電動(dòng)汽車與內(nèi)燃機(jī)汽車的經(jīng)濟(jì)性比較研究*

張海波 黃孝慈

（上海工程技術(shù)大學(xué)汽車工程學(xué)院 上海 201620）

引言

提倡使用電動(dòng)汽車的基本前提是：不產(chǎn)生任何空氣污染物，同時(shí)減少?gòu)U棄物的產(chǎn)生。如果只考慮對(duì)環(huán)境的直接影響，電動(dòng)汽車確實(shí)是內(nèi)燃機(jī)汽車更好的替代選擇。但這并不全面，因?yàn)樗鼪](méi)考慮到燃料的生產(chǎn)和運(yùn)輸[1]。

隨著石油燃料價(jià)格逐漸上漲，電動(dòng)汽車正在成為內(nèi)燃機(jī)汽車一種有吸引力的替代選擇。其利用率正在受到中國(guó)政府的激勵(lì)，中國(guó)政府的目標(biāo)是：在2025年，所有道路運(yùn)輸?shù)?0%應(yīng)該是由電動(dòng)汽車來(lái)完成的[2]。

這個(gè)法規(guī)目前的范圍有限，只是規(guī)范公共運(yùn)輸商和公眾購(gòu)買者，但是擴(kuò)大到運(yùn)輸行業(yè)所有車輛的范圍還需要一定的時(shí)間[3]。

汽車污染源被定義為是指具有內(nèi)燃機(jī)或其它污染空氣的發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)備造成環(huán)境污染的污染物發(fā)生源，通常是指向環(huán)境排放有害物質(zhì)或?qū)Νh(huán)境產(chǎn)生有害影響的設(shè)備或裝置[4]。每一輛車都會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生影響，這個(gè)影響可分為直接影響（發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)期間排放的污染物主要由于部件磨損而產(chǎn)生的廢棄物）和間接影響（在燃料生產(chǎn)和使用期間產(chǎn)生的排放等）[5]。

1 理論與方法論背景

本研究的目的是分析電動(dòng)汽車和內(nèi)燃機(jī)汽車對(duì)環(huán)境和經(jīng)濟(jì)的影響。就空氣污染而言，本文描述了個(gè)別汽車類型對(duì)環(huán)境的直接和間接影響。經(jīng)濟(jì)分析的目的是考慮到個(gè)人和商業(yè)上的使用情況，對(duì)電動(dòng)汽車和內(nèi)燃機(jī)汽車的投資效益進(jìn)行評(píng)估。

在評(píng)估特定項(xiàng)目時(shí)，我們?cè)u(píng)估其具體項(xiàng)目的適用性、效率和可行性。此外，我們?cè)u(píng)估了該項(xiàng)目在公司的總體效益、繁榮和金融穩(wěn)定性方面的影響。在評(píng)估汽車購(gòu)買投資的經(jīng)濟(jì)效益時(shí)，主要關(guān)注項(xiàng)目成本標(biāo)準(zhǔn)的必要性[6]。這些標(biāo)準(zhǔn)比較不同的技術(shù)和生產(chǎn)替代選擇，他們的目標(biāo)并不是利益最大化，而是估計(jì)投資必須實(shí)現(xiàn)的參數(shù)[7]。最常見的用于評(píng)估這類項(xiàng)目的方法有年平均成本法和打折成本法。

本研究采用凈現(xiàn)值的一個(gè)版本，項(xiàng)目評(píng)估的對(duì)象并不是效益。該方法在項(xiàng)目的過(guò)程中，不使用平均參數(shù)，而使用折扣購(gòu)買和運(yùn)營(yíng)成本。實(shí)現(xiàn)年度單項(xiàng)投資費(fèi)用項(xiàng)目的基本公式是：

折扣成本=I+OCd（1）式中：I為投資費(fèi)用，OCd為自項(xiàng)目開始以來(lái)的經(jīng)營(yíng)成本削減。

只有經(jīng)營(yíng)成本不包括攤銷（包括在投資費(fèi)用中）和財(cái)務(wù)費(fèi)用（利息包含在折扣率中）折扣。如果運(yùn)營(yíng)成本不變，公式可以簡(jiǎn)化為：

式中：N為項(xiàng)目的持續(xù)時(shí)間，i為折扣率。

如果購(gòu)買成本在項(xiàng)目開始或整個(gè)項(xiàng)目進(jìn)行過(guò)程中花費(fèi)更長(zhǎng)的時(shí)間，那么降低購(gòu)買的成本也是有必要的。本研究使用的折扣率為12.5%，其中充分考慮了給定投資類型的風(fēng)險(xiǎn)和時(shí)間。

