對電動汽車綜合能耗及發展方向的探究與思考

楊亦銘

[摘 要]文章對電動汽車的能耗及排放追溯至電力供應環節，計算不同能源供給模式下電動汽車的綜合能耗及排放，并對各類汽車能耗排放展開對比分析后發現：如果完全采用火電供給充電，電動汽車綜合能耗及CO2綜合排放高于其他類型汽車；隨著近年來國家火電發電比例的減少，電動汽車綜合能耗及CO2排放大幅下降，已經低于燃油汽車；如采用太陽能電池直接為電動汽車充電，其CO2綜合排放僅為火力發電模式的1/28。由此預期與清潔能源有效結合的電動汽車將成為汽車工業未來的發展方向。

[關鍵詞]電動汽車；綜合能耗；CO2綜合排放；清潔能源

[DOI]10.13939/j.cnki.zgsc.2017.06.039

經歷近40年經濟高速發展，中國汽車工業發生了翻天覆地的變化，在汽車工業飛速發展、滿足人們出行便利的同時，汽車尾氣已然成為大氣污染、城市霧霾發生的主要源頭之一。

為有效抑制汽車尾氣的排放，各國政府紛紛嚴格尾氣排放標準，出臺發展新能源汽車的鼓勵政策。在特斯拉純電動汽車獲得成功的鼓舞下，純電動汽車的車型種類及保有量逐年提高，現在美國電動汽車的保有量已超過40萬輛，中國已超過260萬輛。

當我們欣喜于電動汽車開始普及，在大街上能時不時看到飛馳而過的特斯拉Model S及比亞迪純電動車e6，感慨于汽車技術的進步，期待城市霧霾的消失時，卻往往忽略了當前技術下電動汽車的真實能耗。

為了探究電動汽車的真實能耗及排放，本文將對電動汽車的能耗及排放從電力供應環節開始進行分析還原。文中電動汽車的綜合能耗為100km直接能耗對應的發電能耗，電動汽車綜合排放是綜合能耗對應的CO2排放。對當前的電動汽車綜合能耗、綜合排放與燃油汽車、油電混合汽車的能耗展開對比分析，同時在此基礎數據上展望汽車未來的發展方向。

1 電動汽車與其他類別汽車的直接能耗對比

為了了解電動車的能耗，選取了目前幾款代表各自廠家技術先進性的主流中型車與特斯拉Model S85做直接能源消耗對比（表1）。

從以上對比數據可以看出，當前汽車直接能耗優勢排序為：電動汽車-混動汽車-渦輪增壓發動機-自然吸氣發動機。從直接能源消耗看，無疑電動汽車節能優勢較為明顯。電動汽車采用電動機驅動，電動機的效率可以高達98%，同時在利用電動機剎車時產生電流，可回收部分剎車制動的能量，提高了能效。另外，由于電動汽車沒有直接排放，不會直接污染環境，減少了城市熱島效應。

2 不同發電模式下電動汽車綜合能耗及CO2綜合排放對比

為了探究電動汽車的真實能耗及排放，我們對電動汽車的能耗及排放從電力供應環節進行分析還原。

近年來清潔能源發電發展迅速，不同國家的電力供應結構不同。采用不同發電模式為電動車充電，對應的電動車的綜合能耗及CO2綜合排放情況如何呢？為此以特斯拉Model S85D為例，通過綜合能耗及排放的計算，尋找出其中的規律。

火力發電的平均效率為40%～50%，平均輸配電損失為17%，特斯拉100km直接消耗的25kW·h電能，需要271MJ的煤的能量才能提供。折算為汽油為7.66L，略高于與自然吸氣發動機的汽車。折算為標準煤為9.0kg，CO2排放為23.4kg/100km，約為燃油汽車的1.4倍。

采用分布式天然氣發電，能量消耗節約可超過50%；如果采用太陽能直接為汽車充電，則能耗僅為0.22kg標準煤/100km，如果采用太陽能發電間接充電，由于增加了中間蓄電池的充放電損耗，則能耗將會高于直接充電方式。

數據分析顯示，采用分布式天然氣發電及太陽能電池供電將會大幅度降低能源消耗。采用太陽能電池后CO2間接排放僅為火力發電供電模式的約1/28，為燃油汽車的約1/20，為分布式發電模式的約1/12。

3 當前供電結構下電動汽車綜合能耗及CO2綜合排放計算分析

由于能源形式多樣，電動汽車充電電源的來源有多種途徑。為進一步認識電動汽車能耗及環境效益，需對國家電力系統發電情況做一些了解。

近年來我國大力發展清潔能源，2015年國家電網主要供電方式——火電占比為66%。國家統計局2016年7月15日發布消息，2016年1～6月，風電絕對發電量同比增長13.9%；太陽能絕對發電量同比增長28.1%；火電全國發電量的比重為56.79%，首次占比下降到60%以下。

在不考慮電力建設制造能耗的情況下，對不同火電比例供電模式的特斯拉Model S85需求電能綜合能源消耗及CO2排放進行計算，數據如下（表3）：

（

4 結 論

（1）純電動汽車直接能源消耗水平較低，但考慮網損及傳輸效率等相關因素將其電耗測算為油耗，其能源利用效率較低。如果完全采用火電供給，電動汽車的綜合能耗及排放實際高于其他類型汽車，其中綜合排放約為燃油汽車排放的1.4倍；在2016年中國火電發電占比為56%的情況下，電動汽車的綜合能耗及CO2綜合排放低于現有的燃油汽車，但綜合排放仍然略高于混動汽車。

（2）未來電動汽車的發展只有與清潔能源結合起來，才能發揮最大的環保效益。從汽車能源消耗測算數據看，與清潔能源配合使用的電動汽車具有明顯的節能及環保優勢。我們可以預見與清潔能源相結合的電動汽車將成為汽車未來發展的主要方向之一。

在汽車未來的發展中，我們還將期待發動機技術顛覆性的突破、電池技術的進一步完善、石墨烯電池技術的普及應用以及清潔能源與電動汽車的完美結合，希望在將來，汽車不再是大氣污染、城市霧霾發生的源頭。

參考文獻：

[1][美]韋克菲爾德.電動汽車發展史[M].北京：北京理工大學出版社，1998（8）.

[2] 博思數據.2016—2020年中國純電動汽車行業市場投資前景研究及趨勢分析研究報告[M].北京：博思數據研究中心，2016-4-11.