隨著純電動汽車在國內(nèi)的迅猛發(fā)展，針對中國純電動汽車“零排放”等環(huán)保光環(huán)的質(zhì)疑也伴隨而來。主要的質(zhì)疑包括：由于中國電網(wǎng)發(fā)電結(jié)構(gòu)主要由燃煤電廠構(gòu)成，而該發(fā)電方式具有較高的大氣污染物排放強度，因此中國純電動汽車所需電力并不清潔，純電動汽車的使用僅僅是把機動車污染排放從道路轉(zhuǎn)移到電廠，并非“零排放”;純電動汽車，尤其是驅(qū)動汽車所需電池的生產(chǎn)環(huán)節(jié)及電池報廢處理涉及環(huán)境風(fēng)險。為此，有人將中國純電動汽車斥為“偽環(huán)保”。
究竟純電動汽車的節(jié)能環(huán)保效果如何?筆者將從純電動汽車在節(jié)能、降低溫室氣體排放，以及降低細(xì)顆粒物(PM2.5)排放的角度，結(jié)合國際研究成果，對中國純電動汽車的現(xiàn)狀及其發(fā)展的節(jié)能環(huán)保效果做一簡要分析。
純電動汽車具有顯著的油耗替代效應(yīng)
由于純電動汽車的驅(qū)動動力來自于電力，而非石油，因此純電動汽車的使用僅在電力生產(chǎn)環(huán)節(jié)、電池及整車生產(chǎn)環(huán)節(jié)涉及少量石油的消耗。美國阿貢國家實驗室研究顯示，相比汽油車，美國純電動汽車單位行駛里程可減少95%以上的石油消費量?？紤]到中國的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)以及一次能源開采利用的效率，中國純電動汽車相比汽油車的單位行駛里程石油消費削減率也在95%以上。
對于純電動汽車顯著的油耗替代效應(yīng)以及對加強石油安全的積極意義，國內(nèi)外研究機構(gòu)均未有異議。
充電電力來源決定純電動汽車的減排效果
影響純電動汽車溫室氣體排放強度的主要因素包括：煤電比例和純電動汽車相比汽油車的驅(qū)動能量轉(zhuǎn)化效率。大量文獻研究結(jié)果表明，與汽油車相比，純電動汽車能否減少溫室氣體排放及其減排潛力，主要取決于充電電力來源。風(fēng)電和水電等清潔電力占電網(wǎng)比例越高、煤電所占比例越低，減排潛力越大。2012年，美國憂思科學(xué)家聯(lián)盟(UnionofCon-cernedScientists)對純電動汽車使用美國各州當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)電力情況下，相比汽油車的溫室氣體減排潛力做了細(xì)致分析。結(jié)果表明，即使是在以煤電為主的美國中西部地區(qū)，與汽油車相比，純電動汽車也能不同程度地降低溫室氣體排放;而在西部大量使用水電等低碳可再生電力的地區(qū)，純電動汽車相比汽油車具有非常顯著的溫室氣體減排效果。
為說明以上兩個因素對中國純電動汽車溫室氣體排放強度的影響情況，筆者應(yīng)用GREET模型，基于2015年中國汽油車油耗標(biāo)準(zhǔn)為每百公里6.9升汽油，以及現(xiàn)有純電動汽車相對現(xiàn)有汽油車具有大約3~4倍的能源轉(zhuǎn)換效率的情況，并考慮到純電動汽車及汽油車的零部件生產(chǎn)、組裝與報廢，相應(yīng)車用燃料生產(chǎn)、運輸與使用等環(huán)節(jié)，繪制了中國純電動汽車相比汽油車的全生命周期溫室氣體減排潛力圖。
排放比率低于100%，說明純電動汽車相比汽油車具有較低的溫室氣體排放量。如圖所示，純電動汽車溫室氣體排放比率會隨著燃煤電力在電網(wǎng)中所占比例的下降而下降，同時隨著純電動汽車相對汽油車能效的提高而下降。
