發(fā)展新能源汽車是我國汽車產(chǎn)業(yè)擺脫石油依賴、緩解能源危機的主要戰(zhàn)略，也是我國由汽車大國邁向汽車強國的必由之路。在政策的強力推動下，近兩年我國新能源汽車產(chǎn)業(yè)呈爆發(fā)式增長，已成為全球最大的新能源汽車市場。2016年我國新能源汽車產(chǎn)銷量分別為51.22萬輛和46.89萬輛，其中純電動汽車占新能源汽車產(chǎn)銷量的80%。
當(dāng)前，國內(nèi)外對我國純電動汽車溫室氣體減排潛力有較大爭議，有研究者認(rèn)為，與傳統(tǒng)汽油車相比，純電動汽車會增加溫室氣體的排放。為更好地對中國純電動汽車生命周期進(jìn)行分析，中國汽車技術(shù)研究中心與美國阿貢國家實驗室開展聯(lián)合研究，分別選擇2010年、2014年和2020年三個不同時間段，在電力結(jié)構(gòu)、發(fā)電技術(shù)和熱電聯(lián)產(chǎn)規(guī)模等不同情景下，對比分析純電動汽車與傳統(tǒng)汽油車全生命周期的溫室氣體排放，探討過去、現(xiàn)在與未來純電動汽車全生命周期的減排潛力。
在研究中，采用中國汽車生命周期數(shù)據(jù)庫（CALCD）、借鑒GREET模型，評價對象為一輛行駛15萬公里的乘用車，涵蓋制造階段與燃料鏈在內(nèi)的汽車全生命周期階段。所對比的傳統(tǒng)汽油車和純電動汽車均是重量1200kg左右的轎車，其中純電動汽車?yán)m(xù)駛里程是160公里，并假設(shè)其行駛階段不更換鋰離子電池。
汽車制造階段包括原材料獲取、材料及零部件加工制造、電池的生產(chǎn)、整車裝配、維修保養(yǎng)、汽車生命周期末端的報廢與回收處理等階段。汽車材料組成數(shù)據(jù)采用GREET2 2016中乘用車平均水平數(shù)據(jù)，并用輕量化代表2020年汽車制造階段技術(shù)的進(jìn)步；原材料、能源和生產(chǎn)過程的數(shù)據(jù)采用分別選取2010年和2014年CALCD中的生命周期溫室氣體排放數(shù)據(jù)。研究表明，與傳統(tǒng)汽油車相比，純電動汽車制造階段溫室氣體排放的增幅從2010年的21%，增加到2014年的31%，預(yù)計到2020年會下降到13%（見圖1）。
對于燃料鏈，電力供應(yīng)、汽油生產(chǎn)與汽車行駛階段的數(shù)據(jù)分別選取2010年、2014年和2020年三個年度的CALCD中生命周期溫室氣體排放數(shù)據(jù)。汽車行駛階段實際工況的燃料消耗與溫室氣體排放情景設(shè)置如下表所示。
在各年度中，分別考慮傳統(tǒng)汽油車與純電動汽車實際工況油耗與電耗高于實驗室測試數(shù)據(jù)的15%與25%，且考慮純電動汽車充電損失10%的電量。據(jù)此，2010年、2014年和2020年，純電動汽車相對汽油車的能效在300%~400%之間。
在以上分析的基礎(chǔ)上，應(yīng)用生命周期評價方法，核算我國電力供應(yīng)溫室氣體排放，對比分析我國純電動汽車和傳統(tǒng)汽油車全生命周期溫室氣體排放，并探討了未來電力情景中，純電動汽車全生命周期溫室氣體減排潛力。通過研究，得出三個結(jié)論。
一、在我國電力結(jié)構(gòu)優(yōu)化、電力技術(shù)進(jìn)步、熱電聯(lián)產(chǎn)規(guī)模擴大的背景下，2020年我國電力供應(yīng)碳排放有較大幅度的下降。
基于2010年和2014年我國的電力結(jié)構(gòu)和電力技術(shù)水平，根據(jù)我國電力發(fā)展趨勢，包括未來我國電力格局及發(fā)電技術(shù)的發(fā)展變化，通過預(yù)測研究及專家咨詢，設(shè)定了如下我國2020年的電力情景，并核算了不同情境下我國電力供應(yīng)溫室氣體排放。
1、在2020年電力結(jié)構(gòu)為火電占比68%、水電占比17%的情況下，2020年我國電力供應(yīng)溫室氣體排放為691gCO2 e/kWh。
2、在2020年我國電力技術(shù)超高壓占30%、亞臨界占40%、超臨界占20%、超超臨界占10%的技術(shù)進(jìn)步下，2020年我國電力供應(yīng)溫室氣體排放為656gCO2 e/kWh。
