電動汽車電能需求引致的電力產業鏈碳排放計量研究

王麗芳+程磊+黃星

摘 要：在當今社會中，環境問題已經成為了一個不容忽視的重要問題。為了在經濟發展的同時降低對生態環境的破壞，應積極對經濟結構進行調整，不斷提升能源效率，實現低碳經濟的發展模式。電動汽車正是在這一背景下產生的，直觀來看，電動汽車可看作是零排放交通工具，但在其運行中消耗的電能，仍然存在一定的碳排放。基于此，本文對電動汽車電能需求引致的電力產業鏈碳排放計量進行了研究，以期實現更為有效的節能減排。

關鍵詞：電動汽車；電能需求；電力產業鏈；碳排放

前言：電動汽車作為當前一種重要的新能源汽車，其運行動力來源于電能，和傳統汽車相比，電動汽車在運行中可以實現零排放。不過，在其所需電能生產及傳輸過程中，仍然會產生較大的碳排放量。此外，在電能的生產及傳輸當中，也會產生一定的損耗，因此，在電動汽車單位電能需求上，通常與發電端電力生產量存在差異。所以，如果電動汽車得到大規模的普及，雖然直接排放問題得到了解決，但是電能需求引致的電力產業鏈碳排放也是不容忽視的。

1煤電能源鏈碳排放

在我國當前的電力領域當中，最主要的發電方式仍然是火力發電。而大量燃煤的燃燒，會產生很多氧化二氮、二氧化碳、二氧化硫等溫室氣體和酸性氣體。其中，造成溫室效應最主要的氣體就是二氧化碳。所以，可將煤電能源鏈當中，產生的其它溫室氣體排放系數，換算為二氧化碳當量排放系數，也就是人們常說的碳排放或碳當量[1]。在煤炭的開采、加工、運輸、燃燒等環節中，都存在能量傳輸的問題，因此在各個環節當中，都普遍存在著一定量的碳排放。煤電能源鏈碳排放的劑量范圍主要包括了從原煤開采，到燃煤電廠發電位置，其中不包括后續的電網輸配電環節。在煤炭開采運輸、電廠發電運行等環節中，也需要消耗一定的電能或燃料，因此，基于全生命周期的角度，在電廠向外提供電能的時候，額外能源需求同樣會產生碳排放。通常來說，電廠每向外發出1度電，煤電能源鏈中就會產生1千克左右的二氧化碳排放當量。在煤電能源鏈的各個環節當中，二氧化碳的排放量都比較巨大，而重點則在于發電環節，因此應當進行有效的控制。

2電動汽車單位電能需求引致的邊際發電量

在發電端，電動汽車單位電能需求，所反映出的電力生產量往往遠遠高于1度電，這是由于在生產及傳輸電能的過程中，都會產生各種各樣的損耗，所以，電動汽車間接造成的碳排放量也會大大增加。因此，為了研究電動汽車電能需求引致的碳排放問題，就應當對電動汽車消耗單位電能所需發電端的供應電量進行研究。在電動汽車中，邊際發電量指的是每消耗1度電，發電側實際產生的發電量，也就是電動汽車單位電能需求引致的電廠發電量。通常情況下，在電力消費終端，電能需求引致的電廠發電量，與電力設備、用電器的電能轉換效率相關。而電動汽車充電終端的充電效率則直接影響了電網的送電量。同時，電網線損與發電側發電量也有著直接的關系[2]。另外，電廠的綜合用電率，也會對電廠發電量產生直接的影響。所以，在電動汽車終端，用電引致的邊際發電量，會受到電源結構、電廠用電率、電網線損率、電動汽車充電能效等因素的影響。相關研究表明，如果電動汽車充電效能達到85%～95%，線損率和電廠用電率下降，電動汽車充1度點，邊際發電量約為1.20～1.34kWh，電能損耗約在0.20～0.34kWh。

3電動汽車電能需求引致的電力產業鏈碳排放

用IPMi表示電源邊際發電量，用PRFi表示電源鏈碳排放系數，用PEi表示電源碳排放，用PPE表示電力產業鏈碳排放，則可利用公式PEi=∑PEFi×IPMi計算電源碳排放量，利用公式PPE= PEi計算電力產業鏈碳排放量。如果電動汽車能夠達到90%的充電能效，基準情景下，電動汽車電能需求引致的電力產業鏈碳排放量要高于低碳情景和強化低碳情景[3]。預計在2030年到2050年左右，低碳情景和強化低碳情景都能夠達到100g以下的低碳排放水平。而在基準情景下，由于沒有對相應氣候變化采取有效的對策，因而預計碳排放量可能會維持在400g左右的水平。如果在未來的發展當中，仍然只注重經濟發展，忽略環境保護的問題，電力產業鏈碳排放無法得到有效的控制和降低。而采用在發展經濟的同時，如果能夠提高對環境的保護意識，利用高校的發電、輸電、減排技術，能夠使電力行業碳排放得到有效的減輕[4]。而通過提高電動汽車用電效率、充電效能，降低電網線損，降低電廠用電比率，優化電源結果，提高減排技術和燃煤發電技術，能夠更為有效的控制電動汽車電能需求引致的電力產業鏈碳排放。

結論：電動汽車作為一種新能源汽車，以電能作為驅動能源，雖然能夠消除直接碳排放，但是其所用電能的生產及輸送，也會產生相應的碳排放。基于此，應采取有效的措施，在發電及輸電環節減少碳排放，提高電動汽車的充電效能和用電效率，從而降低電動汽車電能需求引致的電力產業鏈碳排放量。

參考文獻

[1]張興平，饒嬈，馮一帆. 電動出租車充電行為分析及綜合效益跨區域對比[J]. 中國電力，2016，02：141-147.

[2]杜劍，謝東，吳濤，吳伯華，王法靖，張籍. 國外電動汽車戰略及充換電業務發展現狀[J]. 華中電力，2012，01：96-102.

[3]林方，袁越，王敏，傅質馨，曹東莉，李芙蓉. 電動汽車接入微網研究[J]. 電網與清潔能源，2013，10：80-85+90.

[4]劉清. 電動汽車的充電模式及充電站對電網電能質量的影響分析[J]. 中國高新技術企業，2011，27：43-46.