基于GREET模型的新能源汽車污染排放特征分析

王恩慈, 范 松, 吳雪斌, 浦嫻娟, 焦 正,, 聶永有

基于GREET模型的新能源汽車污染排放特征分析

王恩慈1, 范 松1, 吳雪斌1, 浦嫻娟2, 焦 正1,2, 聶永有1

(1.上海大學(xué)經(jīng)濟(jì)學(xué)院,上海200444;
2.上海大學(xué)環(huán)境與化學(xué)工程學(xué)院,上海200444)

利用美國(guó)阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室提出的“從油井到輪胎”(well-to-wheel,WTW)評(píng)價(jià)體系和交通運(yùn)輸中溫室氣體排放、排放控制和能源使用(greenhouse gases,regulated emissions,and energy use in transportation,GREET)交通運(yùn)輸仿真模型,采用控制變量的方法分析了傳統(tǒng)汽車和新能源汽車在排放量和能耗方面的區(qū)別,同時(shí)以4個(gè)能源結(jié)構(gòu)差異明顯的國(guó)家為例,對(duì)電動(dòng)汽車從能耗和排放兩個(gè)方面進(jìn)行了環(huán)境性方面的分析.從模擬輸出數(shù)據(jù)可以看出,以新能源為主的國(guó)家比較適合發(fā)展純電動(dòng)車,其排放量明顯小于以化石能源為主的國(guó)家的排放量,可見研究能源結(jié)構(gòu)和電源結(jié)構(gòu)對(duì)新能源汽車的環(huán)境性影響意義較大,為政府和企業(yè)的決策提供了相應(yīng)的對(duì)策和建議.

新能源汽車;能源結(jié)構(gòu);GREET模型;WTW評(píng)價(jià)體系

近年來,中國(guó)環(huán)境污染與能源短缺問題日漸突出[1].在環(huán)境問題上,中國(guó)氣象局統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示:2013年中國(guó)霧霾波及25個(gè)省、100多個(gè)大中型城市,全國(guó)平均霧霾天氣天數(shù)高達(dá)29.9 d,創(chuàng)近52年來之最.而在能源問題上,根據(jù)《BP世界能源統(tǒng)計(jì)年鑒》統(tǒng)計(jì),2013年中國(guó)仍是世界最大的能源消費(fèi)國(guó),占全球能源消費(fèi)量的22.4%[2].為了保持經(jīng)濟(jì)的平穩(wěn)發(fā)展,面對(duì)環(huán)境與能源危機(jī),中國(guó)政府在“十二五”規(guī)劃中明確提出了節(jié)能減排的目標(biāo),即到2015年,單位GDP CO2排放量降低17%,單位GDP能耗下降16%[3].

新能源汽車的推廣,無疑對(duì)這兩方面問題的解決都有一定促進(jìn)作用.自2001年中國(guó)啟動(dòng)“863”計(jì)劃以來,先后推出鼓勵(lì)和支持新能源汽車的補(bǔ)貼政策、對(duì)企業(yè)提高新能源汽車準(zhǔn)入門檻的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)重大專項(xiàng)以及2009年提出的“十城千輛”計(jì)劃等舉措,其中對(duì)純電動(dòng)汽車的發(fā)展猶為關(guān)注,在補(bǔ)貼上給予了更大的優(yōu)惠空間.因?yàn)殡妱?dòng)汽車以車載電源為動(dòng)力,通過電機(jī)驅(qū)動(dòng)車輪行駛,在其行駛期間可以減少尾氣的排放,同時(shí)改變以石油為主要能源的傳統(tǒng)汽車的尾氣排放的狀況,因此純電動(dòng)汽車對(duì)于中國(guó)倡導(dǎo)節(jié)能減排,減少對(duì)進(jìn)口石油的依賴,減少CO2,SO2,NOx排放,以及世界汽車產(chǎn)業(yè)格局都有一定影響.不少學(xué)者指出,發(fā)展新能源汽車對(duì)解決環(huán)境和能源問題是必要的,也是符合中國(guó)節(jié)能減排政策的,但是由于中國(guó)的電源結(jié)構(gòu)是以煤炭為主的,故有學(xué)者對(duì)新能源汽車在一個(gè)生命周期內(nèi)的環(huán)境性問題產(chǎn)生質(zhì)疑.

