我国纯电动汽车发展现状及其环境效益研究

2017-11-23 10:00:59 来源:中债资信　点击量：评论 (0)

摘要：2017年年中以来，媒体陆续披露欧盟多个国家已经设置了传统能源汽车退出的时间表，我国工信部在2017年9月初亦指出，已经启动我国传统能源车退出时间表的相关研究工作，新能源汽车越来越受到各方的关注。我国

3、专用车

专用车方面，车型多样，用途不一，类似环卫车、运输车等车辆亦可以容纳较大质量的动力电池。现阶段1,483型车中，续驶里程从80km~543km不等，众数值200km，中数值201km；有20型车的续驶里程在400km及以上，165型车的续驶里程在300km及以上。其中，最长续驶里程车型达到543km，该车整车质量2,980kg，动力电池质量达670kg，电池能量密度138.8Wh/kg。从动力电池的能量密度角度看，目前乘用车选用的动力电池分布在43.7Wh/kg~162.5Wh/kg范围内，众数值100.0Wh/kg，中数值106.5Wh/kg；同时仅有31款车型的能量密度超过150Wh/kg，大多数车型的能量密度集中在80~120Wh/kg的范围。

4、货车

货车方面，现阶段90型车中，续驶里程从100km~385km不等，众数值170km，中数值200km；有12型车的续驶里程在300km及以上，48型车的续驶里程在200km及以上。其中，最长续驶里程车型达到385km，该车整车质量3,450kg，动力电池质量达866kg，电池能量密度95.8Wh/kg。从动力电池的能量密度角度看，目前乘用车选用的动力电池分布在71.4Wh/kg~136.4Wh/kg范围内，众数值100.7Wh/kg，中数值104.0Wh/kg；无车型的能量密度超过150Wh/kg。

5、各类型车的能耗

从各型车的百公里能量消耗的角度，以中数评估主要的车型整体的评价表现情况，乘用车为14.6kWh/100km，客车为46.9kWh/100km，专用车为24.3kWh/100km，货车为27.8kWh/100km。

此外，12批《车型目录》中还有3型电动牵引车，由于车型数量少，尚不具有典型代表意义，本研究暂不作分析。

总体上看，现阶段市场上大部分纯电动汽车的技术水平上处于基本可以满足各种车型初步应用的状态。例如，国务院《规划》对纯电动乘用车提出的技术指标目标，现阶段众多车型的整体状态仅仅是基本达到续航目标，能量密度目标仅7款车型达到；而远期目标的实现需要依赖更多的技术研发和突破。

2017年7月~8月间，媒体陆续报道了欧盟多个国家已经设置了传统能源汽车退出的时间表，比如荷兰、德国、英国等国已经将退出时间定在了2025年、2030年和2040年。同时，我国工信部副部长在2017年9月的中国汽车产业发展国际论坛上亦指出，已经启动我国传统能源车退出时间表的相关研究工作。而作为传统能源汽车未来的替代产品，新能源汽车越来越受到各方的关注。

由于新能源汽车包含了三种技术特点迥异的典型汽车类型，本研究现就新能源汽车下的“纯电动汽车”，进行相关的梳理、分析和研究，后续其他类型的新能源汽车研究将陆续开展。

三、纯电动汽车的环境效益及环境影响

现阶段公众面临纯电动汽车和传统能源汽车产品的消费选择时，主要关注的要点包括：纯电动汽车的续航能力、充电的便捷程度、额外的安全性考虑（即通常汽车安全性之外的考虑，特别是电池面临撞击、燃烧、穿刺、极端高温或低温等极端情况下的安全性）、产品售价等方面。目前纯电动汽车在上述各方面，相比传统能源汽车，均没有表现出特别显著的优势。除去部分一线城市为了治理拥堵和大气污染而采取了限购传统能源汽车、鼓励新能源汽车的政策以及地方政府的购车补贴等方面的实际影响，普通消费者选购纯电动汽车的积极性并不高。