3、在2020年熱電聯(lián)產(chǎn)規(guī)模（裝機容量）比例達(dá)到28%的情境下，2020年我國電力供應(yīng)溫室氣體排放為621gCO2 e/kWh。
在以上三種情景下，2020年我國電力供應(yīng)溫室氣體排放將比2010年下降20%以上，比2014年下降10%以上。
二、隨著電力結(jié)構(gòu)的優(yōu)化、電力技術(shù)進(jìn)步、熱電聯(lián)產(chǎn)規(guī)模擴大，我國純電動汽車的減排潛力逐步釋放。
在2010年的電力結(jié)構(gòu)、發(fā)電技術(shù)水平下和熱電聯(lián)產(chǎn)規(guī)模下，與傳統(tǒng)汽油車相比，純電動汽車并不具備全生命周期溫室氣體減排優(yōu)勢。隨著我國對電力結(jié)構(gòu)的調(diào)整、發(fā)電技術(shù)的進(jìn)步，以及熱電聯(lián)產(chǎn)技術(shù)的大規(guī)模推廣，2010年到2020年之間，純電動汽車全生命周期的溫室氣體減排潛力逐漸釋放，并在2014年達(dá)到8%；預(yù)計到2020年，純電動汽車相比傳統(tǒng)汽油車全生命周期的溫室氣體減排潛力將達(dá)到18%。
1、情景一：在電力結(jié)構(gòu)的變化下。2020年純電動汽車全生命周期溫室氣體排放為25.3t CO2 e /輛，其中燃料鏈溫室氣體排放較大，占全生命周期的71%。隨著我國電力結(jié)構(gòu)的調(diào)整、可再生能源比例的增加，2020年純電動汽車全生命周期溫室氣體排放將比2010年與2014年分別降低40%和19%。2020年純電動汽車與傳統(tǒng)汽油車相比，全生命周期溫室氣體減排潛力近12%。
2、情景二：在電力結(jié)構(gòu)變化和電力技術(shù)的進(jìn)步下。2020年純電動汽車全生命周期溫室氣體排放為24.4t CO2 e /輛，其中燃料鏈溫室氣體排放較大，占全生命周期的69%。隨著先進(jìn)發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用，2020年純電動汽車全生命周期溫室氣體排放將比2010年與2014年分別降低42%和22%。與傳統(tǒng)汽油車相比，2020年純電動汽車全生命周期溫室氣體減排潛力明顯，達(dá)到15%（相比情景一，減排潛力絕對值增加3%），這主要是由于純電動汽車的制造階段與燃料鏈溫室氣體排放降低。
3、情景三：在電力結(jié)構(gòu)變化、電力技術(shù)進(jìn)步和熱電聯(lián)產(chǎn)規(guī)模擴大的情況下。2020年純電動汽車全生命周期溫室氣體排放為23.5t CO2 e /輛，其中燃料鏈溫室氣體排放較大，占全生命周期的近68%。隨著我國熱電聯(lián)產(chǎn)規(guī)模的擴大，2020年純電動汽車全生命周期溫室氣體排放將比2010年與2014年分別降低44%和25%。2020年純電動汽車與傳統(tǒng)汽油車相比，全生命周期溫室氣體減排潛力進(jìn)一步明顯，達(dá)到18%（相比于情景二，減排潛力絕對值增加了3%），這主要是由于純電動汽車燃料鏈溫室氣體排放的降低（見圖2）。
三、電力溫室氣體排放因子、電力結(jié)構(gòu)中火電比例及純電動汽車行駛電耗是影響純電動汽車溫室氣體減排潛力的關(guān)鍵因素。
在2020年電力情景中，分別將電力溫室氣體排放因子減少10%，或?qū)⒓冸妱悠囆旭傠姾臏p少10%，2020年純電動汽車相比于2014年的溫室氣體減排潛力絕對值可增加5%；將電力結(jié)構(gòu)中火電的比例降低10%，則2020年純電動汽車相比于2014年的溫室氣體減排潛力絕對值可增加12%左右。調(diào)整電力結(jié)構(gòu)對純電動汽車溫室氣體減排效果更明顯。
研究結(jié)果表明，預(yù)計到2020年，純電動汽車較之于傳統(tǒng)汽油車全生命周期的溫室氣體減排潛力將達(dá)到18%，其中燃料鏈將減排27%。隨著我國電力結(jié)構(gòu)中火電比例的降低、風(fēng)電和太陽能等可再生能源儲能裝備的使用與并網(wǎng)，未來我國電力溫室氣體排放會進(jìn)一步降低，純電動汽車的溫室氣體減排潛力將進(jìn)一步加大。
（作者吳志新系中國汽車技術(shù)研究中心副主任，王全錄系美國阿貢國家實驗室資深科學(xué)家，鄭繼虎系中國汽車技術(shù)研究中心數(shù)據(jù)資源中心主任）
