典型電動(dòng)汽車(chē)節(jié)能減排特性調(diào)研及分析

牛牧遙

(東南大學(xué)吳健雄學(xué)院，南京 211189)

典型電動(dòng)汽車(chē)節(jié)能減排特性調(diào)研及分析

牛牧遙

(東南大學(xué)吳健雄學(xué)院，南京 211189)

針對(duì)我國(guó)電動(dòng)汽車(chē)保有量的飛速增長(zhǎng)，有必要對(duì)電動(dòng)汽車(chē)節(jié)能減排特性進(jìn)行分析。以比亞迪泰EV和大眾速騰(1.4T排量)為例，調(diào)研分析了2種車(chē)型的環(huán)境成本及其經(jīng)濟(jì)成本。通過(guò)收集實(shí)際能源消耗數(shù)據(jù)，對(duì)目前2種車(chē)型的能耗及排放水平進(jìn)行分析對(duì)比，探究電動(dòng)汽車(chē)的節(jié)能減排特性及制約因素，并以綠色發(fā)展理念出發(fā)，對(duì)電動(dòng)汽車(chē)的推廣提出相關(guān)建議。

新能源汽車(chē)；電動(dòng)汽車(chē)；節(jié)能減排特性；碳排放

面對(duì)電動(dòng)汽車(chē)的推廣，很多人表示支持，但也同樣有人質(zhì)疑電動(dòng)汽車(chē)與傳統(tǒng)汽車(chē)相比是否真正在污染排放與能耗方面具有優(yōu)勢(shì)。本研究旨在通過(guò)分析探究電動(dòng)汽車(chē)的節(jié)能減排特性及其制約因素，對(duì)其推廣提出相關(guān)建議。

1 研究對(duì)象

本文選取比亞迪純電動(dòng)汽車(chē)“秦EV300”(下稱(chēng)比亞迪泰EV)，及其傳統(tǒng)能源競(jìng)爭(zhēng)車(chē)型大眾速騰作為比較對(duì)象。比亞迪秦EV的電池組容量達(dá)到47.5 kWh，電動(dòng)機(jī)的輸出功率約為160 kW。

2 2種汽車(chē)的能源消耗與排放分析

2.1 汽車(chē)能源消耗情況

2.1.1 比亞迪秦EV電耗測(cè)算方式

工信部對(duì)汽車(chē)油耗測(cè)試采用的是2000年頒布的歐洲循環(huán)駕駛法。在歐洲循環(huán)駕駛法中，認(rèn)定市區(qū)行駛里程數(shù)占總里程數(shù)的30%，市郊行駛里程數(shù)占70%，與比亞迪秦EV的實(shí)際使用情況不符。經(jīng)統(tǒng)計(jì)后得出，比亞迪秦EV在市區(qū)行駛的里程數(shù)約占總里程數(shù)的75%，高速行駛里程數(shù)占總里程數(shù)的25%。參照國(guó)內(nèi)權(quán)威汽車(chē)網(wǎng)站《汽車(chē)之家》上認(rèn)證車(chē)主所提供的日常使用數(shù)據(jù)，比亞迪秦EV300百公里平均電耗約為21 kWh。

2.1.2 傳統(tǒng)汽車(chē)油耗

以大眾速騰(1.4T排量)作為比亞迪秦的比較對(duì)象，由汽車(chē)之家網(wǎng)友提供的油耗綜合得到大眾速騰1.4L排量渦輪增壓自動(dòng)擋車(chē)型每百公里油耗為7.5 L(130人平均值)。

2.1.3 傳統(tǒng)汽車(chē)及電動(dòng)汽車(chē)百公里能耗計(jì)算

電動(dòng)汽車(chē)百公里能耗可計(jì)算為：

EC=AEkα/η

(1)

式中EC——電動(dòng)汽車(chē)百公里能耗，kJ；A——百公里耗電量， kWh；E——供電標(biāo)煤耗，kg/kWh；根據(jù)中電聯(lián)數(shù)據(jù)，我國(guó)2014年供電標(biāo)煤耗為 0.318 kg/kWh；k——標(biāo)煤換算系數(shù)，標(biāo)煤換算系數(shù)為7 000 kJ/kg；α——火電權(quán)重；η——傳輸效率，94%。

傳統(tǒng)汽車(chē)百公里能耗可計(jì)算為；

GC=Cq

(2)