近年來,國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)新能源汽車的排放和能耗問題進(jìn)行了諸多研究,但這些研究的側(cè)重角度有所不同[4-5].在早期國(guó)內(nèi)的研究者中,清華大學(xué)劉宏等[6]運(yùn)用生命周期理論研究了電動(dòng)汽車的環(huán)境性和經(jīng)濟(jì)性問題,得出了普通電動(dòng)汽車比常規(guī)汽油汽車在能效、排放、經(jīng)濟(jì)性方面都具有相對(duì)優(yōu)勢(shì)的結(jié)論.之后,清華大學(xué)Huo等[7]認(rèn)為,現(xiàn)今如果大量使用電動(dòng)汽車,不但不會(huì)解決污染問題,而且還可能引發(fā)大量環(huán)境問題.不過,關(guān)于電動(dòng)汽車是否可以減少溫室效應(yīng)的問題,大部分學(xué)者還是達(dá)成了一致觀點(diǎn),認(rèn)為電動(dòng)汽車可以減少CO2等溫室氣體的排放,從而改善溫室效應(yīng)[8-9].

《2012年環(huán)境統(tǒng)計(jì)年報(bào)》披露,中國(guó)機(jī)動(dòng)車主要污染物是一氧化碳、顆粒物、氮氧化物和碳?xì)浠衔锏?其中顆粒物排放量為62.1萬t,占總排放量的5%;氮氧化物排放量為640萬t,占總排放量的27.4%;碳?xì)浠衔锱欧帕繛?38.2萬t;一氧化碳排放量為3 471.7萬t.而污染物排放量較大的是汽車,其一氧化碳、顆粒物、氮氧化物和碳?xì)浠衔锱欧帕糠謩e占機(jī)動(dòng)車排放量的82.5%,95.3%,91.1%和78.7%[10].在年報(bào)報(bào)道的大氣污染防治的重點(diǎn)區(qū)域中,以氮氧化物和粉塵顆粒物為例,機(jī)動(dòng)車的排放量占總排放量的比重較大,尤其是部分發(fā)達(dá)地區(qū),如珠三角等區(qū)域的機(jī)動(dòng)車排放量高于全國(guó)平均水平(見表1).

圖1顯示了中國(guó)霧霾分布情況,圖2為2012年中國(guó)各省的民用汽車擁有量分布情況.從圖1和2可以看出,汽車分布與霧霾嚴(yán)重程度有很大的相關(guān)性.如在圖1中,PM2.5污染的分布主要集中在廣州、北京、天津、江蘇和上海等沿海省市,而圖2中這4個(gè)地區(qū)每平方千米擁有汽車的數(shù)量都大于7 834輛,比其他地區(qū)高出很多,可見二者的分布區(qū)域有明顯的重合性,中國(guó)城市霧霾形成原因與汽車使用量有很大關(guān)系.近兩年,中國(guó)僅私車數(shù)量就以每年1 400萬輛的速度增長(zhǎng),如果中國(guó)再以現(xiàn)有汽車數(shù)量的增長(zhǎng)速度繼續(xù)增長(zhǎng),那么根據(jù)古繼寶等[11]基于Gompertz模型對(duì)中國(guó)民用汽車保有量的預(yù)測(cè)分析,到2015年全國(guó)民用汽車保有量將達(dá)到1.28億輛,而到2020年就會(huì)達(dá)到2.19億輛.國(guó)家統(tǒng)計(jì)局的數(shù)據(jù)顯示,2012年的全國(guó)民用汽車保有量已經(jīng)超過1億輛,故古繼寶等[11]的預(yù)測(cè)數(shù)量是非常有可能達(dá)到的,這將會(huì)導(dǎo)致霧霾大氣污染現(xiàn)象更加嚴(yán)重,并可能引發(fā)其他一系列環(huán)境問題.

表1 大氣污染防治重點(diǎn)區(qū)域的廢氣污染物排放Table 1 Waste gas pollutant emmision of key areas for air pollution prevention

圖1 中國(guó)PM2.5分布Fig.1 Distribution of PM2.5in China

圖2 2012年中國(guó)各省民用汽車擁有量分布(每平方千米)Fig.2 Provincial private car ownership distribution in 2012(per square kilometer)