在現(xiàn)有中國電網(wǎng)燃煤電力占比約為75%的情況下，如果中國純電動汽車相對能效達到400%，那么中國純電動汽車相對于汽油車，將實現(xiàn)約21%的單位行駛里程溫室氣體減排。隨著中國汽油車油耗標(biāo)準(zhǔn)將于2020年提高至每百公里5升汽油，即使純電動汽車的絕對能效仍維持在2015年水平，如果煤電占比降至60%以下，中國純電動汽車相對汽油車仍具有約15%以上的溫室氣體減排潛力。
在實際情況下，電動汽車無論從電池技術(shù)，還是從電機及整車動力集成技術(shù)方面，仍具備能效提升空間。為了取得市場競爭優(yōu)勢，電動汽車廠商正在不斷加大研發(fā)力度，并很可能取得能效及其他車輛性能方面的實質(zhì)性技術(shù)進步。因此，中國純電動汽車相對汽油車的溫室氣體減排潛力將更為樂觀。
此外，“十二五”期間，中國電力行業(yè)出臺了多項關(guān)于可再生電力的發(fā)展規(guī)劃，如《風(fēng)電發(fā)展“十二五”規(guī)劃》和《太陽能發(fā)電發(fā)展“十二五”規(guī)劃》。這些規(guī)劃的實施，將推動中國電網(wǎng)結(jié)構(gòu)中可再生清潔電力不斷擴大規(guī)模，進而降低煤電比重。隨著未來中國電網(wǎng)可再生能源占比的提高和煤電占比的下降，中國純電動汽車相比汽油車將更具有溫室氣體減排優(yōu)勢。短期看，即使煤電占比無法迅速降低，但考慮到中國燃煤電廠的發(fā)電效率處于世界領(lǐng)先水平，并已經(jīng)投入運行超過60臺、發(fā)電效率達39%的百萬千瓦超超臨界機組，促使中國燃煤電力的溫室氣體排放強度低于美國等很多發(fā)達國家。高水平的發(fā)電效率，在一定程度上降低了煤電主導(dǎo)的中國電網(wǎng)結(jié)構(gòu)對純電動汽車環(huán)保效果的不利影響。
值得一提的是，圖中純電動汽車溫室氣體的相對排放比率已經(jīng)同時考慮了純電動汽車制造，尤其是鋰電池制造以及汽油車制造過程中的溫室氣體排放負(fù)荷。美國阿貢國家實驗室的分析表明，考慮到純電動汽車具有與汽油車相當(dāng)?shù)男旭偫锍虊勖?，以及美國電池相關(guān)行業(yè)具備較低的能耗和較高的清潔生產(chǎn)技術(shù)條件，在將生產(chǎn)環(huán)節(jié)產(chǎn)生的一次性溫室氣體排放平攤到電動車使用壽命之后，鋰電池制造過程中所產(chǎn)生的溫室氣體排放，僅占純電動汽車從制造、使用到電池回收利用等全生命周期環(huán)節(jié)所涉及的總排放量的約6%。因此，從溫室氣體排放的角度看，純電動汽車使用鋰電池對環(huán)境的影響很小。但是，在回收處理鋰電池、鎳氫電池或鉛酸電池的過程中，需要科學(xué)地化解其他環(huán)境風(fēng)險。
煤電行業(yè)節(jié)能減排升級將降低純電動汽車排放
影響純電動汽車PM2.5排放的主要因素有電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、燃煤的灰分和硫分、燃煤鍋爐采用的除塵設(shè)備及其除塵效率，以及發(fā)電機組的發(fā)電效率等。美國阿貢國家實驗室的研究顯示，相比汽油車，盡管美國平均電網(wǎng)電力的純電動汽車會增加PM2.5排放，但大部分排放發(fā)生在人口稀少的郊區(qū)。此外，使用美國平均電網(wǎng)電力的純電動汽車，可以降低一氧化碳和揮發(fā)性有機物的排放;使用更為清潔的加州電力的純電動汽車，則可以大幅降低一氧化碳、揮發(fā)性有機物和氮氧化物排放量，有利于降低當(dāng)?shù)爻霈F(xiàn)大氣光化學(xué)污染的風(fēng)險。