式中GC——傳統(tǒng)汽車(chē)百公里能耗，kJ；C——百公里油耗，L；q——汽油熱值，7 500 kJ/L。

2.2 汽油燃燒產(chǎn)生的排放

(1)1 L汽油碳排放。根據(jù)政府間氣候變化專(zhuān)業(yè)委員會(huì)(IPCC)給出的碳排放系數(shù)，得到我國(guó)汽油二氧化碳建議排放系數(shù)為2.20 kg/L。

(2)1 L汽油二氧化硫、氮氧化物、粉塵排放。目前已經(jīng)有部分省份率先開(kāi)始使用國(guó)五標(biāo)準(zhǔn)汽油，在未來(lái)國(guó)五標(biāo)準(zhǔn)也將被廣泛推廣。以國(guó)五標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算得出，每完全燃燒1 L汽油二氧化硫的排放量約為0.015 g。根據(jù)現(xiàn)在實(shí)行的國(guó)家第四階段輕型汽車(chē)污染排放限值所示，汽車(chē)百公里氮氧化物排放量8 g，粉塵排放量為2.5 g。

2.3 發(fā)電過(guò)程中的排放

2.3.1 我國(guó)近期發(fā)電組成分析

根據(jù)中電聯(lián)年度快報(bào)統(tǒng)計(jì)，截至2014年底，我國(guó)全口徑發(fā)電量5.55萬(wàn)億kWh，我國(guó)全口徑火電發(fā)電量4.17萬(wàn)億kWh。我國(guó)并網(wǎng)風(fēng)電發(fā)電量1 563億kWh，同比增長(zhǎng)12.2%。我國(guó)水電發(fā)電量1.07萬(wàn)億kWh，首次超過(guò)1萬(wàn)億kWh、同比增長(zhǎng)19.7%。我國(guó)并網(wǎng)太陽(yáng)能發(fā)電量231億kWh、同比增長(zhǎng)170.8%。我國(guó)核電發(fā)電量1 262億kWh，同比增長(zhǎng)13.2%。

2.3.2 1 kWh電量碳排放計(jì)算

根據(jù)政府間氣候變化專(zhuān)業(yè)委員會(huì)(IPCC)給出的碳排放系數(shù)，得到我國(guó)燃料煤二氧化碳建議排放系數(shù)為2.53 kg/kg。根據(jù)全國(guó)電力工業(yè)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表格(來(lái)源：國(guó)家能源局)，電耗煤采用電廠供電標(biāo)準(zhǔn)煤耗為318 g/kWh。對(duì)于水電、風(fēng)電、核電等新型能源發(fā)電的碳排放量忽略不計(jì)。結(jié)合這些數(shù)據(jù)，我國(guó)單位電量使用造成的碳排放量可由下式得出：

CE=Eμk

(3)

式中CE——單位電量碳排放量，kg；μ——碳排放系數(shù)；k——火電權(quán)重。

根據(jù)式(3)計(jì)算得到，我國(guó)平均單位電量使用造成的二氧化碳排放為0.604 kg。

2.3.3 單位電量二氧化硫、氮氧化物、粉塵排放

通過(guò)相關(guān)數(shù)據(jù)收集，2014年上海公用燃煤電廠排放在國(guó)內(nèi)處于先進(jìn)水平，其單位電量加權(quán)平均二氧化硫排放為177.73 mg，氮氧化物排放為259.31 mg，粉塵排放為43.29 mg。

以上海公用燃煤電廠數(shù)據(jù)為參考，同時(shí)根據(jù)我國(guó)燃煤發(fā)電占比(75.1%),可推算在當(dāng)前我國(guó)電力結(jié)構(gòu)下，單位電量的污染物排放量：二氧化硫?yàn)?33.47 mg/kWh，氮氧化物為94.74 mg/kWh，粉塵為32.52 mg/kWh。

3 價(jià)格及成本分析

3.1 現(xiàn)行電價(jià)與油價(jià)

以江蘇為例，居民生活用電第二梯度(年用電2 780～4 800 kWh)，電壓1～10 kV的電價(jià)為例，單價(jià)為0.568 3元/kWh。

油價(jià)按照現(xiàn)行92號(hào)汽油價(jià)格進(jìn)行估算：6.5元/L。

3.2 電池處理成本

廢舊電池一直對(duì)環(huán)境存在著威脅，所以特地將廢舊電池的處理成本考慮在內(nèi)。磷酸鐵鋰動(dòng)力電池放電率以標(biāo)準(zhǔn)充電(5 h)使用，循環(huán)壽命可達(dá)到2 000次以上，因此磷酸鐵鋰電池理論壽命將達(dá)到7～8年。這意味著比亞迪秦可以做到在使用壽命內(nèi)基本不用更換電池。然而電池產(chǎn)生的生產(chǎn)工程中的工藝排泄物污染和報(bào)廢以后的電池污染是長(zhǎng)期的，考慮到首批混合動(dòng)力車(chē)型還未進(jìn)入報(bào)廢期，所以難以簡(jiǎn)單直接去估量環(huán)境成本，因此不做討論。但是廢舊電池對(duì)環(huán)境的污染是不可忽視的。