雪鐵龍C-Zero公司自2012年起在中國(guó)開始銷售第一款電動(dòng)汽車，這是一個(gè)小型車輛，驅(qū)動(dòng)單元由帶永磁體的同步電動(dòng)機(jī)組成，由鋰電池提供的直流電轉(zhuǎn)換的交流電饋送。一個(gè)電池的驅(qū)動(dòng)距離大約為150 km，足以滿足個(gè)人和公司的平均需求。這輛車以給定的等級(jí)提供乘客安全和舒適的標(biāo)準(zhǔn)要素[8]。

作為內(nèi)燃機(jī)汽車的參考，我們選擇了配有直列三缸汽油發(fā)動(dòng)機(jī)和自動(dòng)變速器的雪鐵龍C1。我們之所以選擇這款車，是因?yàn)樗哂袃?nèi)燃機(jī)汽車相同的基本特征。由于更大的能量集中在燃料中，與鋰蓄電池的容量相比，內(nèi)燃機(jī)汽車具有較長(zhǎng)的驅(qū)動(dòng)距離[9]。

2 研究結(jié)果

比較電動(dòng)汽車和內(nèi)燃機(jī)汽車的競(jìng)爭(zhēng)力的主要參數(shù)有：購(gòu)買的價(jià)格、燃料的成本、年平均運(yùn)營(yíng)成本和折扣成本，如表1所示。

表1 電動(dòng)汽車和內(nèi)燃機(jī)汽車主要競(jìng)爭(zhēng)比較 元

電動(dòng)汽車的采購(gòu)成本很高。這是由于生產(chǎn)成本較高，主要是高成本蓄電池和高成本的研發(fā)模式，因?yàn)槲覀儸F(xiàn)在所知道的電動(dòng)汽車在汽車行業(yè)是一個(gè)相對(duì)較新的概念。

在運(yùn)營(yíng)成本中，燃料成本是一個(gè)重要的方面，在電動(dòng)汽車的情況下可以被認(rèn)為是用于購(gòu)電的成本。不將汽車用于商業(yè)用途的個(gè)人用戶，每年大約駕駛16 000 km（45 km/d）。這樣可以在夜間對(duì)電池進(jìn)行充電，這時(shí)電價(jià)為0.31元/（kW·h）。在中國(guó)，這也適用于商業(yè)用途中使用的汽車，每年大約駕駛47 000 km（130 km/d）。其它運(yùn)營(yíng)成本是用于服務(wù)檢查的費(fèi)用，服務(wù)檢查主要是針對(duì)蓄電池及維護(hù)液檢查。

生命周期成本取決于汽車的平均使用年限。中國(guó)汽車的平均使用年限在11至12年之間。對(duì)用于商業(yè)目的的車輛，我們可以假設(shè)在5年折舊期后，車輛將從資產(chǎn)中退出。

從以上信息可以看出，投資到電動(dòng)汽車目前還是無(wú)效的。降低運(yùn)營(yíng)成本不足以彌補(bǔ)更高的價(jià)格。降低電動(dòng)汽車的燃料成本，導(dǎo)致更高汽車的效率，較低的燃料價(jià)格在用于商業(yè)目的的汽車中更加有突出的優(yōu)勢(shì)。價(jià)格的效果如表2所示，顯示了電動(dòng)汽車和內(nèi)燃機(jī)汽車投資的折扣成本所在的價(jià)格。

表2 電動(dòng)汽車購(gòu)買價(jià)格變動(dòng)時(shí)電動(dòng)汽車和內(nèi)燃機(jī)汽車的比較 元

影響投資電動(dòng)汽車有效性的另一個(gè)因素是燃料的價(jià)格。撰寫本文時(shí)，93#辛烷值汽油的價(jià)格為6.34元/L。表3為石油燃料價(jià)格上漲時(shí)電動(dòng)汽車和內(nèi)燃機(jī)汽車的比較。

表3 石油燃料價(jià)格上漲時(shí)電動(dòng)汽車和內(nèi)燃機(jī)汽車的比較 元

汽油的價(jià)格增加到25.67元/L時(shí)，電動(dòng)汽車用于個(gè)人需求時(shí)實(shí)現(xiàn)折扣成本等于內(nèi)燃機(jī)汽車。在商業(yè)用途車中，價(jià)格的變化會(huì)表現(xiàn)較大，當(dāng)石油燃料的價(jià)格達(dá)到12.05元/L時(shí)，折扣成本將相等。

在分析電動(dòng)汽車對(duì)環(huán)境的直接影響時(shí)，我們可以看到電動(dòng)汽車不會(huì)排放氣體進(jìn)入大氣層。電動(dòng)汽車唯一的排放是廢熱，這是由電動(dòng)機(jī)部件的摩擦產(chǎn)生的，但與內(nèi)燃機(jī)汽車相比，廢熱的產(chǎn)生也明顯降低。

