我國(guó)純電動(dòng)汽車發(fā)展現(xiàn)狀及其環(huán)境效益研究

2017-11-23 10:00:59 來(lái)源:中債資信　點(diǎn)擊量：評(píng)論 (0)

摘要：2017年年中以來(lái)，媒體陸續(xù)披露歐盟多個(gè)國(guó)家已經(jīng)設(shè)置了傳統(tǒng)能源汽車退出的時(shí)間表，我國(guó)工信部在2017年9月初亦指出，已經(jīng)啟動(dòng)我國(guó)傳統(tǒng)能源車退出時(shí)間表的相關(guān)研究工作，新能源汽車越來(lái)越受到各方的關(guān)注。我國(guó)

3、專用車

專用車方面，車型多樣，用途不一，類似環(huán)衛(wèi)車、運(yùn)輸車等車輛亦可以容納較大質(zhì)量的動(dòng)力電池。現(xiàn)階段1,483型車中，續(xù)駛里程從80km~543km不等，眾數(shù)值200km，中數(shù)值201km；有20型車的續(xù)駛里程在400km及以上，165型車的續(xù)駛里程在300km及以上。其中，最長(zhǎng)續(xù)駛里程車型達(dá)到543km，該車整車質(zhì)量2,980kg，動(dòng)力電池質(zhì)量達(dá)670kg，電池能量密度138.8Wh/kg。從動(dòng)力電池的能量密度角度看，目前乘用車選用的動(dòng)力電池分布在43.7Wh/kg~162.5Wh/kg范圍內(nèi)，眾數(shù)值100.0Wh/kg，中數(shù)值106.5Wh/kg；同時(shí)僅有31款車型的能量密度超過(guò)150Wh/kg，大多數(shù)車型的能量密度集中在80~120Wh/kg的范圍。

4、貨車

貨車方面，現(xiàn)階段90型車中，續(xù)駛里程從100km~385km不等，眾數(shù)值170km，中數(shù)值200km；有12型車的續(xù)駛里程在300km及以上，48型車的續(xù)駛里程在200km及以上。其中，最長(zhǎng)續(xù)駛里程車型達(dá)到385km，該車整車質(zhì)量3,450kg，動(dòng)力電池質(zhì)量達(dá)866kg，電池能量密度95.8Wh/kg。從動(dòng)力電池的能量密度角度看，目前乘用車選用的動(dòng)力電池分布在71.4Wh/kg~136.4Wh/kg范圍內(nèi)，眾數(shù)值100.7Wh/kg，中數(shù)值104.0Wh/kg；無(wú)車型的能量密度超過(guò)150Wh/kg。

5、各類型車的能耗

從各型車的百公里能量消耗的角度，以中數(shù)評(píng)估主要的車型整體的評(píng)價(jià)表現(xiàn)情況，乘用車為14.6kWh/100km，客車為46.9kWh/100km，專用車為24.3kWh/100km，貨車為27.8kWh/100km。

此外，12批《車型目錄》中還有3型電動(dòng)牽引車，由于車型數(shù)量少，尚不具有典型代表意義，本研究暫不作分析。

總體上看，現(xiàn)階段市場(chǎng)上大部分純電動(dòng)汽車的技術(shù)水平上處于基本可以滿足各種車型初步應(yīng)用的狀態(tài)。例如，國(guó)務(wù)院《規(guī)劃》對(duì)純電動(dòng)乘用車提出的技術(shù)指標(biāo)目標(biāo)，現(xiàn)階段眾多車型的整體狀態(tài)僅僅是基本達(dá)到續(xù)航目標(biāo)，能量密度目標(biāo)僅7款車型達(dá)到；而遠(yuǎn)期目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)需要依賴更多的技術(shù)研發(fā)和突破。

2017年7月~8月間，媒體陸續(xù)報(bào)道了歐盟多個(gè)國(guó)家已經(jīng)設(shè)置了傳統(tǒng)能源汽車退出的時(shí)間表，比如荷蘭、德國(guó)、英國(guó)等國(guó)已經(jīng)將退出時(shí)間定在了2025年、2030年和2040年。同時(shí)，我國(guó)工信部副部長(zhǎng)在2017年9月的中國(guó)汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展國(guó)際論壇上亦指出，已經(jīng)啟動(dòng)我國(guó)傳統(tǒng)能源車退出時(shí)間表的相關(guān)研究工作。而作為傳統(tǒng)能源汽車未來(lái)的替代產(chǎn)品，新能源汽車越來(lái)越受到各方的關(guān)注。