纯电动汽车受到国家层面的大力推动，其实也与其存在客观的环境效益密切相关，这主要体现在能源节约和无直接大气污染物排放。然而另外一方面，纯电动汽车相比传统汽车，除了传统的汽车物料资源消耗之外，其以动力电池为代表的储能装置的生产和报废环节的环境负面影响同样不能被忽视。

（一）能源节约效益

纯电动汽车使用电能直接驱动电机推动车辆运动，这与传统能源车先由热机将燃油或燃气的化学能转为内能、再最终转化为机械能相比，一次能源转化效率明显要高。电力生产环节中，不考虑清洁能源发电，最主要的发电主体——火电在将煤等化石燃料转变为电力的生产环节，能源转化效率也优于机动车燃油热机，运行标准高的火电机组优势更为明显。单纯从热效率角度看，汽油发动机典型的热效率基本在33%到36%，柴油发动机的热效率大约是40%到45%，超临界机组热效率约41%，超超临界机组热效率约45%。

本研究以纯电动乘用车和传统燃油乘用车为例，对比两者单位里程的直接能源输入，初步分析纯电动乘用车与燃油乘用车的能源消耗水平。国务院发布《节能与新能源汽车产业发展规划（2012-2020年）》设定，2020年乘用车新车平均燃料消耗量达到5.0L/100km；而目前大多数乘用车的实际使用油耗高于此目标值。作为对比，本研究前述统计中纯电动乘用车能耗中位数为14.6kWh/100km。以纯电动乘用车的当前平均表现技术数值，对比2020年新车的目标油耗值，可以看出，纯电动乘用车的节能效应明显。以热当量对比的热值，纯电动乘用车能耗仅为燃油车能耗的29.3%~33.4%；如考察火力发电的热消耗，以等价值计算，纯电动乘用车也比燃油车的能耗低12~15%。同时，不考虑充电与加油的便利程度，若仅考察燃油和充电的物价，充电的直接能源使用成本亦明显低于燃油。具体对比如表1所示。因而从能源使用的角度看，纯电动乘用车确实有明显的节能效益。

（二）大气污染物减排效益

纯电动汽车在使用过程中没有尾气排放，没有直接大气污染物产生。这也是相比传统能源汽车而言最大的优点。如果城市交通系统中的纯电动汽车能提高到可观的比例，确实可以有效地减少城市交通源大气污染物的排放，这对于没有或者较少工业污染源的部分城市而言，对于城市空气质量的改善将很起到很重要的作用。这也是发达国家和我国部分城市重点推动包括纯电动汽车在内的新能源汽车发展的重要考虑因素。

若不考虑纯电动汽车的间接排放，使用纯电动汽车作为出行方式或者交通运输部门的运营车辆，在满足相同运输周转量情况下，其替代传统能源车辆达到同样周转目标前提下的机动车尾气排放量，即为其大气污染物的减排效益。

若考虑纯电动汽车的间接排放，则需要考察城市所处的电网的上网能源结构。我国基本上仍以火电为主，2016年我国火电发电量占全部的74.36%。用电作为车辆的能源输入，同样将产生一定的大气污染物间接排放。在火电占主体的电力生产环节中仍有大气污染物排放，但火电厂集中处理大气污染物的有效程度，通常优于传统燃油车分散使用三元催化器等尾气处理方式。

本研究通过初步测算，评估纯电动汽车的间接污染的排放水平。假设纯电动汽车使用的电力，分别为100%、75%以及50%来源于满负荷运行的百万千瓦装机规模的火电机组，并分别达到国标《火电厂大气污染物排放标准GB13223-2011》和达到燃煤电厂超低排放水平的机组大气污染物排放水平，电力中的其他比例来源于清洁能源。燃油车辆则设定为达到国Ⅵ机动车排放标准。GB13223-2011为现行的火电厂大气污染物的国家强制排放标准，超低排放目前为政策鼓励性的标准，但部分省份已作为地区强制标准；2016年底，全国已累计完成超低排放改造4.5亿千瓦，占全部火电装机规模10.54亿千瓦的42.7%。国Ⅵ机动车排放标准将自2020年1月1日起执行，目前现行国Ⅴ标准从2017年1月1日起执行。