典型电动汽车节能减排特性调研及分析

牛牧遥

(东南大学吴健雄学院，南京 211189)

典型电动汽车节能减排特性调研及分析

牛牧遥

(东南大学吴健雄学院，南京 211189)

针对我国电动汽车保有量的飞速增长，有必要对电动汽车节能减排特性进行分析。以比亚迪泰EV和大众速腾(1.4T排量)为例，调研分析了2种车型的环境成本及其经济成本。通过收集实际能源消耗数据，对目前2种车型的能耗及排放水平进行分析对比，探究电动汽车的节能减排特性及制约因素，并以绿色发展理念出发，对电动汽车的推广提出相关建议。

新能源汽车；电动汽车；节能减排特性；碳排放

面对电动汽车的推广，很多人表示支持，但也同样有人质疑电动汽车与传统汽车相比是否真正在污染排放与能耗方面具有优势。本研究旨在通过分析探究电动汽车的节能减排特性及其制约因素，对其推广提出相关建议。

1 研究对象

本文选取比亚迪纯电动汽车“秦EV300”(下称比亚迪泰EV)，及其传统能源竞争车型大众速腾作为比较对象。比亚迪秦EV的电池组容量达到47.5 kWh，电动机的输出功率约为160 kW。

2 2种汽车的能源消耗与排放分析

2.1 汽车能源消耗情况

2.1.1 比亚迪秦EV电耗测算方式

工信部对汽车油耗测试采用的是2000年颁布的欧洲循环驾驶法。在欧洲循环驾驶法中，认定市区行驶里程数占总里程数的30%，市郊行驶里程数占70%，与比亚迪秦EV的实际使用情况不符。经统计后得出，比亚迪秦EV在市区行驶的里程数约占总里程数的75%，高速行驶里程数占总里程数的25%。参照国内权威汽车网站《汽车之家》上认证车主所提供的日常使用数据，比亚迪秦EV300百公里平均电耗约为21 kWh。

2.1.2 传统汽车油耗

以大众速腾(1.4T排量)作为比亚迪秦的比较对象，由汽车之家网友提供的油耗综合得到大众速腾1.4L排量涡轮增压自动挡车型每百公里油耗为7.5 L(130人平均值)。

2.1.3 传统汽车及电动汽车百公里能耗计算

电动汽车百公里能耗可计算为：

EC=AEkα/η

(1)

式中EC——电动汽车百公里能耗，kJ；A——百公里耗电量， kWh；E——供电标煤耗，kg/kWh；根据中电联数据，我国2014年供电标煤耗为 0.318 kg/kWh；k——标煤换算系数，标煤换算系数为7 000 kJ/kg；α——火电权重；η——传输效率，94%。

传统汽车百公里能耗可计算为；

GC=Cq

(2)

式中GC——传统汽车百公里能耗，kJ；C——百公里油耗，L；q——汽油热值，7 500 kJ/L。

2.2 汽油燃烧产生的排放

(1)1 L汽油碳排放。根据政府间气候变化专业委员会(IPCC)给出的碳排放系数，得到我国汽油二氧化碳建议排放系数为2.20 kg/L。

(2)1 L汽油二氧化硫、氮氧化物、粉尘排放。目前已经有部分省份率先开始使用国五标准汽油，在未来国五标准也将被广泛推广。以国五标准计算得出，每完全燃烧1 L汽油二氧化硫的排放量约为0.015 g。根据现在实行的国家第四阶段轻型汽车污染排放限值所示，汽车百公里氮氧化物排放量8 g，粉尘排放量为2.5 g。

2.3 发电过程中的排放

2.3.1 我国近期发电组成分析

根据中电联年度快报统计，截至2014年底，我国全口径发电量5.55万亿kWh，我国全口径火电发电量4.17万亿kWh。我国并网风电发电量1 563亿kWh，同比增长12.2%。我国水电发电量1.07万亿kWh，首次超过1万亿kWh、同比增长19.7%。我国并网太阳能发电量231亿kWh、同比增长170.8%。我国核电发电量1 262亿kWh，同比增长13.2%。