本工作利用美國(guó)阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的交通運(yùn)輸中溫室氣體排放、排放控制和能源使用(greenhouse gases,regulated emissions,and energy use in transportation,GREET)仿真模型和“從油井到輪胎”(well-to-wheel,WTW)評(píng)價(jià)體系,在目前的能源結(jié)構(gòu)和新能源汽車技術(shù)下,通過對(duì)比能源和電源結(jié)構(gòu)具有代表性的美國(guó)、巴西、中國(guó)以及法國(guó)的傳統(tǒng)汽車和新能源汽車排放量和耗能量,分析新能源汽車的排放問題.由于缺乏中國(guó)的汽車排放的相關(guān)數(shù)據(jù),而中國(guó)和美國(guó)又都是以化石燃料為主的國(guó)家,因此本工作借鑒美國(guó)的相關(guān)數(shù)據(jù)分析這種能源結(jié)構(gòu)下的排放特征,為分析中國(guó)新能源汽車的排放問題提供參考依據(jù).

1 分析方法和數(shù)據(jù)

1.1 GREET仿真模型

美國(guó)阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的交通研究中心從20世紀(jì)80年代就開始研究交通燃料和車輛技術(shù)的燃料周期問題,希望通過一種計(jì)算機(jī)模擬工具評(píng)估在不同交通技術(shù)條件下的全生命周期的能源消耗和排放量[12].目前,通過GREET模型,研究人員不僅可以評(píng)估多種運(yùn)輸燃料、汽車以及相關(guān)技術(shù)的全生命周期的排放和能源消耗,而且還可以使用不同方法和參數(shù)設(shè)置,模擬未來發(fā)展趨勢(shì),并綜合評(píng)價(jià)新技術(shù)的大氣污染物排放和能源消耗,即GREET模型允許分析師和研究人員測(cè)試自己的方法和假設(shè)或比較不同的技術(shù),從而得出精確的預(yù)測(cè)和結(jié)論.

WTW評(píng)價(jià)體系是依據(jù)汽車的全生命周期,即將汽車生命周期分為2個(gè)部分:汽車燃料加工階段(從油井到油箱,well-to-tank,WTT)和汽車使用行駛階段(從油箱到輪胎,tank-towheel,TTW).整個(gè)生命周期是從汽車產(chǎn)業(yè)原料源頭開始直到汽車使用后完成其職能結(jié)束,是一個(gè)從“搖籃”到“墳?zāi)埂钡倪^程[4].

1.2 數(shù)據(jù)的選取

1.2.1 污染因素

根據(jù)生命周期評(píng)價(jià)理論,本工作采用美國(guó)阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室提出的汽車生命周期理論(WTW的生命周期體系),將從汽車能耗和排放兩個(gè)方面分析,測(cè)量傳統(tǒng)汽車、混合動(dòng)力汽車、燃料電池汽車以及純電動(dòng)汽車的耗能及排放情況,其中排放量主要是汽車整個(gè)WTW階段和城市排放量,主要的排放物則分為溫室氣體排放和大氣污染氣體排放兩方面.汽車排放的主要溫室氣體有二氧化碳(CO2)、甲烷(CH4)以及氧化亞氮(N2O).主要的空氣污染物質(zhì)有兩大類:一類是顆粒污染物,如PM2.5和PM10;另一類是與酸雨有直接關(guān)系的污染物,如二氧化硫(SO2)、氮氧化物(NOx).由于不同的溫室氣體對(duì)溫室效應(yīng)的影響大小有明顯差別,故國(guó)際上通常采用全球變暖潛勢(shì)(global warming potential,GWP)指數(shù)來衡量[13].GWP是相對(duì)于CO2作為參數(shù)的指標(biāo)量,即CO2,CH4和N2O對(duì)溫室效應(yīng)影響的相關(guān)系數(shù)是1,21,310.對(duì)于能耗的計(jì)算,根據(jù)汽車類型和國(guó)家能源結(jié)構(gòu),不但總能耗有差別,而且各種能源的消耗也有所不同.

1.2.2 能源結(jié)構(gòu)

