定項目時，我們評估其具體項目的適用性、效率和可行性。此外，我們評估了該項目在公司的總體效益、繁榮和金融穩(wěn)定性方面的影響。在評估汽車購買投資的經(jīng)濟效益時，主要關(guān)注項目成本標準的必要性[6]。這些標準比較不同的技術(shù)和生產(chǎn)替代選擇，他們的目標并不是利益最大化，而是估計投資必須實現(xiàn)的參數(shù)[7]。最常見的用于評估這類項目的方法有年平均成本法和打折成本法。

本研究采用凈現(xiàn)值的一個版本，項目評估的對象并不是效益。該方法在項目的過程中，不使用平均參數(shù)，而使用折扣購買和運營成本。實現(xiàn)年度單項投資費用項目的基本公式是：

折扣成本=I+OCd（1）式中：I為投資費用，OCd為自項目開始以來的經(jīng)營成本削減。

只有經(jīng)營成本不包括攤銷（包括在投資費用中）和財務費用（利息包含在折扣率中）折扣。如果運營成本不變，公式可以簡化為：

式中：N為項目的持續(xù)時間，i為折扣率。

如果購買成本在項目開始或整個項目進行過程中花費更長的時間，那么降低購買的成本也是有必要的。本研究使用的折扣率為12.5%，其中充分考慮了給定投資類型的風險和時間。

雪鐵龍C-Zero公司自2012年起在中國開始銷售第一款電動汽車，這是一個小型車輛，驅(qū)動單元由帶永磁體的同步電動機組成，由鋰電池提供的直流電轉(zhuǎn)換的交流電饋送。一個電池的驅(qū)動距離大約為150 km，足以滿足個人和公司的平均需求。這輛車以給定的等級提供乘客安全和舒適的標準要素[8]。

作為內(nèi)燃機汽車的參考，我們選擇了配有直列三缸汽油發(fā)動機和自動變速器的雪鐵龍C1。我們之所以選擇這款車，是因為它具有內(nèi)燃機汽車相同的基本特征。由于更大的能量集中在燃料中，與鋰蓄電池的容量相比，內(nèi)燃機汽車具有較長的驅(qū)動距離[9]。

2 研究結(jié)果

比較電動汽車和內(nèi)燃機汽車的競爭力的主要參數(shù)有：購買的價格、燃料的成本、年平均運營成本和折扣成本，如表1所示。

表1 電動汽車和內(nèi)燃機汽車主要競爭比較 元

電動汽車的采購成本很高。這是由于生產(chǎn)成本較高，主要是高成本蓄電池和高成本的研發(fā)模式，因為我們現(xiàn)在所知道的電動汽車在汽車行業(yè)是一個相對較新的概念。

在運營成本中，燃料成本是一個重要的方面，在電動汽車的情況下可以被認為是用于購電的成本。不將汽車用于商業(yè)用途的個人用戶，每年大約駕駛16 000 km（45 km/d）。這樣可以在夜間對電池進行充電，這時電價為0.31元/（kW·h）。在中國，這也適用于商業(yè)用途中使用的汽車，每年大約駕駛47 000 km（130 km/d）。其它運營成本是用于服務檢查的費用，服務檢查主要是針對蓄電池及維護液檢查。

生命周期成本取決于汽車的平均使用年限。中國汽車的平均使用年限在11至12年之間。對用于商業(yè)目的的車輛，我們可以假設(shè)在5年折舊期后，車輛將從資產(chǎn)中退出。

從以上信息可以看出，投資到電動汽車目前還是無效的。降低運營成本不足以彌補更高的價格。降低電動汽車的燃料成本，導致更高汽車的效率，較低的燃料價格在用于商業(yè)目的的汽車中更加有突出的優(yōu)勢。價格的效果如表2所示，顯示了電動汽車和內(nèi)燃機汽車投資的折扣成本所在的價格。

表2 電動汽車購買價格變動時電動汽車和內(nèi)燃機汽車的比較 元

影響投資電動汽車有效性的另一個因素是燃料的價格。撰寫本文時，93#辛烷值汽油的價格為6.34元/L。表3為石油燃料價格上漲時電動汽車和內(nèi)燃機汽車的比較。

表3 石油燃料價格上漲時電動汽車和內(nèi)燃機汽車的比較 元

汽油的價格增加到25.67元/L時，電動汽車用于個人需求時實現(xiàn)折扣成本等于內(nèi)燃機汽車。在商業(yè)用途車中，價格的變化會表現(xiàn)較大，當石油燃料的價格達到12.05元/L時，折扣成本將相等。

在分析電動汽車對環(huán)境的直接影響時，我們可以看到電動汽車不會排放氣體進入大氣層。電動汽車唯一的排放是廢熱，這是由電動機部件的摩擦產(chǎn)生的，但與內(nèi)燃機汽車相比，廢熱的產(chǎn)生也明顯降低。