2.3.2 1 kWh电量碳排放计算

根据政府间气候变化专业委员会(IPCC)给出的碳排放系数，得到我国燃料煤二氧化碳建议排放系数为2.53 kg/kg。根据全国电力工业数据统计表格(来源：国家能源局)，电耗煤采用电厂供电标准煤耗为318 g/kWh。对于水电、风电、核电等新型能源发电的碳排放量忽略不计。结合这些数据，我国单位电量使用造成的碳排放量可由下式得出：

CE=Eμk

(3)

式中CE——单位电量碳排放量，kg；μ——碳排放系数；k——火电权重。

根据式(3)计算得到，我国平均单位电量使用造成的二氧化碳排放为0.604 kg。

2.3.3 单位电量二氧化硫、氮氧化物、粉尘排放

通过相关数据收集，2014年上海公用燃煤电厂排放在国内处于先进水平，其单位电量加权平均二氧化硫排放为177.73 mg，氮氧化物排放为259.31 mg，粉尘排放为43.29 mg。

以上海公用燃煤电厂数据为参考，同时根据我国燃煤发电占比(75.1%),可推算在当前我国电力结构下，单位电量的污染物排放量：二氧化硫为133.47 mg/kWh，氮氧化物为94.74 mg/kWh，粉尘为32.52 mg/kWh。

3 价格及成本分析

3.1 现行电价与油价

以江苏为例，居民生活用电第二梯度(年用电2 780～4 800 kWh)，电压1～10 kV的电价为例，单价为0.568 3元/kWh。

油价按照现行92号汽油价格进行估算：6.5元/L。

3.2 电池处理成本

废旧电池一直对环境存在着威胁，所以特地将废旧电池的处理成本考虑在内。磷酸铁锂动力电池放电率以标准充电(5 h)使用，循环寿命可达到2 000次以上，因此磷酸铁锂电池理论寿命将达到7～8年。这意味着比亚迪秦可以做到在使用寿命内基本不用更换电池。然而电池产生的生产工程中的工艺排泄物污染和报废以后的电池污染是长期的，考虑到首批混合动力车型还未进入报废期，所以难以简单直接去估量环境成本，因此不做讨论。但是废旧电池对环境的污染是不可忽视的。

4 2种型号汽车对比分析结果

按月行驶1 000 km计算，当前整体电力水平下，比亚迪秦EV与大众速腾(1.4T排量)的排放、能耗和使用成本情况对比如表1所示。

由表1可知，比亚迪秦EV300的碳排放水平较大众速腾(1.4T排量)降幅超过20%。而在氮氧化物和粉尘的排放上较大众速腾(1.4T排量)下降幅度更为明显，二者分别下降了50%和72.3%。另外，电动汽车在节能方面同样优势明显，比亚迪秦EV300的能耗较大众速腾(1.4T排量)下降约为40.5%～45.1%。最后在使用成本上，电动汽车相比于传统能源汽车的优势十分突出。然而，电动汽车造成的二氧化硫排放过高，比亚迪秦EV300每千公里超过24 g的二氧化硫排放比大众速腾(1.4T排量)高出20多倍，使得电动汽车的减排特性并不完美。

表1 当前整体电力水平下比亚迪秦EV与

按照我国1.6亿辆家用汽车保有量(根据《崔东树:2014年12月中国汽车市场分析报告》中相关数据显示截止2014年底，我国狭义乘用车排量平均数约为1.67 L)进行估算，如果全部换为同功率的纯电动车型每年约能减少二氧化碳排放0.1亿t，这相当于半座装机量在100～250 MW的中型火电厂一年的碳排放(0.20～0.51亿t)。

5 结语

根据计算，电动汽车的节能减排效果显著。电动汽车的能耗约为传统汽车的50%，使用成本更是不到传统汽车的30%，这些优势会让电动汽车极具市场竞争力。电动汽车在减排特性上目前存在的唯一不足是二氧化硫过高的排放。这很大程度上归咎于我国当前煤电脱硫技术不够先进。

此外，我国当前以煤电为主的电力结构也限制了电动汽车在二氧化碳排放上的优势，事实上电动汽车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间。未来，中国能源结构转型和可再生能源的大力发展会使得电动汽车具有更为明显的节能减排效果。

(本文编辑：赵艳粉)

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

牛牧遥(1997—)，男，从事机械及能源动力方面的研究。

U469.72

A

2095-1256(2017)02-0167-03

2016-12-05