根據(jù)2013年《BP世界能源統(tǒng)計(jì)年鑒》得出了美國(guó)、巴西、中國(guó)及法國(guó)4個(gè)國(guó)家的一次能源的消費(fèi)結(jié)構(gòu)(見表2),從一次能源的消費(fèi)結(jié)構(gòu)可以看出4個(gè)國(guó)家在能源消費(fèi)方面有很大差異.本工作將勞倫斯-利弗莫爾國(guó)家實(shí)驗(yàn)室繪制的2012年美國(guó)能源結(jié)構(gòu)圖以及美國(guó)能源情報(bào)署2012電源數(shù)據(jù)[14-15]作為參照數(shù)據(jù)來分析美國(guó)電源結(jié)構(gòu).通過表2可以看到,美國(guó)電源結(jié)構(gòu)主要是以煤炭、核能和天然氣為主,三者占總電源結(jié)構(gòu)87%左右,其中煤炭占了50%左右.中國(guó)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局2011年數(shù)據(jù)顯示,水電、火電、核電、風(fēng)電生產(chǎn)電力量分別為6 989.5,38 337,863.5和703.3億kW·h,分別占中國(guó)電力能源的14.83%,81.34%,1.83%和1.49%[16].有數(shù)據(jù)顯示,中國(guó)的煤炭占電力能源總量的81%.根據(jù)中國(guó)《2011年國(guó)外電力市場(chǎng)化改革分析報(bào)告》分析,巴西電源結(jié)構(gòu)以水電為主,水電發(fā)電占了總發(fā)電量的71%[17].根據(jù)法國(guó)電力企業(yè)RTE報(bào)告,法國(guó)電力中核電占73.3%,可再生能源(包括水電)占了總電力的18.6%(見表3).這4個(gè)國(guó)家的具體數(shù)據(jù)對(duì)比如表2和3所示.

表2 4國(guó)的一次能源結(jié)構(gòu)Table 2 Primary energy structures of four countries

2 仿真分析

本工作采用控制變量的方法計(jì)算排放量和能耗.在模擬模型數(shù)據(jù)時(shí),只改變GREET模型中能源和電源結(jié)構(gòu),在一定的能源結(jié)構(gòu)條件下,選取4種汽車類型作為對(duì)比,計(jì)算4類汽車的全生命周期的排放量和能耗,尤其是根據(jù)GREET模型計(jì)算出4類汽車在城市區(qū)域的污染物排放量,同時(shí)對(duì)比在汽車行駛時(shí)4類汽車的排放差異.以電動(dòng)汽車為代表,選取美國(guó)、巴西、中國(guó)以及法國(guó)4個(gè)能源和電源結(jié)構(gòu)差異較大的國(guó)家,在相同技術(shù)條件下的新能源汽車的排放和能耗(見表3).

表3 4國(guó)的電源結(jié)構(gòu)對(duì)比Table 3 Comparisons of the power structure of four countries %

由于運(yùn)用GREET模型分析傳統(tǒng)汽車和新能源汽車需要前期的數(shù)據(jù),而中國(guó)關(guān)于能源轉(zhuǎn)化和單位排放量的數(shù)據(jù)相對(duì)比較缺乏,故本工作在計(jì)算中國(guó)的全生命周期的傳統(tǒng)汽車與新能源汽車的能耗和排放量、TTW階段排放量以及全生命周期的城市排放量時(shí)都借鑒美國(guó).這是因?yàn)?①美國(guó)與中國(guó)同屬以化石燃料為主的國(guó)家,其排放特征具有一致性;②美國(guó)作為一個(gè)高新技術(shù)發(fā)達(dá)的國(guó)家,其在汽油標(biāo)準(zhǔn)和電力發(fā)電污染排放管理方面相對(duì)中國(guó)比較嚴(yán)格,故其模擬的數(shù)據(jù)整體會(huì)優(yōu)于中國(guó);③GREET模型的原有數(shù)據(jù)中美國(guó)的數(shù)據(jù)相對(duì)準(zhǔn)確,因此更具有可信度.

2.1 情景1(在現(xiàn)今美國(guó)能源結(jié)構(gòu)和汽車技術(shù)的條件下)

(1)全生命周期的傳統(tǒng)汽車與新能源汽車的能耗分析.

在相同的能源結(jié)構(gòu)和技術(shù)背景條件下,以美國(guó)為典型案例,可以得到傳統(tǒng)汽車與新能源汽車在能耗上有顯著差異,新能源汽車總能耗明顯少于傳統(tǒng)汽車(見表4).而電動(dòng)汽車在新能源汽車中能耗量是最低的,比傳統(tǒng)汽車減少了近50%.由此可見,在中國(guó)推廣電動(dòng)汽車是可以達(dá)到節(jié)能目的的.

表4 美國(guó)新能源汽車與傳統(tǒng)汽車的能耗對(duì)比Table 4 Energy consumption comparisons of new energy vehicles and the traditional vehicles in the U.S. kJ/(100 km)

(2)全生命周期的傳統(tǒng)汽車與新能源汽車的排放量分析.

