楊亦銘

[摘 要]文章對電動汽車的能耗及排放追溯至電力供應(yīng)環(huán)節(jié)，計算不同能源供給模式下電動汽車的綜合能耗及排放，并對各類汽車能耗排放展開對比分析后發(fā)現(xiàn)：如果完全采用火電供給充電，電動汽車綜合能耗及CO2綜合排放高于其他類型汽車；隨著近年來國家火電發(fā)電比例的減少，電動汽車綜合能耗及CO2排放大幅下降，已經(jīng)低于燃油汽車；如采用太陽能電池直接為電動汽車充電，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)合的電動汽車將成為汽車工業(yè)未來的發(fā)展方向。

[關(guān)鍵詞]電動汽車；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)濟高速發(fā)展，中國汽車工業(yè)發(fā)生了翻天覆地的變化，在汽車工業(yè)飛速發(fā)展、滿足人們出行便利的同時，汽車尾氣已然成為大氣污染、城市霧霾發(fā)生的主要源頭之一。

為有效抑制汽車尾氣的排放，各國政府紛紛嚴格尾氣排放標(biāo)準(zhǔn)，出臺發(fā)展新能源汽車的鼓勵政策。在特斯拉純電動汽車獲得成功的鼓舞下，純電動汽車的車型種類及保有量逐年提高，現(xiàn)在美國電動汽車的保有量已超過40萬輛，中國已超過260萬輛。

當(dāng)我們欣喜于電動汽車開始普及，在大街上能時不時看到飛馳而過的特斯拉Model S及比亞迪純電動車e6，感慨于汽車技術(shù)的進步，期待城市霧霾的消失時，卻往往忽略了當(dāng)前技術(shù)下電動汽車的真實能耗。

為了探究電動汽車的真實能耗及排放，本文將對電動汽車的能耗及排放從電力供應(yīng)環(huán)節(jié)開始進行分析還原。文中電動汽車的綜合能耗為100km直接能耗對應(yīng)的發(fā)電能耗，電動汽車綜合排放是綜合能耗對應(yīng)的CO2排放。對當(dāng)前的電動汽車綜合能耗、綜合排放與燃油汽車、油電混合汽車的能耗展開對比分析，同時在此基礎(chǔ)數(shù)據(jù)上展望汽車未來的發(fā)展方向。

1 電動汽車與其他類別汽車的直接能耗對比

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

從以上對比數(shù)據(jù)可以看出，當(dāng)前汽車直接能耗優(yōu)勢排序為：電動汽車-混動汽車-渦輪增壓發(fā)動機-自然吸氣發(fā)動機。從直接能源消耗看，無疑電動汽車節(jié)能優(yōu)勢較為明顯。電動汽車采用電動機驅(qū)動，電動機的效率可以高達98%，同時在利用電動機剎車時產(chǎn)生電流，可回收部分剎車制動的能量，提高了能效。另外，由于電動汽車沒有直接排放，不會直接污染環(huán)境，減少了城市熱島效應(yīng)。

2 不同發(fā)電模式下電動汽車綜合能耗及CO2綜合排放對比

為了探究電動汽車的真實能耗及排放，我們對電動汽車的能耗及排放從電力供應(yīng)環(huán)節(jié)進行分析還原。

近年來清潔能源發(fā)電發(fā)展迅速，不同國家的電力供應(yīng)結(jié)構(gòu)不同。采用不同發(fā)電模式為電動車充電，對應(yīng)的電動車的綜合能耗及CO2綜合排放情況如何呢？為此以特斯拉Model S85D為例，通過綜合能耗及排放的計算，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)動機的汽車。折算為標(biāo)準(zhǔn)煤為9.0kg，CO2排放為23.4kg/100km，約為燃油汽車的1.4倍。

采用分布式天然氣發(fā)電，能量消耗節(jié)約可超過50%；如果采用太陽能直接為汽車充電，則能耗僅為0.22kg標(biāo)準(zhǔn)煤/100km，如果采用太陽能發(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)電及太陽能電池供電將會大幅度降低能源消耗。采用太陽能電池后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)下電動汽車綜合能耗及CO2綜合排放計算分析

由于能源形式多樣，電動汽車充電電源的來源有多種途徑。為進一步認識電動汽車能耗及環(huán)境效益，需對國家電力系統(tǒng)發(fā)電情況做一些了解。

近年來我國大力發(fā)展清潔能源，2015年國家電網(wǎng)主要供電方式——火電占比為66%。國家統(tǒng)計局2016年7月15日發(fā)布消息，2016年1～6月，風(fēng)電絕對發(fā)電量同比增長13.9%；太陽能絕對發(fā)電量同比增長28.1%；火電全國發(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排放進行計算，數(shù)據(jù)如下（表3）：

（

4 結(jié) 論

（1）純電動汽車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，電動汽車的綜合能耗及排放實際高于其他類型汽車，其中綜合排放約為燃油汽車排放的1.4倍；在2016年中國火電發(fā)電占比為56%的情況下，電動汽車的綜合能耗及CO2綜合排放低于現(xiàn)有的燃油汽車，但綜合排放仍然略高于混動汽車。

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

在汽車未來的發(fā)展中，我們還將期待發(fā)動機技術(shù)顛覆性的突破、電池技術(shù)的進一步完善、石墨烯電池技術(shù)的普及應(yīng)用以及清潔能源與電動汽車的完美結(jié)合，希望在將來，汽車不再是大氣污染、城市霧霾發(fā)生的源頭。

參考文獻：

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