為了降低燃煤電廠的大氣污染物排放，中國目前實施了較為嚴(yán)格的燃煤電廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)，所有大型電廠均要求安裝和運行脫硫、脫硝以及除塵設(shè)備，同時還關(guān)停了大量小規(guī)模、缺乏有效排污控制的老舊燃煤電廠。目前，中國燃煤電廠除塵設(shè)備安裝率幾乎達100%，而脫硫設(shè)備安裝率也已達95%以上，這不僅對減少燃煤電廠二氧化硫排放至關(guān)重要，同時也有利于控制其PM2.5排放。
2014年，由國家發(fā)改委、環(huán)保部、國家能源局聯(lián)合發(fā)布的《煤電節(jié)能減排升級與改造行動計劃》規(guī)定，華東地區(qū)新建燃煤發(fā)電機組大氣污染物排放濃度基本達到燃?xì)廨啓C組排放限值，其中顆粒物排放限制為10毫克每立方米。《計劃》還要求加強電煤質(zhì)量和計量控制，著力提升動力煤供應(yīng)質(zhì)量，鼓勵采用低硫分、低灰分優(yōu)質(zhì)燃煤，限制高硫分、高灰分煤炭的開采和異地利用，禁止進口劣質(zhì)煤炭用于發(fā)電。同時，該《計劃》規(guī)定了基于裝機容量和機組類型的供電煤耗，促進提升新建機組發(fā)電效率。
因此，有理由相信，隨著中國燃煤發(fā)電機組發(fā)電效率的提升，將改善直接影響PM2.5排放的燃煤品質(zhì)，而大氣污染物排放控制標(biāo)準(zhǔn)的不斷加嚴(yán)，以及高效的布袋除塵器和低溫靜電除塵器等除塵設(shè)備的廣泛使用，中國煤電行業(yè)勢必降低包括顆粒物在內(nèi)的主要大氣污染物的排放水平。未來，隨著中國電網(wǎng)清潔化、高效化的不斷深入發(fā)展，中國純電動汽車的污染排放水平也將不斷降低。
綜上所述，中國和美國純電動汽車的發(fā)展具有巨大的省油效益。在美國，純電動汽車在所有州均具有不同程度的溫室氣體減排效益。電池作為純電動汽車的核心部件之一，其生產(chǎn)和組裝等環(huán)節(jié)并不會大幅提高純電動汽車的溫室氣體排放強度。在中國，即使在以煤電為主導(dǎo)的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)下，目前純電動汽車仍有利于降低汽油機動車溫室氣體排放水平。而且，隨著中國電網(wǎng)中清潔可再生電力占比的提高，以及純電動汽車能效的提升，溫室氣體減排潛力將不斷釋放。隨著中國電網(wǎng)結(jié)構(gòu)中，清潔可再生電力比重的提高，以及燃煤發(fā)電機組能效和污染控制水平的提高，中國純電動汽車的污染物排放將不斷降低。
與汽油車等傳統(tǒng)汽車類似，純電動汽車在報廢、材料回收和處理環(huán)節(jié)存在環(huán)境污染風(fēng)險，需要通過建立和健全針對純電動汽車報廢和回收利用的市場運行與監(jiān)管機制，加強配套設(shè)施建設(shè)與管理、核心技術(shù)研發(fā)，重視從業(yè)人員資質(zhì)認(rèn)證與技術(shù)培訓(xùn)等，并建立和完善相關(guān)環(huán)節(jié)的法律法規(guī)，科學(xué)、規(guī)范地予以應(yīng)對。(作者蔡皓為美國阿貢國家實驗室能源系統(tǒng)部助理研究員，王全錄為美國阿貢國家實驗室車輛技術(shù)與交通燃料系統(tǒng)評價學(xué)科帶頭人、系統(tǒng)分析研究室主任)
中國純電動汽車全生命周期溫室氣體減排潛力圖
免責(zé)聲明：本網(wǎng)轉(zhuǎn)載自其它媒體的文章，目的在于弘揚科技創(chuàng)新精神，傳遞更多科技創(chuàng)新信息，宣傳國家科技政策，展示國家科技形象，參與國際科技輿論競爭，并不代表本網(wǎng)贊同其觀點和對其真實性負(fù)責(zé)，在此我們謹(jǐn)向原作者和原媒體致以崇高敬意。如果您認(rèn)為本網(wǎng)文章及圖片侵犯了您的版權(quán)，請與我們聯(lián)系，我們將第一時間刪除。