在汽車的全生命周期中,4類汽車的排放量差異顯著.從全球溫室氣體(global greenhouse gas,GHG)的排放量來看,新能源汽車優(yōu)于傳統(tǒng)汽車.而電動(dòng)汽車的GHG排放量比傳統(tǒng)汽車減少了42%,這個(gè)削減量是巨大的;VOC,CO和NOx的排放量的情況與GHG相同.表5為美國(guó)新能源汽車與傳統(tǒng)汽車的排放對(duì)比,可以看出在固體顆粒物的排放方面,美國(guó)電動(dòng)汽車不具有優(yōu)勢(shì),原因可能在于美國(guó)的電源結(jié)構(gòu),尤其是SO2的排放可能與電源結(jié)構(gòu)中40%多的煤炭使用有很大關(guān)系.而作為同是以化石燃料為主的中國(guó),其電源結(jié)構(gòu)中煤炭的占比為80%,遠(yuǎn)高于美國(guó),故不難推測(cè)在SO2等污染物的排放方面?zhèn)鹘y(tǒng)汽車是優(yōu)于電動(dòng)汽車的.

(3)TTW階段的傳統(tǒng)汽車與新能源汽車的排放量分析.

表6為美國(guó)新能源汽車與傳統(tǒng)汽車的TTW階段排放對(duì)比.從(2)中的數(shù)據(jù)可以看出,電動(dòng)汽車在WTW全生命周期的部分污染物排放量偏高,故比較其中的TTW階段,在美國(guó)電動(dòng)汽車的排放量一欄所有的排放量數(shù)據(jù)都為0,因此(2)中的部分排放量數(shù)據(jù)偏高的階段應(yīng)該是屬于WTT階段,即汽車燃料的加工階段.電動(dòng)汽車的燃料就是電力,故證明了電動(dòng)汽車的排放量與美國(guó)電源結(jié)構(gòu)有關(guān)系,可見只有優(yōu)化電源結(jié)構(gòu)才可以減少電動(dòng)汽車排放量.而對(duì)于中國(guó)來說,優(yōu)化電源結(jié)構(gòu)更為重要.

表5 美國(guó)新能源汽車與傳統(tǒng)汽車的排放對(duì)比Table 5 Emissions comparisons of new energy vehicles and the traditional vehicles in the U.S. g/(100 km)

表6 美國(guó)新能源汽車與傳統(tǒng)汽車的TTW階段排放對(duì)比Table 6 Emissions comparisons of new energy vehicles and the traditional vehicles at TTW stage in the U.S. g/(100 km)

(4)全生命周期的傳統(tǒng)汽車與新能源汽車的城市排放量分析.

即使在(2)中電動(dòng)汽車的排放量不是全部最小,通過計(jì)算美國(guó)汽車在城市區(qū)域的排放量可以發(fā)現(xiàn),除SO2排放量增大,其余的污染物排放量也均降低,尤其是PM2.5和PM10這兩種固體顆粒物的排放(見表7),可見電動(dòng)汽車可以局部緩解城市地區(qū)的空氣問題.對(duì)于中國(guó)來說,推廣電動(dòng)汽車應(yīng)該可以緩解城市霧霾等空氣污染問題,但是可能會(huì)對(duì)電力輸出地產(chǎn)生污染,尤其是對(duì)類似山西省這種區(qū)域發(fā)電自給的地區(qū),推廣電動(dòng)汽車對(duì)緩解空氣污染的作用可能就不明顯了.

表7 美國(guó)新能源汽車與傳統(tǒng)汽車的城市排放對(duì)比Table 7 Urban emissions comparisons of new energy vehicles and the traditional vehicles in the U.S. g/(100 km)

2.2 情景2(在一定的電動(dòng)汽車的技術(shù)水平下)

(1)電動(dòng)汽車的全生命周期的耗能量.

通過控制變量,僅改變美國(guó)、巴西、中國(guó)和法國(guó)4國(guó)的能源和電源結(jié)構(gòu),在汽車行駛階段的能耗一定的情況下,關(guān)注4國(guó)的能耗量(見表8).由于美國(guó)和中國(guó)均以化石能源為主,尤其是中國(guó)仍以煤炭為主,因此總耗能高于其他兩個(gè)國(guó)家;巴西電源結(jié)構(gòu)中以水能為主,法國(guó)則以核能為主,兩國(guó)的能耗較低,因此可以說在能耗上巴西和法國(guó)發(fā)展電動(dòng)汽車的優(yōu)勢(shì)比中國(guó)和美國(guó)更明顯.

