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电动汽车难“真清洁”太阳能充电何时来?

时间: 2017年03月13日 来源: 财经杂志 习楠 关键词: 太阳能充电 电动汽车清洁

核心提示:在国内以煤炭为主要消费能源的情况下,包括电动汽车在内的各种类型新能源汽车,其所使用的电,依然大多从燃煤而来,电能从发电厂转化为新能源汽车用电的过程中,污染排放不可避免。这使进一步细分各类新能源汽车的节能减排能力,据此来安排推广顺序显得更加合理。...

电动汽车太阳能充电

即便是以节能减排为主要“卖点”的新能源汽车,也并非从始至终都以“清洁”或“零排放”的面目示人,它的清洁是相对传统的燃油机动车而言。

这个“框架式”的方案难产了。《新能源汽车碳配额管理办法》征求意见稿,至今仍未有公开信息显示进入试行阶段。该意见稿在2016年对外公布,曾释放将于2017年开始试行的讯号。

“它仅仅提出了一个框架,对于碳排放量如何折算等细节,现在还没有敲定。”一位业内人士对《财经》记者分析。

这份意见稿传达了一个直白的信息,那就是新能源汽车将被纳入到碳排放交易体系之中。

即便是以节能减排为主要“卖点”的新能源汽车,也并非从始至终都以“清洁”或“零排放”的面目示人,它的清洁是相对传统的燃油机动车而言。

在国内以煤炭为主要消费能源的情况下,包括电动汽车在内的各种类型新能源汽车,其所使用的电,依然大多从燃煤而来,电能从发电厂转化为新能源汽车用电的过程中,污染排放不可避免。这使进一步细分各类新能源汽车的节能减排能力,据此来安排推广顺序显得更加合理。

不同阶段排放各有高低

民众通常会把汽车的减排能力与尾气排放量直接画上等号,研究者更倾向于从全生命周期的角度来考察汽车温室气体排放能力。

全生命周期,是“从摇篮到坟墓”的过程,不仅包括了车辆的生产、行驶、报废这三个主要阶段,还囊括了燃料的原料开采、原料运输、生产、燃料运输、燃料加注等环节。

这种基于全生命周期的视角,对某一类产品进行环境和资源影响评价的方法,在国外已普遍应用,并形成了专门用于评价交通工具燃料的分析法WTW,即“油井到车轮”(Well To Wheel)。

从全生命周期的视角来考察电动汽车的环境效应,在学术界已得到广泛认同。中科院生态环境研究中心副研究员施晓清的团队将一款电动出租车与一款燃油出租车做对比分析,对两款车的生产、使用、报废回收过程产生的环境影响进行了定量评价。

这两款车的全生命周期数据显示,使用阶段,电动汽车比燃油机动车碳排放量降低近一半;在生产阶段,则呈现相反的趋势,造一台电动汽车的总耗电量比造一台燃油机动车的总耗电量要多,这导致电动汽车生产阶段的碳排放量高出了50%;进入回收阶段,电动汽车依然没有优势,因为电动汽车可供回收的主要材料量比燃油机动车低,所以其碳减排量低了七成多。

施晓清在对记者展示该项研究时表示,如果从对健康影响的角度来看,这款电动汽车无疑对人体更有害,因为它排放了更多的致霾污染物。

原因是在行驶阶段,电动汽车实现了尾气污染物零排放,可如果换个角度,从驱动能源,也就是电力的产生过程来看,情况出现了反转。相比燃油机动车,电动汽车所排放的致霾污染物PM2.5数量要多得多,氮氧化物和硫化物的排放量也更多。

类似的情况也存在于生产阶段——电动汽车六种致霾污染物的排放量均高于燃油机动车。

研究者分析称,这是因为生产电动汽车更耗电,而电池生产在其中用去了很多电量。

在生产阶段,电动汽车并没有比燃油机动车节省更多的能源消耗,有些甚至会高出很多,其中硬煤和天然气消耗量分别高约73%和51%。由于需要使用电池,电动汽车还比燃油机动车多消耗了一些原材料,比如锂。

不过,把这些消耗转化为污染物排放后,电动汽车依然比燃油机动车更干净,因为在总体的二氧化碳、一氧化碳、氨气等排放量上,电动汽车还是低于燃油机动车。

当车辆报废回收时,两款车所回收的钢材相差不多,而燃油机动车在发动机生产时耗用了较大量的铝,这意味着其能够回收再利用的铝也更多,因此其致霾污染物的减排量高于电动汽车。遗憾的是,这没能抵销电动汽车在其他阶段的致霾污染物排放量。

这一研究也表明,有些事并不像想像中的那么美好,还需要用更多扎实的数据来说话。下一步,应经过更广泛的调研和论证,再来决定新能源汽车的推广策略。

煤电为主,电动汽车难“真清洁”

尽管新能源汽车减少了尾气排放,甚至纯电动汽车能够实现尾气零排放,可是,在生产阶段远高于燃油机动车的致霾污染物排放,无论怎样都无法令人安心。

燃煤与此脱不开干系,试图扭转这种局面,需要从能源消费结构、电力供应结构的转变入手。

2015年,美国学者Stephen P.Holland等针对美国行驶的电动汽车环境影响研究分析显示,在全美范围内,平均而言,电动汽车对环境造成的实际污染高于同品牌对应型号的燃油机动车,同时,这种情况存在地域间差异,根本原因是这些区域采用了不同的能源结构。

