電動汽車是否能全部取代燃油車

電動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)，純電動汽車所亟需的技術(shù)都會得到突破，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)作為動力的傳統(tǒng)汽車，取而代之的則是以純電為動力的新能源汽車。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汽車的發(fā)展方向。

一、電動汽車與燃油車能耗對比
是否所有類型的電動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)生蒸氣能推動發(fā)電機(jī)，所產(chǎn)生的電能即可稱為二次能源。
 

因?yàn)殡妱悠囁褂玫碾娔芎腿加蛙囁褂玫钠裼投紝儆诙文茉?，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)動車使用(Tank - to-Wheel, TTW)兩個(gè)階段,研究機(jī)動車燃料整個(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)動力和舒適性等性能比較上，III型電動汽車與B型燃油汽車相近，II型電動汽車與A型燃油汽車相近，I型電動汽車與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?；痣娬紦?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型電動汽車(小型車)代替B型燃油汽車，電動汽車化石能耗只有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，增加小型電動車的廢氣排放分析，取樣為整備質(zhì)量為400 kg的小型電動汽車，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
是不是所有的電動汽車使用成本都比燃油車低？按照純電動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)一啊！同樣，按照以上的分析，電動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。