電動(dòng)汽車是否能全部取代燃油車

電動(dòng)汽車一刀切的全部取代燃油車是否科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)？有沒有可能在10年內(nèi)發(fā)生？本文將從能耗、排放、經(jīng)濟(jì)性三方面討論純電動(dòng)汽車的發(fā)展方向。

12月3日，國家發(fā)改委能源研究所研究員姜克雋在《2015中國乘用車燃料消耗量發(fā)展年度報(bào)告》交流會(huì)上表示，根據(jù)目前國家發(fā)改委調(diào)研情況分析，未來幾年內(nèi)，純電動(dòng)汽車所亟需的技術(shù)都會(huì)得到突破，10年后的2025年，國內(nèi)銷售的增量新車中，將沒有內(nèi)燃機(jī)作為動(dòng)力的傳統(tǒng)汽車，取而代之的則是以純電為動(dòng)力的新能源汽車。2025年中國將沒有傳統(tǒng)汽車在售，屆時(shí)傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)或?qū)⑴c蒸汽機(jī)一起被列入博物館。本文認(rèn)為，能源形式本身不存在好壞優(yōu)劣，把合適的能源導(dǎo)入到合適發(fā)揮它zui率的使用方式和使用領(lǐng)域里，才是真正的節(jié)能。電動(dòng)汽車一刀切的全部取代燃油車是否科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)？有沒有可能在10年內(nèi)發(fā)生？本文將從能耗、排放、經(jīng)濟(jì)性三方面討論純電動(dòng)汽車的發(fā)展方向。

一、電動(dòng)汽車與燃油車能耗對比
是否所有類型的電動(dòng)汽車都比燃油車更節(jié)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(zhì)能、水能、風(fēng)能、太陽能、地?zé)崮?、海洋能、潮汐能等。一次能源又分為可再生能源和能源，前者指能夠重?fù)產(chǎn)生的天然能源，如太陽能、風(fēng)能、水能、生物質(zhì)能等，這些能源均來自太陽，可以重復(fù)產(chǎn)生；后者用一點(diǎn)少一點(diǎn)，主要是各類化石燃料、核燃料。
二次能源是指由一次能源經(jīng)過加工轉(zhuǎn)換以后得到的能源，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(yīng)用zui廣的過程性能源，而汽油和柴油是目前應(yīng)用zui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(chǎn)生蒸氣能推動(dòng)發(fā)電機(jī)，所產(chǎn)生的電能即可稱為二次能源。
 

因?yàn)殡妱?dòng)汽車所使用的電能和燃油車所使用的汽柴油都屬于二次能源，在研究其能耗及排放時(shí)，通行的辦法是采用生命周期評價(jià)(Life Cycle Assessment, LCA)，這也是汽車產(chǎn)業(yè)循環(huán)經(jīng)濟(jì)的核心內(nèi)容。
依據(jù)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(shí)驗(yàn)室(Argonne National Laboratory)提出了 “從井到輪” (Well- to - Wheel, WTW)評價(jià)體系。這個(gè)體系的研究對象是燃料系統(tǒng)，分成燃料生產(chǎn)(Well - to - Tank, WTT)和機(jī)動(dòng)車使用(Tank - to-Wheel, TTW)兩個(gè)階段,研究機(jī)動(dòng)車燃料整個(gè)生產(chǎn)和使用過程中的能源消費(fèi)、燃料經(jīng)濟(jì)性、相關(guān)的污染物排放和溫室氣體排放。

在我國2012年發(fā)電裝機(jī)和能源結(jié)構(gòu)情景下，選取三種不同耗電特性的電動(dòng)汽車計(jì)算燃料生命周期評價(jià)結(jié)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(fā)布的新生產(chǎn)汽車油耗標(biāo)準(zhǔn))和9.48L/100km (B型)。參考實(shí)際車輛的情況，認(rèn)為在汽車的驅(qū)動(dòng)力和舒適性等性能比較上，III型電動(dòng)汽車與B型燃油汽車相近，II型電動(dòng)汽車與A型燃油汽車相近，I型電動(dòng)汽車與1.0L排量以下的小型燃油汽車相近。查閱中國電網(wǎng)研究院資料，采用不同能源發(fā)電方式時(shí)的能耗和二氧化碳排放對比表如下：
表1 不同車型的電動(dòng)汽車與燃油汽車生命周期評價(jià) 單位：kj/km

我國電力的基本背景： 我國電力裝機(jī)分布具有顯著的區(qū)域特征，西北多風(fēng)電，西南多水電，華北多火電。火電占據(jù)了中國北方地區(qū)電網(wǎng)內(nèi)電源的絕大部分份額，例如華北京津唐電網(wǎng)截至2008年底火電機(jī)組容量為36999MW,占總裝機(jī)容量的96.8%。
結(jié)合上面的背景，分析這三種不同耗電特性電動(dòng)汽車和兩種不同油耗特性燃油汽車的燃料生命周期評價(jià)情況，如表所示，II型電動(dòng)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(dòng)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(jié)果可以看出，使用性能相近的電動(dòng)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(fā)展電動(dòng)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(dòng)汽車(小型車)代替B型燃油汽車，電動(dòng)汽車化石能耗只有62.2%,碳排放降低為原來的74.9%。通過分析可以發(fā)現(xiàn)，在中國當(dāng)前電力結(jié)構(gòu)下使用小型的電動(dòng)汽車替代大排量的燃油汽車則可以取得較好的節(jié)能減排效果。