由于新能源汽車包含了三種技術(shù)特點(diǎn)迥異的典型汽車類型，本研究現(xiàn)就新能源汽車下的“純電動(dòng)汽車”，進(jìn)行相關(guān)的梳理、分析和研究，后續(xù)其他類型的新能源汽車研究將陸續(xù)開(kāi)展。

三、純電動(dòng)汽車的環(huán)境效益及環(huán)境影響

現(xiàn)階段公眾面臨純電動(dòng)汽車和傳統(tǒng)能源汽車產(chǎn)品的消費(fèi)選擇時(shí)，主要關(guān)注的要點(diǎn)包括：純電動(dòng)汽車的續(xù)航能力、充電的便捷程度、額外的安全性考慮（即通常汽車安全性之外的考慮，特別是電池面臨撞擊、燃燒、穿刺、極端高溫或低溫等極端情況下的安全性）、產(chǎn)品售價(jià)等方面。目前純電動(dòng)汽車在上述各方面，相比傳統(tǒng)能源汽車，均沒(méi)有表現(xiàn)出特別顯著的優(yōu)勢(shì)。除去部分一線城市為了治理?yè)矶潞痛髿馕廴径扇×讼拶?gòu)傳統(tǒng)能源汽車、鼓勵(lì)新能源汽車的政策以及地方政府的購(gòu)車補(bǔ)貼等方面的實(shí)際影響，普通消費(fèi)者選購(gòu)純電動(dòng)汽車的積極性并不高。

純電動(dòng)汽車受到國(guó)家層面的大力推動(dòng)，其實(shí)也與其存在客觀的環(huán)境效益密切相關(guān)，這主要體現(xiàn)在能源節(jié)約和無(wú)直接大氣污染物排放。然而另外一方面，純電動(dòng)汽車相比傳統(tǒng)汽車，除了傳統(tǒng)的汽車物料資源消耗之外，其以動(dòng)力電池為代表的儲(chǔ)能裝置的生產(chǎn)和報(bào)廢環(huán)節(jié)的環(huán)境負(fù)面影響同樣不能被忽視。

（一）能源節(jié)約效益

純電動(dòng)汽車使用電能直接驅(qū)動(dòng)電機(jī)推動(dòng)車輛運(yùn)動(dòng)，這與傳統(tǒng)能源車先由熱機(jī)將燃油或燃?xì)獾幕瘜W(xué)能轉(zhuǎn)為內(nèi)能、再最終轉(zhuǎn)化為機(jī)械能相比，一次能源轉(zhuǎn)化效率明顯要高。電力生產(chǎn)環(huán)節(jié)中，不考慮清潔能源發(fā)電，最主要的發(fā)電主體——火電在將煤等化石燃料轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏Φ纳a(chǎn)環(huán)節(jié)，能源轉(zhuǎn)化效率也優(yōu)于機(jī)動(dòng)車燃油熱機(jī)，運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)高的火電機(jī)組優(yōu)勢(shì)更為明顯。單純從熱效率角度看，汽油發(fā)動(dòng)機(jī)典型的熱效率基本在33%到36%，柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率大約是40%到45%，超臨界機(jī)組熱效率約41%，超超臨界機(jī)組熱效率約45%。

