閆海辰
油電之爭(zhēng),一直以來(lái)都是一個(gè)備受爭(zhēng)議的話題。一方聲稱新能源汽車只是一個(gè)偽需求,燃油車并不會(huì)被淘汰;另一方則堅(jiān)信新能源汽車是發(fā)展趨勢(shì),燃油車不可持續(xù)。近期,隨著多家歐洲車企宣布恢復(fù)內(nèi)燃機(jī)的研發(fā),仿佛勝利的天平已經(jīng)傾向燃油車。但是從能源角度看,長(zhǎng)久的勝者,一定是新能源汽車。
新能源汽車更節(jié)能
油耗常用FC(Fuel Consumption)來(lái)指代,電耗用EC(Electric energy Consumption)來(lái)指代,一種樸素的等價(jià)思路是用釋放同等能量來(lái)?yè)Q算,如此就可以將電耗用汽油的熱值轉(zhuǎn)化成油耗,GB/T 37340-2019《電動(dòng)汽車能耗折算方法》就規(guī)定了用于計(jì)算的汽油密度取720 g/L,低位熱值(生成氣態(tài)水的燃燒焓)取43 kJ/g,這一結(jié)果就是新能源汽車在出廠時(shí)申報(bào)的“電能當(dāng)量燃料消耗量”。
以比亞迪秦PLUS EV 2024 款榮耀版420KM 領(lǐng)先型為例,其百公里耗電量為11.6 kWh,電能當(dāng)量燃料消耗量為1.31 L/100 km。同級(jí)別緊湊型燃油車中,如一汽豐田卡羅拉 2023 款 1.2TS-CVT 先鋒版油耗為5.88 L/100 km,東風(fēng)日產(chǎn)軒逸 2024 款經(jīng)典1.6L XE CVT 舒適版油耗為5.94 L/100 km。若是將范圍進(jìn)一步擴(kuò)大到中型車和大型車,新能源汽車電能當(dāng)量燃料消耗量與燃油車油耗間的差距只會(huì)越來(lái)越大。那么為什么會(huì)產(chǎn)生這樣的差距呢?
美國(guó)汽車燃油調(diào)研機(jī)構(gòu)Fuel Economy.gov的數(shù)據(jù)顯示,傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)的能量轉(zhuǎn)換效率只有20%,能量損失達(dá)到80%。其中,發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)能量損耗高達(dá)68%~72%,發(fā)動(dòng)機(jī)周邊零件能量損耗達(dá)4%~6%,傳動(dòng)系統(tǒng)能量損耗達(dá)3%~5%,車載電子系統(tǒng)能量損耗達(dá)0%~2%。
與燃油車相比,新能源汽車的能量轉(zhuǎn)換效率高達(dá)89%,能量損失僅為11%。其中,10%為充電電力傳輸能量損耗,18% 為電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)能量損耗,3% 為冷卻、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)能量損耗,0%~4% 為周邊電子系統(tǒng)能量損耗,但后三項(xiàng)能量損耗中,占總能量22% 的能量可通過(guò)動(dòng)能回收的形式進(jìn)行回收。
然而,針對(duì)以上觀點(diǎn),部分人認(rèn)為,只計(jì)算車端的能量損失并不能代表新能源汽車比燃油車節(jié)約能源。因此,此處引入三個(gè)概念:
WTT(Well To Tank):能源從產(chǎn)地開(kāi)采出來(lái),經(jīng)過(guò)生產(chǎn)轉(zhuǎn)成汽車所需,輸送到加油站或充電站,最后加注到油箱或者充入汽車蓄電池的過(guò)程;
TTW(Tank To Wheel):油箱/ 蓄電池里的能量經(jīng)過(guò)內(nèi)燃機(jī)/ 電機(jī)轉(zhuǎn)化成機(jī)械能,驅(qū)動(dòng)汽車的過(guò)程;
WTW(Well To Wheel):能源從產(chǎn)地開(kāi)采出來(lái),經(jīng)過(guò)加工生成汽車所需,輸送到加油站/充電站,最后輸入到油箱/ 蓄電池,轉(zhuǎn)化成機(jī)械能驅(qū)動(dòng)汽車的整個(gè)過(guò)程。
顯然,上面提到的對(duì)比方法是基于TTW 而研究的,那么對(duì)于WTT 而言,新能源汽車和燃油車的能量轉(zhuǎn)換效率如何呢?