電動汽車的更大影響將是廢棄物和廢棄物的處理。由汽車零件磨損和維護液變化產(chǎn)生，主要是制動液和制動襯片。其它廢棄物的生產(chǎn)（如冷卻系統(tǒng)和駕駛系統(tǒng)等）依賴于特定電動汽車的結(jié)構(gòu)。其它電動汽車直接產(chǎn)生的廢棄物有輪胎和汽車排放產(chǎn)生的廢棄物。

除了電動汽車對環(huán)境的直接影響，還有對其它經(jīng)濟領(lǐng)域的間接影響。該間接影響比直接影響更大，間接影響包括電力需求增加，意味著電動汽車運營所產(chǎn)生的和需求的電力生產(chǎn)中的排放和廢棄物。電力是由各種對環(huán)境有不同影響的多種技術(shù)產(chǎn)生，整個中國，能源混合物只有10%～15%產(chǎn)生二氧化碳。

考慮到內(nèi)燃機汽車的直接影響，內(nèi)燃機的運行必然導致氣體排放物排放到大氣中。相應的國家標準已建立，在中國進口和生產(chǎn)的每臺內(nèi)燃機都必須符合這些排放控制標準。

公眾采購商和公共運輸商在其生命周期中排放的二氧化碳、一氧化碳、氮氧化物、微粒（PM）和非甲烷總烴（NMHC）排放量計入車輛的運營成本。生命周期由車輛行駛距離表示，因不同車輛而異。表4為內(nèi)燃機汽車產(chǎn)生的排放物的估值。

表4 內(nèi)燃機汽車產(chǎn)生的排放物的估值

內(nèi)燃機汽車的其它直接影響是在其生命周期中產(chǎn)生的廢棄物，大多數(shù)內(nèi)燃機汽車的廢棄物取決于它的結(jié)構(gòu)和其它因素。這些內(nèi)燃機汽車通過其生命周期產(chǎn)生的主要廢棄物類型有：潤滑劑、制動液、冷卻液和剎車片等。

內(nèi)燃機汽車的間接影響是燃料生產(chǎn)和運輸中產(chǎn)生的排放和廢棄物。用于內(nèi)燃機汽車的燃料是汽油和柴油。汽油發(fā)動機主要用汽油，但也可以通過調(diào)整以利用液化石油氣（LPG）或壓縮天然氣（CNG）等作為燃料。

3 結(jié)論

電動汽車目前最大的缺點是價格更高。假設(shè)更大銷售量和發(fā)展到產(chǎn)品更為成熟的階段，價格將會下降，這是顯而易見的，但電動汽車可能永遠不會像內(nèi)燃機汽車的價格那么低。原因是的：蓄電池研發(fā)成本高，蓄電池的基本材料—鋰的價格高，更高的價格可以通過降低運營成本來補償。

要從內(nèi)燃機汽車過渡到電動汽車，一個非常重要的問題是電動汽車否是對環(huán)境影響比起內(nèi)燃機汽車來說較小。當我們看到電動汽車和內(nèi)燃機汽車排放的廢棄物時，電動汽車確實是內(nèi)燃機汽車的一種很好的替代選擇。另一個重要因素是蓄電池的生產(chǎn)、運行和處置（或回收）。這些過程都非?？量蹋芰亢臀镔|(zhì)方面以及對環(huán)境造成額外的負擔等。蓄電池似乎是電動汽車發(fā)展的一個瓶頸，這顯然影響了他們的吸引力。

電動汽車還有許多缺陷，需要進一步發(fā)展、完善才會成為內(nèi)燃機汽車的真正替代品，其市場的成功還要取決于燃料管理部門采取的措施。

1 楊峰，傅俊.純電動汽車經(jīng)濟性比較與分析[J].武漢理工大學學報，2009（4）：286-288

2 李春卉.電動汽車的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢研究[J].汽車工業(yè)研究，2005（5）：44-46

3 孫柏剛，田華宇，張冬生，等.氫內(nèi)燃機汽車與傳統(tǒng)內(nèi)燃機汽車的經(jīng)濟性比較研究[J].汽車工程學報，2014（1）：8-12

4 婁偉.城市碳排放量測算方法研究—以北京市為例[J].華中科技大學學報（社會科學版），2011（3）：29-34

5 陳志芳，馮利英.我國碳排放量與能源消費和經(jīng)濟增長的動態(tài)關(guān)系分析[J].中國管理信息化，2013，16（7）：47-50

6 Mikhail G,Ibrahim D,Marc A R.Economic and environmental comparison of conventional,hybrid,electric and hydrogen fuel cell vehicles[J].Journal of Power Sources,2006,159(9):1186-1193

7 Popesko,B.Activity-based costing application methodology for manufacturing industries[J].Scientific Research Journal,2010,13(6):103-114

8 M.Cerit.Thermo mechanical analysis of a partially ceramic coated piston used in an SI engine[J].Surface&Coatings Technology,2011,205(11):3499-3505

9 Zhao B.Thermal stress analysis of ceramic-coated diesel engine pistons based on the wavelet finite-element method[J].Journal of Engineering Mechanics,2012,138(1):143-149