研究发现,在美国各地,燃油机动车带来的污染物排放等环境问题的差别并不大,由于城市聚集了更多的人口,所以城市的燃油机动车污染物排放比农村略高。

污染物排放区域间的显著差异出现在电动汽车身上。在美国西部地区,电动汽车的污染物排放低于燃油机动车,而在美国东部地区则刚好相反。这是因为,美国三大电网之间存在着巨大的能源结构不同。

美国东部地区、西部地区以及德克萨斯州三大电网,共同构成了美国电网体系。这三大电网体系的能源结构事实上依托于自身的地区资源优势——西部地区水电较多,东部地区以煤电为主,德克萨斯则主要依靠天然气发电。正是因此,在清洁能源方面明显更胜一筹的西部地区,电动汽车也有了由能源结构带来的先天优势,污染物排放明显低于燃油机动车。而在明显以化石能源为主的另外两大电网区域,即美国东部地区和德克萨斯州,反而是燃油机动车比电动汽车更“清洁”。

一份来自中国的研究印证了这一结论。

在刚刚过去的2016年,上海大学的研究人员王恩慈等人,在《基于GREET模型的新能源汽车污染排放特征分析》中指出,“以新能源为主的国家比较适合发展纯电动车,其排放量明显少于以化石能源为主的国家的排放量”,“能源结构和电源结构对新能源汽车的环境性有重要影响”。

他们从全生命周期的视角,以美国、巴西、中国、法国这四个能源结构差异明显的国家为分析样本,对电动汽车的能耗和排放进行了分析。

在上述论文中,研究者指出,在汽车行驶阶段,假设能耗一定,“由于美国和中国以化石能源为主,尤其是中国仍以煤炭为主,所以总耗能高于其他两个国家”;巴西电源结构以水能为主,法国则以核能为主,“在能耗上,巴西和法国发展电动汽车比中国和美国的优势更明显”。

在以核能为主要电力来源的法国,电动汽车的排放量最低,尤其是固体颗粒物的排放量远远低于中国和美国,以PM2.5为例,分别比中国和美国减少了88%和77%。

在美国的电力结构下,该研究认为,新能源汽车确实能够比传统汽车更少地排放温室气体,但在固体颗粒物的排放上,电动汽车的排放量明显高于传统燃油机动车、混合动力汽车和燃料电池车。原因可能在于美国的电源结构,尤其是二氧化硫的排放,与电源结构中40%多的煤炭使用可能有很大关系。

据此,研究者认为,在同样以化石燃料为主要能源的中国,也不可避免会出现同样的情况。

这一说法,在施晓清的研究中具体到了某一款的电动汽车和燃油机动车对比,依然有效,随着火力发电比例的降低、新能源与可再生能源比例升高,电动汽车全生命周期单位里程的碳排放量会跟着降低,相对的碳减排效益会逐步提高。

对民众而言更有意义的是,当发电的清洁能源比例提高,车辆全生命周期致霾污染物的排放也会相应得到控制,对健康的威胁会随之减少。这意味着,有更加清洁的电网,才会有更清洁的电动汽车。

郑州大学研究人员朱永胜等在研究成果《含电动汽车的电力系统动态环境经济调度》中,通过建立模型的方式分析发现,在中国现有的电力结构下,很难同时实现经济效益最大化、环境效益最大化这两个目标——若仅考虑污染排放量最小,那么燃料费用必然会增加,而如果仅仅考虑经济效益,则势必会对环境不利。

因此,研究人员将目光投向了路径优化,希望能够得到折中解决的办法——构建一种能够顾及经济效益和环境效益的“最优折中”模型。

这一模型显示,随着电动汽车规模的不断扩大,相应的最优燃料费用、最优污染排放也随之不断减小。据此分析称,该模式下,电动汽车在初期确实能够缓解常规火电机组的经济与环境压力。

问题随之而来,拐点出现了——当更多的电动汽车接入该模型(实验数据为6万辆),并且数量继续扩大,最优燃料费用及最优污染排放反而由最低点向上攀升。

也就是说,当电动汽车数量增加到一定规模时,由于充电需求不断增加,便会增加燃料费用,这必然会增加污染物的排放量。

这表明,在考虑电动汽车接入水平及制定相关规划时,并非接入规模越大越好。

自2011年,首批纯电动出租车在北京延庆县示范运行,至2017年,在北京郊区县运行的新能源车辆总数已超过5000辆。北京理工大学的研究者唐葆君等人以自2012年7月至2015年11月北京市电动汽车监控与服务中心的监控数据为基础,对电动出租车、电动公交车、电动环卫车、电动汽车租赁等新能源车种进行了比较。

该研究显示,在这三年多的时间里,北京电动出租车总计节能5781.4万千瓦时,减排5369.54吨。

交通拥堵,会让电动汽车的减排能力凸显出来。在通畅行驶时,电动出租车的碳排放量是燃油出租车的75.9%;拥堵时,前者就只有后者的62%,可见随着车速的降低,电动汽车的减排优势愈发明显。

不过,由于当下国内电力能源结构各地区都不同,对新能源汽车推广,还需具体地区作具体分析。唐葆君在论文中就指出,北京近五年电动出租车保有量大幅增加,导致出租车能耗总量正在快速上涨。

中国正在进行艰难的能源结构调整。环保部环境规划院环境战略部副主任秦昌波对记者分析,“能源政策在进行全方位的调整,是全链条在推进。在能源结构的前端,中国一直努力降低煤炭消耗,现在电厂不仅是做脱硫脱硝,还在做超低排放,电网的电,其实也在变得清洁化。”

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责任编辑:huangsilin

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