纯电动汽车CO2排放量估算与比较

纯电动汽车CO2排放量估算与比较

“十二五”以来，我国新能源汽车发展迅猛，尤其是纯电动汽车和插电式混合动力汽车。但在我国电力结构目前以煤电为主的情况下，也有认为电动汽车实际碳排放高于燃油车的观点。本文以碳平衡法对纯电动汽车百公里CO2排放量进行估算，并与普通燃油乘用车进行简单对比。

标签：纯电动汽车电力结构碳平衡法CO2排放量

一、估算假定条件

1.只考虑火电厂产生的CO2排放，忽略其它类型发电厂的排放。太阳能、风能、水力、核能及潮汐能电站发电过程生产的CO2排放比火电厂少很多。

2. 只考虑使用过程的CO2排放，忽略生产纯电动汽车和生产燃油汽车过程中的排放，忽略建设火电厂和电网过程中的排放，忽略燃油在开采、提炼、储运等过程中的排放。以上过程也有一定的碳排放，不在本文讨论之列。

3.忽略电厂燃煤和汽油燃烧过程中可能产生的极少量CO、CxHy化合物和C 单质，假定C元素全部转化为CO2。

4.忽略纯电动汽车和燃油车的官方电耗、油耗数据与用户实际消耗的差别，只采用厂家或官方数据计算。

二、纯电动汽车CO2排放估算方法

根据煤炭燃烧过程中碳原子守恒（碳平衡法），可以由如下公式估算纯电动汽车使用过程的等效CO2排放量：

W1= （1）

其中W1：纯电动汽车百公里CO2排放量，kg/100km；

12、44、1000分别是碳原子相对原子量、CO2相对分子量（按C12和O16计算）、kg与g的换算系数；

E：纯电动汽车百公里电耗，kW·h/100km；

H：燃煤电厂度电标准煤耗，g/ kW·h。根据中国电力企业联合会统计，2014年的值为300[1]；

k：标准煤碳排放系数，国家发展改革委员会能源研究所推荐值为0.67，它反映了我国发电燃煤平均含碳率按平均热量折算到标准煤的数值；

λ：火電占全社会电量的比率。根据中国电力企业联合会统计，2014年燃煤、燃气、燃油电厂发电量的比率分别为70.50%、2.38%、0.08%[1]。燃气电厂的度电排放大约是燃煤的40%[2]。由于相关数据缺失，燃油电厂按与燃煤电厂等效的放大系数折算。所以最终折算为λ=70.50%+2.3840%+0.08%=71.53%；

：电网损失率，根据中国电力企业联合会统计，2014年为6.64%[1]；

：充电环节的电量损失率，根据苌瑞锋先生的研究，取6%[3]；

：厂用电率，即火电厂在发电过程中自身也要消耗一定的电力。根据苌瑞锋先生的研究，取5%[3]；

p：电池自放电、容量衰减和电能转机械能效率比设计值降低等因素的复合损失率，反映为电动汽车实际续航小于理论值，根据假设条件4，本文取p=0。另外，电动汽车冬季使用电耗增加比燃油车油耗增加更为明显，文本单独考虑冬季使用的情形，取p=30%，即按冬季续航衰减30%估算；

q：碳元素不完全燃烧率，一般低于3%[4]。随着发电机组的大型化和超临界化，该值不断降低。为充分考虑CO2排放量，根据假定条件3，本文取q=0。

把上述参数带入公式（1）得到：

W1=0.6323E （2）

三、燃油乘用车CO2排放估算方法

本文只考虑普通燃油乘用车使用过程中消耗汽油（我国柴油乘用车比例很小）产生的CO2排放。根据燃烧过程中碳原子守恒，汽油平均密度按730kg/m3、平均组分按C8H18计算，可得：

W2：燃油车百公里CO2排放量，kg/100km；

B：百公里油耗，L/100km。

四、纯电动汽车CO2排放量估算

本文选取了2015年我国销量前10的纯电动汽车（纯电动乘用车占比超过80%）中，查到电池容量和续航的9个车系、13款车型，按公式（2）估算。注：各车型参数主要来自汽车之家网站。

这13款电动汽车百公里电耗从7.3到20.5不等，平均12.3 kW·h/100km，总体随着车重和功率的增大而增大。百公里CO2排放量从4.64到12.96不等，平均7.77kg/100km。冬季使用从6.62到18.52不等，平均11.10kg/100km。

五、燃油乘用车CO2排放量估算

1.平均值法

由于燃油乘用车车型众多，不便于选取具体车型计算。本文选取2014年全国乘用车平均油耗和销量前十的乘用车生产企业平均油耗，按公式（3）进行估算。

表2 主要企业燃油乘用车百公里CO2排放量估算

注：汽车销量数据来自汽车工业协会[5]，燃料消耗数据来自工业信息化部[6]。

所选十家企业（上海通用按三家分公司分别统计）的乘用车百公里平均油耗从6.82到8.01不等，平均7.14L/100km。百公里CO2排放从15.37到18.05不等，平均16.09kg/100km。2014年全国燃油乘用车平均油耗7.22L/100km，平均排放16.27kg/100km。

2.极限值法

由于工业信息化部所给的平均油耗是算术平均，无法反映不同排量车型之间数量的巨大差别。转而可以从中选取油耗最小的车型，则全行业的油耗水平一定大于这款车。从工业信息化部“中国汽车燃料消耗量网站”查到油耗最小的是“江南TT”等车型，综合油耗是 4.8L/100km，由公式（3）估算的CO2排放量是10.82kg/100km。该值介于本文所列纯电动汽车正常天气使用平均排放量7.77和冬季使用平均排放量11.10之间。六、对比分析结论

1.正常天气下使用，所有选择车型的纯电动汽车CO2排放量都低于前十家企业燃油乘用车的平均排放和全国燃油乘用车的平均排放。冬季使用，除比亚迪e6外在，其余八款纯电动汽车的排放也都低于燃油车的排放。

2.正常天气使用，除比亚迪e6外，其余12款纯电动汽车CO2排放都低于燃油乘用车的最低排放10.82kg/100km，因而也低于燃油车全行业的排放。但冬季使用，所选13个电动车型有7款超过燃油车的最低排放。

3.按照公式（3）估算，如果燃油车的排放要低于本文所选纯电动车的冬季平均值11.10kg/100km，平均油耗要由目前的7.22降到

4.93L/100km以下；如要降到电动汽车正常天气使用的平均值7.77kg/100km，平均油耗更要降到3.45L/100km以下。

4.从技术进步和我國经济结果发展趋势看，发展纯电动汽车有积极的意义，主要理由如下：