本研究以純電動(dòng)乘用車和傳統(tǒng)燃油乘用車為例，對(duì)比兩者單位里程的直接能源輸入，初步分析純電動(dòng)乘用車與燃油乘用車的能源消耗水平。國(guó)務(wù)院發(fā)布《節(jié)能與新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2012-2020年）》設(shè)定，2020年乘用車新車平均燃料消耗量達(dá)到5.0L/100km；而目前大多數(shù)乘用車的實(shí)際使用油耗高于此目標(biāo)值。作為對(duì)比，本研究前述統(tǒng)計(jì)中純電動(dòng)乘用車能耗中位數(shù)為14.6kWh/100km。以純電動(dòng)乘用車的當(dāng)前平均表現(xiàn)技術(shù)數(shù)值，對(duì)比2020年新車的目標(biāo)油耗值，可以看出，純電動(dòng)乘用車的節(jié)能效應(yīng)明顯。以熱當(dāng)量對(duì)比的熱值，純電動(dòng)乘用車能耗僅為燃油車能耗的29.3%~33.4%；如考察火力發(fā)電的熱消耗，以等價(jià)值計(jì)算，純電動(dòng)乘用車也比燃油車的能耗低12~15%。同時(shí)，不考慮充電與加油的便利程度，若僅考察燃油和充電的物價(jià)，充電的直接能源使用成本亦明顯低于燃油。具體對(duì)比如表1所示。因而從能源使用的角度看，純電動(dòng)乘用車確實(shí)有明顯的節(jié)能效益。

（二）大氣污染物減排效益

純電動(dòng)汽車在使用過(guò)程中沒(méi)有尾氣排放，沒(méi)有直接大氣污染物產(chǎn)生。這也是相比傳統(tǒng)能源汽車而言最大的優(yōu)點(diǎn)。如果城市交通系統(tǒng)中的純電動(dòng)汽車能提高到可觀的比例，確實(shí)可以有效地減少城市交通源大氣污染物的排放，這對(duì)于沒(méi)有或者較少工業(yè)污染源的部分城市而言，對(duì)于城市空氣質(zhì)量的改善將很起到很重要的作用。這也是發(fā)達(dá)國(guó)家和我國(guó)部分城市重點(diǎn)推動(dòng)包括純電動(dòng)汽車在內(nèi)的新能源汽車發(fā)展的重要考慮因素。

若不考慮純電動(dòng)汽車的間接排放，使用純電動(dòng)汽車作為出行方式或者交通運(yùn)輸部門(mén)的運(yùn)營(yíng)車輛，在滿足相同運(yùn)輸周轉(zhuǎn)量情況下，其替代傳統(tǒng)能源車輛達(dá)到同樣周轉(zhuǎn)目標(biāo)前提下的機(jī)動(dòng)車尾氣排放量，即為其大氣污染物的減排效益。

若考慮純電動(dòng)汽車的間接排放，則需要考察城市所處的電網(wǎng)的上網(wǎng)能源結(jié)構(gòu)。我國(guó)基本上仍以火電為主，2016年我國(guó)火電發(fā)電量占全部的74.36%。用電作為車輛的能源輸入，同樣將產(chǎn)生一定的大氣污染物間接排放。在火電占主體的電力生產(chǎn)環(huán)節(jié)中仍有大氣污染物排放，但火電廠集中處理大氣污染物的有效程度，通常優(yōu)于傳統(tǒng)燃油車分散使用三元催化器等尾氣處理方式。

本研究通過(guò)初步測(cè)算，評(píng)估純電動(dòng)汽車的間接污染的排放水平。假設(shè)純電動(dòng)汽車使用的電力，分別為100%、75%以及50%來(lái)源于滿負(fù)荷運(yùn)行的百萬(wàn)千瓦裝機(jī)規(guī)模的火電機(jī)組，并分別達(dá)到國(guó)標(biāo)《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)GB13223-2011》和達(dá)到燃煤電廠超低排放水平的機(jī)組大氣污染物排放水平，電力中的其他比例來(lái)源于清潔能源。燃油車輛則設(shè)定為達(dá)到國(guó)Ⅵ機(jī)動(dòng)車排放標(biāo)準(zhǔn)。GB13223-2011為現(xiàn)行的火電廠大氣污染物的國(guó)家強(qiáng)制排放標(biāo)準(zhǔn)，超低排放目前為政策鼓勵(lì)性的標(biāo)準(zhǔn)，但部分省份已作為地區(qū)強(qiáng)制標(biāo)準(zhǔn)；2016年底，全國(guó)已累計(jì)完成超低排放改造4.5億千瓦，占全部火電裝機(jī)規(guī)模10.54億千瓦的42.7%。國(guó)Ⅵ機(jī)動(dòng)車排放標(biāo)準(zhǔn)將自2020年1月1日起執(zhí)行，目前現(xiàn)行國(guó)Ⅴ標(biāo)準(zhǔn)從2017年1月1日起執(zhí)行。