GB/T 37340-2019《電動(dòng)汽車能耗折算方法》中提到燃料生命周期折算法和二氧化碳排放折算法。
燃料生命周期折算法即在電能當(dāng)量燃料消耗量的基礎(chǔ)上,乘燃料的效率因子,煉廠效率和輸送加注效率,則上文中秦PLUS 的當(dāng)量燃油消耗量約為2.62 L/100 km。
二氧化碳排放折算法即在電能當(dāng)量燃料消耗量的基礎(chǔ)上,轉(zhuǎn)換油和電對(duì)于二氧化碳排放的貢獻(xiàn),乘二氧化碳折算因子,則上文中秦PLUS 的當(dāng)量燃油消耗量約為3.50 L/100 km。
通過(guò)計(jì)算可知,即便是計(jì)算WTT 情況下的能源消耗量,新能源汽車也有著不可忽視的優(yōu)勢(shì)。而對(duì)于WTW 情況,可以理解為TTW 和WTT相加,那結(jié)果也一定是新能源汽車更加節(jié)約能源。
清潔電力占比不斷提高
在新能源汽車更加節(jié)能的先決條件外,進(jìn)一步支撐新能源汽車發(fā)展的則是我國(guó)乃至全球不斷提高的清潔電力占比。過(guò)去,“燃油車派”的一個(gè)核心觀點(diǎn)便是新能源汽車的電都來(lái)自火電。但近年來(lái),主要能源大國(guó)均出臺(tái)了一系列法律法規(guī)、戰(zhàn)略計(jì)劃和政策措施,采取行動(dòng)加快能源科技創(chuàng)新。
美國(guó)發(fā)布了《全面能源戰(zhàn)略》等戰(zhàn)略計(jì)劃,將“科學(xué)與能源”確立為第一戰(zhàn)略主題,提出形成從基礎(chǔ)研究到最終市場(chǎng)解決方案的完整能源科技創(chuàng)新鏈條,強(qiáng)調(diào)加快發(fā)展低碳技術(shù),已陸續(xù)出臺(tái)了提高能效、發(fā)展太陽(yáng)能、四代和小型模塊化核能等清潔電力新計(jì)劃。
日本出臺(tái)了《面向2030 年能源環(huán)境創(chuàng)新戰(zhàn)略》等戰(zhàn)略計(jì)劃,提出了能源保障、環(huán)境、經(jīng)濟(jì)效益和安全并舉的方針,繼續(xù)支持發(fā)展核能,推進(jìn)節(jié)能和可再生能源,發(fā)展新儲(chǔ)能技術(shù),發(fā)展整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)(IGCC)、整體煤氣化燃料電池循環(huán)等先進(jìn)煤炭利用技術(shù)。
歐盟制訂了《2050 能源技術(shù)路線圖》等戰(zhàn)略計(jì)劃,突出可再生能源在能源供應(yīng)中的主體地位,提出了智能電網(wǎng)、碳捕集與封存、核聚變及能源效率等方向的發(fā)展思路,啟動(dòng)了歐洲核聚變聯(lián)合研究計(jì)劃。
縱觀全球能源格局,均在向輕火電,重清潔電力的方向發(fā)展,我國(guó)自然也不例外。
中國(guó)電力企業(yè)聯(lián)合會(huì)發(fā)布的《中國(guó)電力行業(yè)年度發(fā)展報(bào)告2023》中顯示,截至2022 年年底,全國(guó)全口徑發(fā)電裝機(jī)容量256 733 萬(wàn)kW,比上年增長(zhǎng)8.0%,增速比上年提升0.2%。其中,并網(wǎng)風(fēng)電36 564 萬(wàn) kW,比上年增長(zhǎng)11.2% ;并網(wǎng)太陽(yáng)能發(fā)電39 268 萬(wàn)kW,比上年增長(zhǎng)28.1%,新能源發(fā)電增勢(shì)強(qiáng)勁。
與此同時(shí),該報(bào)告預(yù)測(cè),預(yù)計(jì)到2030 年,我國(guó)非化石能源發(fā)電裝機(jī)占比將達(dá)到60% 左右,非化石能源發(fā)電量占比接近50%,非化石發(fā)電量增量占全社會(huì)用電量增量比重達(dá)到90% 左右。
當(dāng)火電占比不斷降低后,新能源汽車在環(huán)保方面的貢獻(xiàn)將會(huì)愈發(fā)明顯。日本中央電力工業(yè)研究院CRIEPI 的研究報(bào)告中,統(tǒng)計(jì)了四種不同能源(燃油車ICEVs,混動(dòng)HEVs,插電混動(dòng)PHEVs和純電BEVs)車輛在三種火電比例(90%、45%和 0%)下行駛 10 萬(wàn)km 后的溫室氣體排放數(shù)據(jù)。
具體來(lái)看,在90% 火力發(fā)電下,一臺(tái)燃油車全生命周期的二氧化碳排放是34.8 t,混動(dòng)車為28.3 t,插電混動(dòng)車為25.9 t,純電動(dòng)車的排放為22.6 t,新能源汽車已經(jīng)顯示出一定的優(yōu)勢(shì);隨著火電比例的降低,新能源汽車的優(yōu)勢(shì)在快速放大,在45% 火電發(fā)電下,插電混動(dòng)車降到21.5 t,純電動(dòng)車的排放降到了16.2 t,燃油車依然高達(dá)33 t;到 0% 的火電時(shí),插電混動(dòng)車為16.9 t,純電動(dòng)車僅有9.6 t,此時(shí)燃油車依然高達(dá)31.2 t,接近插電混動(dòng)車的2 倍,超過(guò)純電動(dòng)車的3 倍。
