純電動汽車CO₂排放量估算與比較

龔利平

摘 要： “十二五”以來，我國新能源汽車發展迅猛，尤其是純電動汽車和插電式混合動力汽車。但在我國電力結構目前以煤電為主的情況下，也有認為電動汽車實際碳排放高于燃油車的觀點。本文以碳平衡法對純電動汽車百公里CO2排放量進行估算，并與普通燃油乘用車進行簡單對比。

關鍵詞：純電動汽車 電力結構 碳平衡法 CO2排放量

中圖分類號：U469.72 文獻標識碼：A 文章編號：1003-9082（2016）05-0306-02

一、估算假定條件

1.只考慮火電廠產生的CO2排放，忽略其它類型發電廠的排放。太陽能、風能、水力、核能及潮汐能電站發電過程生產的CO2排放比火電廠少很多。

2. 只考慮使用過程的CO2排放，忽略生產純電動汽車和生產燃油汽車過程中的排放，忽略建設火電廠和電網過程中的排放，忽略燃油在開采、提煉、儲運等過程中的排放。以上過程也有一定的碳排放，不在本文討論之列。

3.忽略電廠燃煤和汽油燃燒過程中可能產生的極少量CO、CxHy化合物和C單質，假定C元素全部轉化為CO2。

4.忽略純電動汽車和燃油車的官方電耗、油耗數據與用戶實際消耗的差別，只采用廠家或官方數據計算。

二、純電動汽車CO2排放估算方法

根據煤炭燃燒過程中碳原子守恒（碳平衡法），可以由如下公式估算純電動汽車使用過程的等效CO2排放量：

W1= （1）

其中W1：純電動汽車百公里CO2排放量，kg/100km；

12、44、1000分別是碳原子相對原子量、CO2相對分子量（按C12和O16計算）、kg與g的換算系數；

E：純電動汽車百公里電耗，kW·h/100km；

H：燃煤電廠度電標準煤耗，g/ kW·h。根據中國電力企業聯合會統計，2014年的值為300[1]；

k：標準煤碳排放系數，國家發展改革委員會能源研究所推薦值為0.67，它反映了我國發電燃煤平均含碳率按平均熱量折算到標準煤的數值；

λ：火電占全社會電量的比率。根據中國電力企業聯合會統計，2014年燃煤、燃氣、燃油電廠發電量的比率分別為70.50%、2.38%、0.08%[1]。燃氣電廠的度電排放大約是燃煤的40%[2]。由于相關數據缺失，燃油電廠按與燃煤電廠等效的放大系數折算。所以最終折算為λ=70.50%+2.3840%+0.08%=71.53%；

：電網損失率，根據中國電力企業聯合會統計，2014年為6.64%[1]；

：充電環節的電量損失率，根據萇瑞鋒先生的研究，取6%[3]；

：廠用電率，即火電廠在發電過程中自身也要消耗一定的電力。根據萇瑞鋒先生的研究，取5%[3]；

p：電池自放電、容量衰減和電能轉機械能效率比設計值降低等因素的復合損失率，反映為電動汽車實際續航小于理論值，根據假設條件4，本文取p=0。另外，電動汽車冬季使用電耗增加比燃油車油耗增加更為明顯，文本單獨考慮冬季使用的情形，取p=30%，即按冬季續航衰減30%估算；

q：碳元素不完全燃燒率，一般低于3%[4]。隨著發電機組的大型化和超臨界化，該值不斷降低。為充分考慮CO2排放量，根據假定條件3，本文取q=0。

把上述參數帶入公式（1）得到：

W1=0.6323E （2）

三、燃油乘用車CO2排放估算方法

本文只考慮普通燃油乘用車使用過程中消耗汽油（我國柴油乘用車比例很?。┊a生的CO2排放。根據燃燒過程中碳原子守恒，汽油平均密度按730kg/m3、平均組分按C8H18計算，可得：

W2：燃油車百公里CO2排放量，kg/100km；

B：百公里油耗，L/100km。

四、純電動汽車CO2排放量估算

本文選取了2015年我國銷量前10的純電動汽車（純電動乘用車占比超過80%）中，查到電池容量和續航的9個車系、13款車型，按公式（2）估算。注：各車型參數主要來自汽車之家網站。