電動(dòng)汽車的更大影響將是廢棄物和廢棄物的處理。由汽車零件磨損和維護(hù)液變化產(chǎn)生，主要是制動(dòng)液和制動(dòng)襯片。其它廢棄物的生產(chǎn)（如冷卻系統(tǒng)和駕駛系統(tǒng)等）依賴于特定電動(dòng)汽車的結(jié)構(gòu)。其它電動(dòng)汽車直接產(chǎn)生的廢棄物有輪胎和汽車排放產(chǎn)生的廢棄物。

除了電動(dòng)汽車對(duì)環(huán)境的直接影響，還有對(duì)其它經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域的間接影響。該間接影響比直接影響更大，間接影響包括電力需求增加，意味著電動(dòng)汽車運(yùn)營(yíng)所產(chǎn)生的和需求的電力生產(chǎn)中的排放和廢棄物。電力是由各種對(duì)環(huán)境有不同影響的多種技術(shù)產(chǎn)生，整個(gè)中國(guó)，能源混合物只有10%～15%產(chǎn)生二氧化碳。

考慮到內(nèi)燃機(jī)汽車的直接影響，內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)行必然導(dǎo)致氣體排放物排放到大氣中。相應(yīng)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)已建立，在中國(guó)進(jìn)口和生產(chǎn)的每臺(tái)內(nèi)燃機(jī)都必須符合這些排放控制標(biāo)準(zhǔn)。

公眾采購(gòu)商和公共運(yùn)輸商在其生命周期中排放的二氧化碳、一氧化碳、氮氧化物、微粒（PM）和非甲烷總烴（NMHC）排放量計(jì)入車輛的運(yùn)營(yíng)成本。生命周期由車輛行駛距離表示，因不同車輛而異。表4為內(nèi)燃機(jī)汽車產(chǎn)生的排放物的估值。

表4 內(nèi)燃機(jī)汽車產(chǎn)生的排放物的估值

內(nèi)燃機(jī)汽車的其它直接影響是在其生命周期中產(chǎn)生的廢棄物，大多數(shù)內(nèi)燃機(jī)汽車的廢棄物取決于它的結(jié)構(gòu)和其它因素。這些內(nèi)燃機(jī)汽車通過(guò)其生命周期產(chǎn)生的主要廢棄物類型有：潤(rùn)滑劑、制動(dòng)液、冷卻液和剎車片等。

內(nèi)燃機(jī)汽車的間接影響是燃料生產(chǎn)和運(yùn)輸中產(chǎn)生的排放和廢棄物。用于內(nèi)燃機(jī)汽車的燃料是汽油和柴油。汽油發(fā)動(dòng)機(jī)主要用汽油，但也可以通過(guò)調(diào)整以利用液化石油氣（LPG）或壓縮天然氣（CNG）等作為燃料。

3 結(jié)論

電動(dòng)汽車目前最大的缺點(diǎn)是價(jià)格更高。假設(shè)更大銷售量和發(fā)展到產(chǎn)品更為成熟的階段，價(jià)格將會(huì)下降，這是顯而易見的，但電動(dòng)汽車可能永遠(yuǎn)不會(huì)像內(nèi)燃機(jī)汽車的價(jià)格那么低。原因是的：蓄電池研發(fā)成本高，蓄電池的基本材料—鋰的價(jià)格高，更高的價(jià)格可以通過(guò)降低運(yùn)營(yíng)成本來(lái)補(bǔ)償。

要從內(nèi)燃機(jī)汽車過(guò)渡到電動(dòng)汽車，一個(gè)非常重要的問(wèn)題是電動(dòng)汽車否是對(duì)環(huán)境影響比起內(nèi)燃機(jī)汽車來(lái)說(shuō)較小。當(dāng)我們看到電動(dòng)汽車和內(nèi)燃機(jī)汽車排放的廢棄物時(shí)，電動(dòng)汽車確實(shí)是內(nèi)燃機(jī)汽車的一種很好的替代選擇。另一個(gè)重要因素是蓄電池的生產(chǎn)、運(yùn)行和處置（或回收）。這些過(guò)程都非?？量蹋芰亢臀镔|(zhì)方面以及對(duì)環(huán)境造成額外的負(fù)擔(dān)等。蓄電池似乎是電動(dòng)汽車發(fā)展的一個(gè)瓶頸，這顯然影響了他們的吸引力。

電動(dòng)汽車還有許多缺陷，需要進(jìn)一步發(fā)展、完善才會(huì)成為內(nèi)燃機(jī)汽車的真正替代品，其市場(chǎng)的成功還要取決于燃料管理部門采取的措施。

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