我國純電動汽車發(fā)展現(xiàn)狀及其環(huán)境效益研究

2017-11-23 10:00:59 來源:中債資信　點擊量：評論 (0)

摘要：2017年年中以來，媒體陸續(xù)披露歐盟多個國家已經(jīng)設置了傳統(tǒng)能源汽車退出的時間表，我國工信部在2017年9月初亦指出，已經(jīng)啟動我國傳統(tǒng)能源車退出時間表的相關研究工作，新能源汽車越來越受到各方的關注。我國

3、專用車

專用車方面，車型多樣，用途不一，類似環(huán)衛(wèi)車、運輸車等車輛亦可以容納較大質量的動力電池。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，最長續(xù)駛里程車型達到543km，該車整車質量2,980kg，動力電池質量達670kg，電池能量密度138.8Wh/kg。從動力電池的能量密度角度看，目前乘用車選用的動力電池分布在43.7Wh/kg~162.5Wh/kg范圍內(nèi)，眾數(shù)值100.0Wh/kg，中數(shù)值106.5Wh/kg；同時僅有31款車型的能量密度超過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，最長續(xù)駛里程車型達到385km，該車整車質量3,450kg，動力電池質量達866kg，電池能量密度95.8Wh/kg。從動力電池的能量密度角度看，目前乘用車選用的動力電池分布在71.4Wh/kg~136.4Wh/kg范圍內(nèi)，眾數(shù)值100.7Wh/kg，中數(shù)值104.0Wh/kg；無車型的能量密度超過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)評估主要的車型整體的評價表現(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)階段市場上大部分純電動汽車的技術水平上處于基本可以滿足各種車型初步應用的狀態(tài)。例如，國務院《規(guī)劃》對純電動乘用車提出的技術指標目標，現(xiàn)階段眾多車型的整體狀態(tài)僅僅是基本達到續(xù)航目標，能量密度目標僅7款車型達到；而遠期目標的實現(xiàn)需要依賴更多的技術研發(fā)和突破。

2017年7月~8月間，媒體陸續(xù)報道了歐盟多個國家已經(jīng)設置了傳統(tǒng)能源汽車退出的時間表，比如荷蘭、德國、英國等國已經(jīng)將退出時間定在了2025年、2030年和2040年。同時，我國工信部副部長在2017年9月的中國汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展國際論壇上亦指出，已經(jīng)啟動我國傳統(tǒng)能源車退出時間表的相關研究工作。而作為傳統(tǒng)能源汽車未來的替代產(chǎn)品，新能源汽車越來越受到各方的關注。

由于新能源汽車包含了三種技術特點迥異的典型汽車類型，本研究現(xiàn)就新能源汽車下的“純電動汽車”，進行相關的梳理、分析和研究，后續(xù)其他類型的新能源汽車研究將陸續(xù)開展。

三、純電動汽車的環(huán)境效益及環(huán)境影響

現(xiàn)階段公眾面臨純電動汽車和傳統(tǒng)能源汽車產(chǎn)品的消費選擇時，主要關注的要點包括：純電動汽車的續(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)品售價等方面。目前純電動汽車在上述各方面，相比傳統(tǒng)能源汽車，均沒有表現(xiàn)出特別顯著的優(yōu)勢。除去部分一線城市為了治理擁堵和大氣污染而采取了限購傳統(tǒng)能源汽車、鼓勵新能源汽車的政策以及地方政府的購車補貼等方面的實際影響，普通消費者選購純電動汽車的積極性并不高。

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

（一）能源節(jié)約效益

純電動汽車使用電能直接驅動電機推動車輛運動，這與傳統(tǒng)能源車先由熱機將燃油或燃氣的化學能轉為內(nèi)能、再最終轉化為機械能相比，一次能源轉化效率明顯要高。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變?yōu)殡娏Φ纳a(chǎn)環(huán)節(jié)，能源轉化效率也優(yōu)于機動車燃油熱機，運行標準高的火電機組優(yōu)勢更為明顯。單純從熱效率角度看，汽油發(fā)動機典型的熱效率基本在33%到36%，柴油發(fā)動機的熱效率大約是40%到45%，超臨界機組熱效率約41%，超超臨界機組熱效率約45%。

本研究以純電動乘用車和傳統(tǒng)燃油乘用車為例，對比兩者單位里程的直接能源輸入，初步分析純電動乘用車與燃油乘用車的能源消耗水平。國務院發(fā)布《節(jié)能與新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2012-2020年）》設定，2020年乘用車新車平均燃料消耗量達到5.0L/100km；而目前大多數(shù)乘用車的實際使用油耗高于此目標值。作為對比，本研究前述統(tǒng)計中純電動乘用車能耗中位數(shù)為14.6kWh/100km。以純電動乘用車的當前平均表現(xiàn)技術數(shù)值，對比2020年新車的目標油耗值，可以看出，純電動乘用車的節(jié)能效應明顯。以熱當量對比的熱值，純電動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，以等價值計算，純電動乘用車也比燃油車的能耗低12~15%。同時，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，充電的直接能源使用成本亦明顯低于燃油。具體對比如表1所示。因而從能源使用的角度看，純電動乘用車確實有明顯的節(jié)能效益。

（二）大氣污染物減排效益

純電動汽車在使用過程中沒有尾氣排放，沒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。如果城市交通系統(tǒng)中的純電動汽車能提高到可觀的比例，確實可以有效地減少城市交通源大氣污染物的排放，這對于沒有或者較少工業(yè)污染源的部分城市而言，對于城市空氣質量的改善將很起到很重要的作用。這也是發(fā)達國家和我國部分城市重點推動包括純電動汽車在內(nèi)的新能源汽車發(fā)展的重要考慮因素。

若不考慮純電動汽車的間接排放，使用純電動汽車作為出行方式或者交通運輸部門的運營車輛，在滿足相同運輸周轉量情況下，其替代傳統(tǒng)能源車輛達到同樣周轉目標前提下的機動車尾氣排放量，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)能源結構。我國基本上仍以火電為主，2016年我國火電發(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。

本研究通過初步測算，評估純電動汽車的間接污染的排放水平。假設純電動汽車使用的電力，分別為100%、75%以及50%來源于滿負荷運行的百萬千瓦裝機規(guī)模的火電機組，并分別達到國標《火電廠大氣污染物排放標準GB13223-2011》和達到燃煤電廠超低排放水平的機組大氣污染物排放水平，電力中的其他比例來源于清潔能源。燃油車輛則設定為達到國Ⅵ機動車排放標準。GB13223-2011為現(xiàn)行的火電廠大氣污染物的國家強制排放標準，超低排放目前為政策鼓勵性的標準，但部分省份已作為地區(qū)強制標準；2016年底，全國已累計完成超低排放改造4.5億千瓦，占全部火電裝機規(guī)模10.54億千瓦的42.7%。國Ⅵ機動車排放標準將自2020年1月1日起執(zhí)行，目前現(xiàn)行國Ⅴ標準從2017年1月1日起執(zhí)行。