典型電動汽車節能減排特性調研及分析

牛牧遙

(東南大學吳健雄學院，南京 211189)

典型電動汽車節能減排特性調研及分析

牛牧遙

(東南大學吳健雄學院，南京 211189)

針對我國電動汽車保有量的飛速增長，有必要對電動汽車節能減排特性進行分析。以比亞迪泰EV和大眾速騰(1.4T排量)為例，調研分析了2種車型的環境成本及其經濟成本。通過收集實際能源消耗數據，對目前2種車型的能耗及排放水平進行分析對比，探究電動汽車的節能減排特性及制約因素，并以綠色發展理念出發，對電動汽車的推廣提出相關建議。

新能源汽車；電動汽車；節能減排特性；碳排放

面對電動汽車的推廣，很多人表示支持，但也同樣有人質疑電動汽車與傳統汽車相比是否真正在污染排放與能耗方面具有優勢。本研究旨在通過分析探究電動汽車的節能減排特性及其制約因素，對其推廣提出相關建議。

1 研究對象

本文選取比亞迪純電動汽車“秦EV300”(下稱比亞迪泰EV)，及其傳統能源競爭車型大眾速騰作為比較對象。比亞迪秦EV的電池組容量達到47.5 kWh，電動機的輸出功率約為160 kW。

2 2種汽車的能源消耗與排放分析

2.1 汽車能源消耗情況

2.1.1 比亞迪秦EV電耗測算方式

工信部對汽車油耗測試采用的是2000年頒布的歐洲循環駕駛法。在歐洲循環駕駛法中，認定市區行駛里程數占總里程數的30%，市郊行駛里程數占70%，與比亞迪秦EV的實際使用情況不符。經統計后得出，比亞迪秦EV在市區行駛的里程數約占總里程數的75%，高速行駛里程數占總里程數的25%。參照國內權威汽車網站《汽車之家》上認證車主所提供的日常使用數據，比亞迪秦EV300百公里平均電耗約為21 kWh。

2.1.2 傳統汽車油耗

以大眾速騰(1.4T排量)作為比亞迪秦的比較對象，由汽車之家網友提供的油耗綜合得到大眾速騰1.4L排量渦輪增壓自動擋車型每百公里油耗為7.5 L(130人平均值)。

2.1.3 傳統汽車及電動汽車百公里能耗計算

電動汽車百公里能耗可計算為：

EC=AEkα/η

(1)

式中EC——電動汽車百公里能耗，kJ；A——百公里耗電量， kWh；E——供電標煤耗，kg/kWh；根據中電聯數據，我國2014年供電標煤耗為 0.318 kg/kWh；k——標煤換算系數，標煤換算系數為7 000 kJ/kg；α——火電權重；η——傳輸效率，94%。

傳統汽車百公里能耗可計算為；

GC=Cq

(2)

式中GC——傳統汽車百公里能耗，kJ；C——百公里油耗，L；q——汽油熱值，7 500 kJ/L。

2.2 汽油燃燒產生的排放

(1)1 L汽油碳排放。根據政府間氣候變化專業委員會(IPCC)給出的碳排放系數，得到我國汽油二氧化碳建議排放系數為2.20 kg/L。

(2)1 L汽油二氧化硫、氮氧化物、粉塵排放。目前已經有部分省份率先開始使用國五標準汽油，在未來國五標準也將被廣泛推廣。以國五標準計算得出，每完全燃燒1 L汽油二氧化硫的排放量約為0.015 g。根據現在實行的國家第四階段輕型汽車污染排放限值所示，汽車百公里氮氧化物排放量8 g，粉塵排放量為2.5 g。

2.3 發電過程中的排放

2.3.1 我國近期發電組成分析

根據中電聯年度快報統計，截至2014年底，我國全口徑發電量5.55萬億kWh，我國全口徑火電發電量4.17萬億kWh。我國并網風電發電量1 563億kWh，同比增長12.2%。我國水電發電量1.07萬億kWh，首次超過1萬億kWh、同比增長19.7%。我國并網太陽能發電量231億kWh、同比增長170.8%。我國核電發電量1 262億kWh，同比增長13.2%。

2.3.2 1 kWh電量碳排放計算

根據政府間氣候變化專業委員會(IPCC)給出的碳排放系數，得到我國燃料煤二氧化碳建議排放系數為2.53 kg/kg。根據全國電力工業數據統計表格(來源：國家能源局)，電耗煤采用電廠供電標準煤耗為318 g/kWh。對于水電、風電、核電等新型能源發電的碳排放量忽略不計。結合這些數據，我國單位電量使用造成的碳排放量可由下式得出：

CE=Eμk

(3)

