研究结果表明,预计到2020年,纯电动汽车较之于传统汽油车全生命周期的温室气体减排潜力将达到18%,其中燃料链将减排27%。随着我国电力结构中火电比例的降低、风电和太阳能等可再生能源储能装备的使用与并网,未来我国电力温室气体排放会进一步降低,纯电动汽车的温室气体减排潜力将进一步加大。

调整电力结构 纯电动车全生命周期减排潜力可期

纯电动车 中国电池资料图

发展新能源汽车是我国汽车产业摆脱石油依赖、缓解能源危机的主要战略,也是我国由汽车大国迈向汽车强国的必由之路。在政策的强力推动下,近两年我国新能源汽车产业呈爆发式增长,已成为全球最大的新能源汽车市场。2016年我国新能源汽车产销量分别为51.22万辆和46.89万辆,其中纯电动汽车占新能源汽车产销量的80%。

当前,国内外对我国纯电动汽车温室气体减排潜力有较大争议,有研究者认为,与传统汽油车相比,纯电动汽车会增加温室气体的排放。为更好地对中国纯电动汽车生命周期进行分析,中国汽车技术研究中心与美国阿贡国家实验室开展联合研究,分别选择2010年、2014年和2020年三个不同时间段,在电力结构、发电技术和热电联产规模等不同情景下,对比分析纯电动汽车与传统汽油车全生命周期的温室气体排放,探讨过去、现在与未来纯电动汽车全生命周期的减排潜力。

在研究中,采用中国汽车生命周期数据库(CALCD)、借鉴GREET模型,评价对象为一辆行驶15万公里的乘用车,涵盖制造阶段与燃料链在内的汽车全生命周期阶段。所对比的传统汽油车和纯电动汽车均是重量1200kg左右的轿车,其中纯电动汽车续驶里程是160公里,并假设其行驶阶段不更换锂离子电池。

汽车制造阶段包括原材料获取、材料及零部件加工制造、电池的生产、整车装配、维修保养、汽车生命周期末端的报废与回收处理等阶段。汽车材料组成数据采用GREET2 2016中乘用车平均水平数据,并用轻量化代表2020年汽车制造阶段技术的进步;原材料、能源和生产过程的数据采用分别选取2010年和2014年CALCD中的生命周期温室气体排放数据。研究表明,与传统汽油车相比,纯电动汽车制造阶段温室气体排放的增幅从2010年的21%,增加到2014年的31%,预计到2020年会下降到13%(见图1)。

对于燃料链,电力供应、汽油生产与汽车行驶阶段的数据分别选取2010年、2014年和2020年三个年度的CALCD中生命周期温室气体排放数据。汽车行驶阶段实际工况的燃料消耗与温室气体排放情景设置如下表所示。

在各年度中,分别考虑传统汽油车与纯电动汽车实际工况油耗与电耗高于实验室测试数据的15%与25%,且考虑纯电动汽车充电损失10%的电量。据此,2010年、2014年和2020年,纯电动汽车相对汽油车的能效在300%~400%之间。

在以上分析的基础上,应用生命周期评价方法,核算我国电力供应温室气体排放,对比分析我国纯电动汽车和传统汽油车全生命周期温室气体排放,并探讨了未来电力情景中,纯电动汽车全生命周期温室气体减排潜力。通过研究,得出三个结论。

一、在我国电力结构优化、电力技术进步、热电联产规模扩大的背景下,2020年我国电力供应碳排放有较大幅度的下降。

基于2010年和2014年我国的电力结构和电力技术水平,根据我国电力发展趋势,包括未来我国电力格局及发电技术的发展变化,通过预测研究及专家咨询,设定了如下我国2020年的电力情景,并核算了不同情境下我国电力供应温室气体排放。

1、在2020年电力结构为火电占比68%、水电占比17%的情况下,2020年我国电力供应温室气体排放为691gCO2 e/kWh。

2、在2020年我国电力技术超高压占30%、亚临界占40%、超临界占20%、超超临界占10%的技术进步下,2020年我国电力供应温室气体排放为656gCO2 e/kWh。