這13款電動汽車百公里電耗從7.3到20.5不等，平均12.3 kW·h/100km，總體隨著車重和功率的增大而增大。百公里CO2排放量從4.64到12.96不等，平均7.77kg/100km。冬季使用從6.62到18.52不等，平均11.10kg/100km。

五、燃油乘用車CO2排放量估算

1.平均值法

由于燃油乘用車車型眾多，不便于選取具體車型計算。本文選取2014年全國乘用車平均油耗和銷量前十的乘用車生產企業平均油耗，按公式（3）進行估算。

表2 主要企業燃油乘用車百公里CO2排放量估算

注：汽車銷量數據來自汽車工業協會 [5]，燃料消耗數據來自工業信息化部[6]。

所選十家企業（上海通用按三家分公司分別統計）的乘用車百公里平均油耗從6.82到8.01不等，平均7.14L/100km。百公里CO2排放從15.37到18.05不等，平均16.09kg/100km。2014年全國燃油乘用車平均油耗7.22L/100km，平均排放16.27kg/100km。

2.極限值法

由于工業信息化部所給的平均油耗是算術平均，無法反映不同排量車型之間數量的巨大差別。轉而可以從中選取油耗最小的車型，則全行業的油耗水平一定大于這款車。從工業信息化部“中國汽車燃料消耗量網站”查到油耗最小的是“江南TT”等車型，綜合油耗是4.8L/100km，由公式（3）估算的CO2排放量是10.82kg/100km。該值介于本文所列純電動汽車正常天氣使用平均排放量7.77和冬季使用平均排放量11.10之間。

六、對比分析結論

1.正常天氣下使用，所有選擇車型的純電動汽車CO2排放量都低于前十家企業燃油乘用車的平均排放和全國燃油乘用車的平均排放。冬季使用，除比亞迪e6外在，其余八款純電動汽車的排放也都低于燃油車的排放。

2.正常天氣使用，除比亞迪e6外，其余12款純電動汽車CO2排放都低于燃油乘用車的最低排放10.82kg/100km，因而也低于燃油車全行業的排放。但冬季使用，所選13個電動車型有7款超過燃油車的最低排放。

3.按照公式（3）估算，如果燃油車的排放要低于本文所選純電動車的冬季平均值11.10kg/100km，平均油耗要由目前的7.22降到4.93L/100km以下；如要降到電動汽車正常天氣使用的平均值7.77kg/100km，平均油耗更要降到3.45L/100km以下。

4.從技術進步和我國經濟結果發展趨勢看，發展純電動汽車有積極的意義，主要理由如下：

4.1 我國火電比例近年的趨勢是不斷降低，隨著核電和新能源發電的發展，有助于降低電動車的碳排放。

4.2 火電行業內部也不斷淘汰落后產能，隨著大型機組的比率不斷提高，平均度電煤耗必定進一步降低。

4.3 新電池技術，如固態電池、鋰空氣電池、鋰硫電池等，已經有了實驗室成果，能量密度和充放電特性等方面有明顯提升。雖然實現量產和規?；€有較長年份，新技術必然使電動汽車在性能和節能方面有大的進度。

5.單純從降低排放出發，目前應該提倡發展輕量型純電動汽車，大型電動乘用車并不具有明顯的減排效果。

參考文獻

[1]電力企業聯合會.2014年電力統計基本數據一覽表[EB/OL].2015.11.30.

[2]張輝等. 燃氣與燃煤電廠主要污染物排放估算分析[J].環境工程，2012.3.

[3]萇瑞鋒等.我國電動汽車碳排放量計算方法的探討[C].北京，2011中國電工技術學會學術年會論文集，2011.9.

[4]丁洋.電動汽車對火力發電能耗及環境影響研究[D].P21，2013.3.

[5]汽車工業協會.2014年乘用車品牌銷量前十位排名[EB/OL].2015.01.16

[6]工業和信息化部等五部委.關于2014年度中國乘用車企業平均燃料消耗量核算情況的公告 2015年41號[Z].2015.06.23.