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聚焦专栏

王贺武:新能源汽车已有较显著的二氧化碳减排效果


4月9日,中国电动汽车百人会产业培训课程在北京开课,主题为“新能源汽车政策解读与趋势研判”。课上,中国电动汽车百人会副秘书长、清华大学汽车系教授王贺武就“新能源汽车全生命周期排放”这一主题,为学员们带来了精彩的课程。


新能源汽车全生命周期的碳排放

 

回顾我国新能源汽车发展,有四条结论。一是我国销量全球最大,占全球销量的50%,连续两年全球第一;二是累计产量100万辆,也占全球的50%;三是销量和产量各占全球50%,说明我国是全球新能源汽车的主战场,是全球汽车产业转型的主战场;四是我国市场对全球是开放的,去年进口新能源汽车占所有进口汽车的1.3%,与国内产品1.3%的比例一样。

新能源汽车为什么要做碳减排的分析,或者说更大范围的节能减排分析。因为部分机构或个人对于发展新能源汽车是否是节能减排还有很多疑虑,所以,就需要科学系统地分析。

对于汽车来讲,生命周期包括两条路径,一个是车辆使用能源的生命周期,另一个是车辆的使用生命周期。能源生命周期从能源的开采算起,经过运输、加工、利用,整个过程中要考虑到不同阶段的能源消耗以及排放。对于电力来讲,从原煤的开采做起,对于核电来讲,核原料的开采都要考虑进去。车辆的生命周期分析,包括生产车辆所用材料导致的排放和能源消耗。这次只讲能源生命周期,即燃料从开采一直到车上的使用,整个过程中碳排放的情况。

中国工程院2015年发布了一个评价结果,评估了2009年我国不同发电方式的温室气体排放。按照每一度电需要344g煤的情况,火力发电过程的碳排放是1072g/kWh;水电包括水电站建设,其二氧化碳排放为3.5g/kWh;核电包括铀的开采、核电站的建设、废核的后续处理,其碳排放为6.2g/kWh;风电包括发电机组生产,其二氧化碳排放为17.3g/kWh;太阳能发电的二氧化碳排放为80g/kWh。

考虑到煤炭发电效率和煤电比例,2009年我国整个电网平均碳排放强度是878g/kWh。2014年,由于电网结构的优化和煤电效率的提高,碳排放强度已经降到了738g/kWh。这些变化可以初步判断,使用2009年中国电网的二氧化碳排放去计算新能源汽车的排放,会高出多少;当然,将来电网更进一步优化,它的碳排放会有更大的变化。

传统燃油汽车所使用的燃料,它的碳排放也是来自于两个阶段,一个阶段是来自于车使用时直接燃烧导致的二氧化碳排放。还有一部分,就是在开采、运输、加工过程中所消耗的能源导致的二氧化碳排放,而往往这部分数值会被忽略。

国内石油开采的效率为90%左右。国外开采相对容易,效率也相对较高。进口石油通过海洋运输、管道运输等,整个效率能够达到99%以上。炼油工业过程中,大概要消耗9%的自身能量。总体来说,从开采到成品油,汽油的效率为81%,柴油为87%。

汽油和柴油的全生命周期分析,主要参考清华大学的研究结果。汽油的全生命周期碳排放,1L有2.95kg的二氧化碳排放,包括在车上使用时,每用1L油会排放2.3kg二氧化碳,以及加工和开采过程中导致的二氧化碳排放:0.65kg;对柴油来讲,二氧化碳排放比汽油要高,数值为3.5kg/L,在燃油生产的阶段是0.87kg/L,在柴油车上用的时候是2.63kg/L。

我国传统燃油车的油耗大约为6.9升,全生命周期的碳排放大约为200g/km。目前技术较完善的混合动力车,平均油耗为 5.5L,全生命周期的碳排放大约为160g/km。我国纯电动汽车百公里电耗为20度左右,这还是属于较高的电耗水平。实际上,今年新公布的数据显示,我国纯电动汽车百公里电耗为16度左右。即使这样的情况下,按照2015年的电网构成,纯电动汽车碳排放也低于160g/km,已经比混合动力汽车的二氧化碳排放还要低了。将来,更多可再生能源进入电网,新能源汽车的碳排放会更低。对于插电式混合动力车也是这样一个结果,以目前50km纯电续驶里程的插电式混合动力车辆为例,其碳排放比混合动力车略低。

为评价新能源汽车与燃油车的相对碳排放水平,这里提出了“电油比”的评价指标,即电动车百公里电耗/内燃机汽车百公里油耗(kWh/L)。可以通过电油比判断任意一辆纯电动车与内燃机汽车相比是否减排。纯电动车与内燃机车的全生命周期碳排放边界如下图所示。如果电油比低于边界值,则代表纯电动汽车比内燃机车更减排,反之亦然。随着火电比例的下降和煤电能效水平的提高,电油比的边界值也越来越大。对乘用车来说,2014年边界值为3.75,而2020和2025年分别升至4.47和4.96,这意味着相比于内燃机汽车,纯电动车在更大的能耗范围内都可以实现减排。 

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最后做个小结,其一,2015年被称为新能源汽车元年,2016年是新能源汽车里程碑式的一年。其二,随着我国煤电能效提高,以及电网的优化,目前新能源汽车已经有比较显著的二氧化碳减排效果。

 

(本文根据王贺武在课上发言整理)



(来源:中国电动汽车百人会 )

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