式中CE——單位電量碳排放量，kg；μ——碳排放系數；k——火電權重。

根據式(3)計算得到，我國平均單位電量使用造成的二氧化碳排放為0.604 kg。

2.3.3 單位電量二氧化硫、氮氧化物、粉塵排放

通過相關數據收集，2014年上海公用燃煤電廠排放在國內處于先進水平，其單位電量加權平均二氧化硫排放為177.73 mg，氮氧化物排放為259.31 mg，粉塵排放為43.29 mg。

以上海公用燃煤電廠數據為參考，同時根據我國燃煤發電占比(75.1%),可推算在當前我國電力結構下，單位電量的污染物排放量：二氧化硫為133.47 mg/kWh，氮氧化物為94.74 mg/kWh，粉塵為32.52 mg/kWh。

3 價格及成本分析

3.1 現行電價與油價

以江蘇為例，居民生活用電第二梯度(年用電2 780～4 800 kWh)，電壓1～10 kV的電價為例，單價為0.568 3元/kWh。

油價按照現行92號汽油價格進行估算：6.5元/L。

3.2 電池處理成本

廢舊電池一直對環境存在著威脅，所以特地將廢舊電池的處理成本考慮在內。磷酸鐵鋰動力電池放電率以標準充電(5 h)使用，循環壽命可達到2 000次以上，因此磷酸鐵鋰電池理論壽命將達到7～8年。這意味著比亞迪秦可以做到在使用壽命內基本不用更換電池。然而電池產生的生產工程中的工藝排泄物污染和報廢以后的電池污染是長期的，考慮到首批混合動力車型還未進入報廢期，所以難以簡單直接去估量環境成本，因此不做討論。但是廢舊電池對環境的污染是不可忽視的。

4 2種型號汽車對比分析結果

按月行駛1 000 km計算，當前整體電力水平下，比亞迪秦EV與大眾速騰(1.4T排量)的排放、能耗和使用成本情況對比如表1所示。

由表1可知，比亞迪秦EV300的碳排放水平較大眾速騰(1.4T排量)降幅超過20%。而在氮氧化物和粉塵的排放上較大眾速騰(1.4T排量)下降幅度更為明顯，二者分別下降了50%和72.3%。另外，電動汽車在節能方面同樣優勢明顯，比亞迪秦EV300的能耗較大眾速騰(1.4T排量)下降約為40.5%～45.1%。最后在使用成本上，電動汽車相比于傳統能源汽車的優勢十分突出。然而，電動汽車造成的二氧化硫排放過高，比亞迪秦EV300每千公里超過24 g的二氧化硫排放比大眾速騰(1.4T排量)高出20多倍，使得電動汽車的減排特性并不完美。

表1 當前整體電力水平下比亞迪秦EV與

按照我國1.6億輛家用汽車保有量(根據《崔東樹:2014年12月中國汽車市場分析報告》中相關數據顯示截止2014年底，我國狹義乘用車排量平均數約為1.67 L)進行估算，如果全部換為同功率的純電動車型每年約能減少二氧化碳排放0.1億t，這相當于半座裝機量在100～250 MW的中型火電廠一年的碳排放(0.20～0.51億t)。

5 結語

根據計算，電動汽車的節能減排效果顯著。電動汽車的能耗約為傳統汽車的50%，使用成本更是不到傳統汽車的30%，這些優勢會讓電動汽車極具市場競爭力。電動汽車在減排特性上目前存在的唯一不足是二氧化硫過高的排放。這很大程度上歸咎于我國當前煤電脫硫技術不夠先進。

此外，我國當前以煤電為主的電力結構也限制了電動汽車在二氧化碳排放上的優勢，事實上電動汽車造成的二氧化碳排放以及其他污染物排放仍有很大降低空間。未來，中國能源結構轉型和可再生能源的大力發展會使得電動汽車具有更為明顯的節能減排效果。

(本文編輯：趙艷粉)

Investigation and Analysis of Typical EV Energy Conservation and Emission Reduction Characteristics

NIU Muyao

(Chien-Shiung Wu College, Southeast University, Nanjing 211189, China)

With the rapid growth of electric vehicle (EV) ownership in China, it is necessary to analyze the features of EV energy saving and emission reduction. Taking BYD′s Thai EV and VW Sagitar (1.4 T capacity) as examples, this research analyzes their environmental cost and economic cost. By collecting the actual energy consumption data, comparative analysis is made on their energy consumption and emission levels; their energy conservation and emission reduction characteristics and restricting factors are explored. Then on the basis of green development concept, some suggestions are proposed for the promotion of electric vehicles.

electric vehicle; characteristics of energy conservation and emission reduction; carbon emission

10.11973/dlyny201702016

牛牧遙(1997—)，男，從事機械及能源動力方面的研究。

U469.72

A

2095-1256(2017)02-0167-03

2016-12-05