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電動汽車是否能全部取代燃油車?

時間:2015-12-19     點擊:加載中   【打印此頁】  【關閉
 
[摘要] 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年內發生?本文將從能耗、排放、經濟性三方麵討論純電動汽車的發展方向。
【第一電動網】(專欄作者 冰封之城)12月3日,國家發改委能源研究所研究員薑克雋在《2015中國乘用車燃料消耗量發展年度報告》交流會上表示,根據目前國家發改委調研情況分析,未來幾年內,純電動汽車所亟需的技術都會得到突破,10年後的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年中國將沒有傳統汽車在售,屆時傳統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劣,把合適的能源導入到合適發揮它最高效率的使用方式和使用領域裏,才是真正的節能。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年內發生?本文將從能耗、排放、經濟性三方麵討論純電動汽車的發展方向。
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,前者指能夠重複產生的天然能源,如太陽能、風能、水能、生物質能等,這些能源均來自太陽,可以重複產生;後者用一點少一點,主要是各類化石燃料、核燃料。
二次能源是指由一次能源經過加工轉換以後得到的能源,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,例如將煤燃燒產生蒸氣能推動發電機,所產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於二次能源,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),這也是汽車產業循環經濟的核心內容。
依據生命周期的概念,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)評價體係。這個體係的研究對象是燃料係統,分成燃料生產(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和使用過程中的能源消費、燃料經濟性、相關的汙染物排放和溫室氣體排放。
在我國2012年發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)(中國新發布的新生產汽車油耗標準)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。查閱中國電網研究院資料,采用不同能源發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
    傳統汽車 電動汽車(中國電網資料)
    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
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域特征,西北多風電,西南多水電,華北多火電。火電占據了中國北方地區電網內電源的絕大部分份額,例如華北京津唐電網截至2008年底火電機組容量為36999MW,占總裝機容量的96.8%。
結合上麵的背景,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,電動汽車化石能耗隻有62.2%,碳排放降低為原來的74.9%。通過分析可以發現,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。為了便於比較,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,經濟性指標目標值為5kWh/100 km。根據電力行業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





 
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
 


燃油汽車的能耗和汙染及排放主要集中在燃料使用階段,而電動汽車的能耗和汙染及排放主要集中在燃料生產階段。大功率的電動汽車除HC和CO的生命周期排放量低於燃油汽車外,其餘的NOx、PM和SOx等汙染物排放均大於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遊製造端和發電側,把空氣汙染物從城市轉移到遠離城市的周邊地區和發電能源基地來實現的。2013年我國冬季的霧霾從原來的部分城市局部現象向全國區域性的轉變,因此僅通過汽車廢氣汙染物的區域排放轉移難以從根本上緩解我國的霧霾現狀。從表中數值,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全生命周期內的節能減排。
三、使用經濟性分析
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及售價:
參數 單位 比亞迪e6 榮威E50 江淮iev4
整車售價 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
燃油車百公裏油耗 L/100km 8.2 6.1 5.9
 
車輛購置成本列表如下:
車型 國家補貼後 國家 國家+地方補貼後購置稅 地方補貼
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
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 4693 3416 3412 4385 3170 3166 2811 2051 2049
電池更換成本 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裏程為40km,年均行駛14400km (假設每年行駛360天);深圳市消費者日均行駛裏程為35km,年均行駛12600km;合肥市消費者日均行駛裏程為25km,年均行駛9000km。在車輛維護費用方麵,主要包括車輛維護保養費、車輛維修費、保險費、養路費等,純電動汽車年檢保養費用約為每l00km/6.16元,普通車輛為每l00km/14元;在電池更換成本方麵,本文取電池循環充電次數為2000次。
可以分析,以15年的全生命周期內,在上海地區使用榮威E50,要想體現出經濟性的優勢,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裏程較小的城市,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,花園的花朵真鮮豔...”,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,一定是根據個地區的差異性、能源的稀缺性等多種並存,也沒見能統一啊!同樣,按照以上的分析,電動汽車與燃油車各有所長,在各自優勢領域裏,發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,絕非也不可能全部取代。補充而不是取代,科學分類,發展小型化的純電動汽車,在其優勢領域取代燃油車,是更加務實且科學的態度。

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