因此,在全球清潔電力不斷發(fā)展的大勢(shì)之下,新能源汽車在節(jié)能減排方面的優(yōu)勢(shì)將會(huì)愈發(fā)明顯。
用電成本持續(xù)下降
在“新能源汽車是否環(huán)?!钡挠懻撝猓€有一個(gè)重要議題是新能源汽車保有量與電費(fèi)的關(guān)系,一部分人認(rèn)為新能源汽車越多,電費(fèi)就會(huì)越貴,但這種擔(dān)心其實(shí)是與事實(shí)相悖的。
首先,風(fēng)電、水電和光伏等可再生能源的發(fā)電出力具有波動(dòng)性、隨機(jī)性,其發(fā)電出力與用戶用電負(fù)荷在時(shí)間上匹配性不足,現(xiàn)階段的儲(chǔ)能技術(shù)又不足以將用電低谷的電量全部?jī)?chǔ)存,往往采用調(diào)峰、調(diào)頻、電網(wǎng)調(diào)度等方式保證可再生能源發(fā)電量被電網(wǎng)消納及滿足電力供需平衡,而在這之中就會(huì)產(chǎn)生電力損耗和系統(tǒng)成本。但是如果新能源汽車的主要充電時(shí)間恰好是用電低谷的夜間,則剛好可以消耗發(fā)電廠額外發(fā)出的電,新能源汽車用戶享受波谷電價(jià),電網(wǎng)的電力損耗和系統(tǒng)成本都會(huì)降低,可謂一舉兩得。
第二,清潔電力的發(fā)電成本不斷降低。在固有認(rèn)知中,火電占比高的最主要原因就是便宜,發(fā)電成本遠(yuǎn)低于可再生能源發(fā)電,但事實(shí)上,隨著技術(shù)的發(fā)展,可再生能源發(fā)電成本已經(jīng)得到很好的控制,有的風(fēng)電和光伏項(xiàng)目度電成本和煤電相差無(wú)幾。
以相對(duì)陸上風(fēng)電成本更高的海上風(fēng)電為例,2023 年3 月3 日,上海市發(fā)改委發(fā)布《關(guān)于杭州灣海上風(fēng)電項(xiàng)目競(jìng)爭(zhēng)配置結(jié)果的公示》。本次上海海上風(fēng)電項(xiàng)目競(jìng)配,奉賢海上風(fēng)電場(chǎng)四期項(xiàng)目,申能等聯(lián)合體申報(bào)上網(wǎng)電價(jià)0.235 元/ kWh ;金山海上風(fēng)電場(chǎng)二期項(xiàng)目,上海電力等聯(lián)合體申報(bào)上網(wǎng)電價(jià)0.247 元/ kWh ;奉賢海上風(fēng)電場(chǎng)二期項(xiàng)目,上海電力等聯(lián)合體申報(bào)上網(wǎng)電價(jià)0.207 元/kWh ;東海大橋海上風(fēng)電場(chǎng)三期項(xiàng)目,申能等聯(lián)合體申報(bào)上網(wǎng)電價(jià)0.236 元/ kWh。
與此同時(shí),我國(guó)光伏發(fā)電的重要省份——寧夏回族自治區(qū)已發(fā)布2024 年的光伏電價(jià)預(yù)期。2023 年12 月7 日,寧夏發(fā)改委印發(fā)《關(guān)于做好2024 年電力中長(zhǎng)期交易有關(guān)事項(xiàng)的通知》,文件提出,2024 年,寧夏的光伏項(xiàng)目預(yù)期約87% 電量參與市場(chǎng)化交易,執(zhí)行0.181 65 元/kWh,約13% 的電量執(zhí)行基準(zhǔn)價(jià)0.259 5 元/kWh,則綜合電價(jià)約為0.191 8 元/kWh。
目前,“新能源汽車根本不節(jié)能”、“使用火電的車不配叫新能源汽車”等觀點(diǎn)仍然充斥在網(wǎng)絡(luò)之中,諸多媒體在缺乏事實(shí)依據(jù)的情況下洗腦了一批又一批的讀者,阻礙新能源汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。事實(shí)上,如本文所述,新能源汽車的節(jié)能不僅體現(xiàn)在能源轉(zhuǎn)換效率上,更體現(xiàn)在其對(duì)于清潔能源的利用和推動(dòng)清潔能源發(fā)展上。
面對(duì)新能源汽車發(fā)展的大勢(shì),我們應(yīng)摒棄固有的偏見(jiàn)和誤解,以客觀、科學(xué)的態(tài)度看待和支持新能源汽車的發(fā)展。同時(shí),政府、企業(yè)和消費(fèi)者也應(yīng)共同努力,推動(dòng)新能源汽車市場(chǎng)的健康發(fā)展,為實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展貢獻(xiàn)力量。