4 2種型號(hào)汽車(chē)對(duì)比分析結(jié)果

按月行駛1 000 km計(jì)算，當(dāng)前整體電力水平下，比亞迪秦EV與大眾速騰(1.4T排量)的排放、能耗和使用成本情況對(duì)比如表1所示。

由表1可知，比亞迪秦EV300的碳排放水平較大眾速騰(1.4T排量)降幅超過(guò)20%。而在氮氧化物和粉塵的排放上較大眾速騰(1.4T排量)下降幅度更為明顯，二者分別下降了50%和72.3%。另外，電動(dòng)汽車(chē)在節(jié)能方面同樣優(yōu)勢(shì)明顯，比亞迪秦EV300的能耗較大眾速騰(1.4T排量)下降約為40.5%～45.1%。最后在使用成本上，電動(dòng)汽車(chē)相比于傳統(tǒng)能源汽車(chē)的優(yōu)勢(shì)十分突出。然而，電動(dòng)汽車(chē)造成的二氧化硫排放過(guò)高，比亞迪秦EV300每千公里超過(guò)24 g的二氧化硫排放比大眾速騰(1.4T排量)高出20多倍，使得電動(dòng)汽車(chē)的減排特性并不完美。

表1 當(dāng)前整體電力水平下比亞迪秦EV與

按照我國(guó)1.6億輛家用汽車(chē)保有量(根據(jù)《崔東樹(shù):2014年12月中國(guó)汽車(chē)市場(chǎng)分析報(bào)告》中相關(guān)數(shù)據(jù)顯示截止2014年底，我國(guó)狹義乘用車(chē)排量平均數(shù)約為1.67 L)進(jìn)行估算，如果全部換為同功率的純電動(dòng)車(chē)型每年約能減少二氧化碳排放0.1億t，這相當(dāng)于半座裝機(jī)量在100～250 MW的中型火電廠一年的碳排放(0.20～0.51億t)。

5 結(jié)語(yǔ)

根據(jù)計(jì)算，電動(dòng)汽車(chē)的節(jié)能減排效果顯著。電動(dòng)汽車(chē)的能耗約為傳統(tǒng)汽車(chē)的50%，使用成本更是不到傳統(tǒng)汽車(chē)的30%，這些優(yōu)勢(shì)會(huì)讓電動(dòng)汽車(chē)極具市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。電動(dòng)汽車(chē)在減排特性上目前存在的唯一不足是二氧化硫過(guò)高的排放。這很大程度上歸咎于我國(guó)當(dāng)前煤電脫硫技術(shù)不夠先進(jìn)。

此外，我國(guó)當(dāng)前以煤電為主的電力結(jié)構(gòu)也限制了電動(dòng)汽車(chē)在二氧化碳排放上的優(yōu)勢(shì)，事實(shí)上電動(dòng)汽車(chē)造成的二氧化碳排放以及其他污染物排放仍有很大降低空間。未來(lái)，中國(guó)能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型和可再生能源的大力發(fā)展會(huì)使得電動(dòng)汽車(chē)具有更為明顯的節(jié)能減排效果。

(本文編輯：趙艷粉)

Investigation and Analysis of Typical EV Energy Conservation and Emission Reduction Characteristics

NIU Muyao

(Chien-Shiung Wu College, Southeast University, Nanjing 211189, China)

With the rapid growth of electric vehicle (EV) ownership in China, it is necessary to analyze the features of EV energy saving and emission reduction. Taking BYD′s Thai EV and VW Sagitar (1.4 T capacity) as examples, this research analyzes their environmental cost and economic cost. By collecting the actual energy consumption data, comparative analysis is made on their energy consumption and emission levels; their energy conservation and emission reduction characteristics and restricting factors are explored. Then on the basis of green development concept, some suggestions are proposed for the promotion of electric vehicles.

electric vehicle; characteristics of energy conservation and emission reduction; carbon emission

10.11973/dlyny201702016

牛牧遙(1997—)，男，從事機(jī)械及能源動(dòng)力方面的研究。

U469.72

A

2095-1256(2017)02-0167-03

2016-12-05