(2)電動(dòng)汽車的全生命周期的排放量.

表9為4國(guó)的電動(dòng)汽車的總排放情況.以核能為主要電力來源的法國(guó),幾種汽車的排放量幾乎都是最低,尤其是固體顆粒物一類的排放量遠(yuǎn)低于中國(guó)和美國(guó),以PM2.5為例,分別比中國(guó)和美國(guó)減少了88%和77%;而以水能為主的巴西的排放量也偏低,尤其是GHG排放量,巴西僅占中國(guó)和美國(guó)排放量的8%和12%,因此巴西溫室氣體的排放量明顯更低.表9更能說明電源結(jié)構(gòu)對(duì)電動(dòng)汽車的排放量有直接影響,也說明了發(fā)展電動(dòng)汽車僅是改變環(huán)境問題的末端環(huán)節(jié),中國(guó)想要從根本上改變環(huán)境問題,還是要從源頭抓起,改變能源結(jié)構(gòu)、提高能源利用率以及降低能源轉(zhuǎn)化中的污染物排放.

表8 4國(guó)的電動(dòng)汽車的總能耗Table 8 Total energy consumptions of electric vehicles of four countriesg/(100 km)

表9 4國(guó)的電動(dòng)汽車的總排放Table 9 Total emissions of electric vehicles of four countries g/(100 km)

3 結(jié)論

根據(jù)GREET模型的數(shù)據(jù)輸出,在對(duì)比6組數(shù)據(jù)后得出如下結(jié)論.

(1)能源消耗上看,傳統(tǒng)汽車的能耗總量為421 153.464 kJ/(100 km),而電動(dòng)汽車則為224 727.547 kJ/(100 km),因此每100 km可節(jié)約能源196 425.917 kJ.如果一輛汽車的使用年限為10年,在行駛里程為10萬km的情況下,則可節(jié)約的能源為1.96×108kJ.由此可見,電動(dòng)汽車相對(duì)于傳統(tǒng)汽車,其能耗節(jié)省量是驚人的,因此發(fā)展新能源汽車能夠達(dá)到節(jié)能的效果,這對(duì)中國(guó)的能源戰(zhàn)略有著重要意義.

(2)比較新能源汽車和傳統(tǒng)汽車的氣體排放量,使用新能源汽車GHG排放量會(huì)有明顯的降低,如以電動(dòng)汽車為例,在WTW階段GHG的排放量相當(dāng)于傳統(tǒng)汽車排放量的60%.電動(dòng)汽車在汽車兩階段生命周期中SOx等排放量反而出現(xiàn)增大,但是在TTW階段即使用階段的排放為0,排放量也明顯低于傳統(tǒng)汽車,因此電動(dòng)汽車的推廣和發(fā)展可以局部緩解大氣污染.如在中國(guó)北京、上海這樣的汽車擁有量大的大城市中發(fā)展新能源汽車,尤其是電動(dòng)汽車,可以局部緩解這些地區(qū)的霧霾現(xiàn)象.當(dāng)然對(duì)于像北京、上海這樣的城市來說,對(duì)降低PM2.5有一定作用,但是對(duì)于電力輸出地的污染并不能起到緩解作用,甚至?xí)砀辔廴?

(3)觀察美國(guó)、巴西、中國(guó)以及法國(guó)4國(guó)的排放數(shù)據(jù)后可以發(fā)現(xiàn),對(duì)于都有以化石燃料為主的能源結(jié)構(gòu)和電源結(jié)構(gòu)的中國(guó)和美國(guó)來說,電動(dòng)汽車的發(fā)展可以減少GHG的排放,緩解溫室效應(yīng).但是從數(shù)據(jù)中還可以看出,只有像巴西、法國(guó)這些以非化石燃料為主的電源結(jié)構(gòu)的國(guó)家,其生命周期總排放量才能真正降低,發(fā)展電動(dòng)汽車才能從真正意義上進(jìn)一步解決大氣污染問題,因此優(yōu)化能源和電源結(jié)構(gòu)對(duì)中國(guó)和美國(guó)都是勢(shì)在必行的.