二、 廢氣排放比較
是否所有電動(dòng)汽車都比燃油車更環(huán)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(jì)算。為了便于比較，增加小型電動(dòng)車的廢氣排放分析，取樣為整備質(zhì)量為400 kg的小型電動(dòng)汽車，經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)目標(biāo)值為5kWh/100 km。根據(jù)電力行業(yè)火電廠平均供電標(biāo)準(zhǔn)煤耗及SOx排放等指標(biāo)，基本結(jié)果分析
燃油汽車的能耗和污染及排放主要集中在燃料使用階段，而電動(dòng)汽車的能耗和污染及排放主要集中在燃料生產(chǎn)階段。大功率的電動(dòng)汽車除HC和CO的生命周期排放量低于燃油汽車外，其余的NOx、PM和SOx等污染物排放均大于燃油汽車的生命周期排放量。電動(dòng)汽車在行駛過程中基本做到*，但其良好的清潔性是通過將廢氣排放物轉(zhuǎn)移到電動(dòng)汽車的上游制造端和發(fā)電側(cè)，把空氣污染物從城市轉(zhuǎn)移到遠(yuǎn)離城市的周邊地區(qū)和發(fā)電能源基地來實(shí)現(xiàn)的。2013年我國冬季的霧霾從原來的部分城市局部現(xiàn)象向全國區(qū)域性的轉(zhuǎn)變，因此僅通過汽車廢氣污染物的區(qū)域排放轉(zhuǎn)移難以從根本上緩解我國的霧霾現(xiàn)狀。從表中數(shù)值，可以再次得到，在我國當(dāng)前的能源結(jié)構(gòu)下，電動(dòng)汽車小型化才能保證實(shí)現(xiàn)全生命周期內(nèi)的節(jié)能減排。

三、使用經(jīng)濟(jì)性分析
是不是所有的電動(dòng)汽車使用成本都比燃油車低？按照純電動(dòng)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(jià)+C購置稅—C政府補(bǔ)貼+C能耗費(fèi)用+C車輛維護(hù)費(fèi)用+C電池更換成本
三種主流車型的基本參數(shù)及售價(jià)：

注：上海市充電電價(jià)為0.617元/kWh，深圳市充電電價(jià)為0.68元/kWh,合肥市充電電價(jià)為0.5953元/kWh。上海市消費(fèi)者日均行駛里程為40km，年均行駛14400km (假設(shè)每年行駛360天)；深圳市消費(fèi)者日均行駛里程為35km，年均行駛12600km;合肥市消費(fèi)者日均行駛里程為25km,年均行駛9000km。在車輛維護(hù)費(fèi)用方面，主要包括車輛維護(hù)保養(yǎng)費(fèi)、車輛維修費(fèi)、保險(xiǎn)費(fèi)、養(yǎng)路費(fèi)等，純電動(dòng)汽車年檢保養(yǎng)費(fèi)用約為每l00km/6.16元，普通車輛為每l00km/14元；在電池更換成本方面，本文取電池循環(huán)充電次數(shù)為2000次。

可以分析，以15年的全生命周期內(nèi)，在上海地區(qū)使用榮威E50,要想體現(xiàn)出經(jīng)濟(jì)性的優(yōu)勢，必須是國家和地方雙重補(bǔ)貼不退坡、油價(jià)每年10%上漲和電池價(jià)格每年10%下降三者同時(shí)保證，缺一不可。針對合肥這類日均行駛里程較小的城市，售價(jià)超過15萬元的車型(在保證補(bǔ)貼政策的情況下)，不具備同等條件下的燃油車經(jīng)濟(jì)性。

有首兒歌大家都會(huì)唱“祖國是個(gè)大花園，花園的花朵真鮮艷...”，其實(shí)能源也是大花園，每種能源方式都有他的特點(diǎn)，如何針對能源的不同特性，發(fā)揮到其效率zui高的地方，是要按科學(xué)的標(biāo)準(zhǔn)來進(jìn)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?nèi)粘Ｗ鲲埌?，不也是有電力，有燃?xì)?，有沼氣，甚至蜂窩煤和柴火，一定是根據(jù)個(gè)地區(qū)的差異性、能源的稀缺性等多種并存，也沒見能統(tǒng)一?。⊥瑯?，按照以上的分析，電動(dòng)汽車與燃油車各有所長，在各自優(yōu)勢領(lǐng)域里，發(fā)揮各自的主流的作用，相互補(bǔ)充，相互依存是未來10年的常態(tài)，絕非也不可能全部取代。補(bǔ)充而不是取代，科學(xué)分類，發(fā)展小型化的純電動(dòng)汽車，在其優(yōu)勢領(lǐng)域取代燃油車，是更加務(wù)實(shí)且科學(xué)的態(tài)度。