3、在2020年热电联产规模(装机容量)比例达到28%的情境下,2020年我国电力供应温室气体排放为621gCO2 e/kWh。

在以上三种情景下,2020年我国电力供应温室气体排放将比2010年下降20%以上,比2014年下降10%以上。

二、随着电力结构的优化、电力技术进步、热电联产规模扩大,我国纯电动汽车的减排潜力逐步释放。

在2010年的电力结构、发电技术水平下和热电联产规模下,与传统汽油车相比,纯电动汽车并不具备全生命周期温室气体减排优势。随着我国对电力结构的调整、发电技术的进步,以及热电联产技术的大规模推广,2010年到2020年之间,纯电动汽车全生命周期的温室气体减排潜力逐渐释放,并在2014年达到8%;预计到2020年,纯电动汽车相比传统汽油车全生命周期的温室气体减排潜力将达到18%。

1、情景一:在电力结构的变化下。2020年纯电动汽车全生命周期温室气体排放为25.3t CO2 e /辆,其中燃料链温室气体排放较大,占全生命周期的71%。随着我国电力结构的调整、可再生能源比例的增加,2020年纯电动汽车全生命周期温室气体排放将比2010年与2014年分别降低40%和19%。2020年纯电动汽车与传统汽油车相比,全生命周期温室气体减排潜力近12%。

2、情景二:在电力结构变化和电力技术的进步下。2020年纯电动汽车全生命周期温室气体排放为24.4t CO2 e /辆,其中燃料链温室气体排放较大,占全生命周期的69%。随着先进发电技术的应用,2020年纯电动汽车全生命周期温室气体排放将比2010年与2014年分别降低42%和22%。与传统汽油车相比,2020年纯电动汽车全生命周期温室气体减排潜力明显,达到15%(相比情景一,减排潜力绝对值增加3%),这主要是由于纯电动汽车的制造阶段与燃料链温室气体排放降低。

3、情景三:在电力结构变化、电力技术进步和热电联产规模扩大的情况下。2020年纯电动汽车全生命周期温室气体排放为23.5t CO2 e /辆,其中燃料链温室气体排放较大,占全生命周期的近68%。随着我国热电联产规模的扩大,2020年纯电动汽车全生命周期温室气体排放将比2010年与2014年分别降低44%和25%。2020年纯电动汽车与传统汽油车相比,全生命周期温室气体减排潜力进一步明显,达到18%(相比于情景二,减排潜力绝对值增加了3%),这主要是由于纯电动汽车燃料链温室气体排放的降低(见图2)。

三、电力温室气体排放因子、电力结构中火电比例及纯电动汽车行驶电耗是影响纯电动汽车温室气体减排潜力的关键因素。

在2020年电力情景中,分别将电力温室气体排放因子减少10%,或将纯电动汽车行驶电耗减少10%,2020年纯电动汽车相比于2014年的温室气体减排潜力绝对值可增加5%;将电力结构中火电的比例降低10%,则2020年纯电动汽车相比于2014年的温室气体减排潜力绝对值可增加12%左右。调整电力结构对纯电动汽车温室气体减排效果更明显。

研究结果表明,预计到2020年,纯电动汽车较之于传统汽油车全生命周期的温室气体减排潜力将达到18%,其中燃料链将减排27%。随着我国电力结构中火电比例的降低、风电和太阳能等可再生能源储能装备的使用与并网,未来我国电力温室气体排放会进一步降低,纯电动汽车的温室气体减排潜力将进一步加大。

(作者吴志新系中国汽车技术研究中心副主任,王全录系美国阿贡国家实验室资深科学家,郑继虎系中国汽车技术研究中心数据资源中心主任)

中国电池网(微号:mybattery)主站、微博、微信、手机客户端及电池智库(邮件直投)等全媒体平台及资源,每日精选电池产业链主流新闻、信息、数据等内容,每天覆盖国内外近百万用户或读者,咨询热线:400-6197-660,投稿信箱:[email protected]

中国电池网微信
[责任编辑:陈语]

免责声明:本文仅代表作者个人观点,与中国电池网无关。其原创性以及文中陈述文字和内容未经本网证实,对本文以及其中全部或者部分内容、文字的真实性、完整性、及时性本站不作任何保证或承诺,请读者仅作参考,并请自行核实相关内容。

凡本网注明 “来源:XXX(非中国电池网)”的作品,均转载自其它媒体,转载目的在于传递更多信息,并不代表本网赞同其观点和对其真实性负责。

如因作品内容、版权和其它问题需要同本网联系的,请在一周内进行,以便我们及时处理。电话:400-6197-660-2 邮箱:[email protected]

新能源
纯电动车
节能减排