綜上所述,僅從污染物的排放和能耗來說,發(fā)展新能源汽車尤其是電動(dòng)汽車,對(duì)中國(guó)解決環(huán)境問題,特別是大氣污染問題,是利大于弊的.一方面,GHG和能耗等方面都是降低的,同時(shí)可以緩解城市空氣污染;另一方面,由于能源結(jié)構(gòu)問題,部分污染物排放量是增大的,會(huì)惡化對(duì)電力輸出地的污染,但是如果加強(qiáng)管理,如對(duì)所產(chǎn)生的煙塵采用脫硫除塵處理等方式,還是可以緩解對(duì)電力輸出地的污染情況的.

對(duì)于像中國(guó)這樣的以化石燃料為主的國(guó)家,無論是煤炭、石油還是天然氣,電動(dòng)汽車污染總排放量可能大于傳統(tǒng)汽車,要想從根本上改變環(huán)境問題,首先要改變能源結(jié)構(gòu)或是在提高燃料原料的源頭上減少污染,這樣發(fā)展和推廣新能源汽車才可以做到對(duì)環(huán)境保護(hù)的事半功倍的效果.同時(shí),要支持發(fā)展新能源汽車,尤其是電動(dòng)汽車,因?yàn)殡妱?dòng)汽車對(duì)于中國(guó)來說是符合“節(jié)能減排”政策要求,可以節(jié)約能耗,減少CO2等溫室氣體的排放,緩解電力凈輸入城市的空氣污染問題.另外,大力發(fā)展電動(dòng)汽車,還可以改變當(dāng)今中國(guó)汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展格局,為汽車企業(yè)搶占機(jī)遇.

要保護(hù)環(huán)境,減少污染物排放,就要分別對(duì)兩類汽車制訂針對(duì)性政策:①對(duì)于傳統(tǒng)汽車而言,其污染物的排放主要在汽車使用階段,因此為了減少排放,就要針對(duì)使用階段的燃料以及排放量對(duì)傳統(tǒng)汽車進(jìn)行征稅,同時(shí)大力發(fā)展公共交通以及鼓勵(lì)拼車;②對(duì)于新能源汽車而言,實(shí)現(xiàn)減排首先要關(guān)注技術(shù),在降低新能源汽車購(gòu)買成本和原料轉(zhuǎn)化燃料兩方面進(jìn)行技術(shù)攻關(guān),如果可以減少轉(zhuǎn)化燃料過程中的排放,則新能源汽車在整個(gè)生命期內(nèi)污染物排放量就可以降低,而汽車技術(shù)的提高可以保證汽車價(jià)格的降低,這可以通過從國(guó)家層面增加購(gòu)車補(bǔ)貼、完善基礎(chǔ)設(shè)施和增加其他方面的補(bǔ)貼來實(shí)現(xiàn).

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GREET-based model for analyzing pollutant emissions characteristic of new energy vehicles

WANG Enci1,FAN Song1,WU Xuebin1,PU Xianjuan2,JIAO Zheng1,2,NIE Yongyou1
(1.School of Economics,Shanghai University,Shanghai 200444,China;2.School of Environmental and Chemical Engineering,Shanghai University,Shanghai 200444,China)

Using an evaluation system of from the well-to-wheel(WTW)and the greenhouse gases,regulated emissions,and energy use in transportation(GREET)model proposed by the Argonne National Laboratory,USA,controlling variables,emissions and energy consumption of both traditional and electric vehicles can be calculated.The WTW calculation methods and GREET model put forward by the U.S.Department of Argonne National Laboratory are used to compare environmental and economic implications of conventional,hybrid,electric and hydrogen fuel cell vehicles in their whole life cycle.Four countries are then compared with dif f erent energy structures,dif f erences about electric cars can be seen from energy consumption and emissions.Dif f erences in energy consumption and emission exist in pure electric vehicles between countries using fossil energy and countries using new energy.From the data,it can be concluded that countries using new energy is given priority to develop pure electric vehicles with less emissions.Thus energy and power structures af f ect the environmental implication of new energy vehicles.

new energy vehicle;energy structure;greenhouse gases,regulated emissions,and energy use in transportation(GREET)model;well-to-wheel(WTW)evaluation system

X 734.2

A

1007-2861(2017)05-0810-11

10.12066/j.issn.1007-2861.1723

2015-11-25

焦 正(1972–),男,教授,博士生導(dǎo)師,研究方向?yàn)榄h(huán)境與化學(xué)工程.E-mail:zjiao@shu.edu.cn

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