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电动汽车比燃油车燃料消耗少 电动汽车更加环保

来源:环保设备网
时间:2019-09-19 16:48:51
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电动汽车比燃油车燃料消耗少 电动汽车更加环保发展电动汽车是国家节能减排战略的重要组成部分。电动汽车比燃油车燃料消耗少,尾气排放少,既降低了用车人的燃料支出,又保护了人类赖以生存的

发展电动汽车是国家节能减排战略的重要组成部分。电动汽车比燃油车燃料消耗少,尾气排放少,既降低了用车人的燃料支出,又保护了人类赖以生存的环境,真可谓功在当代、利在千秋。很多重视节能环保的高知人群开始使用电动汽车。

但很多人对这个论点提出了质疑,认为电动汽车使用的电是发电厂生产的,远距离传输和充电都有损耗,不可能节约能源,而中国发电主要靠燃煤,煤的污染物排放更多,排放只是换了地方,根本没有减少。

发电输电技术正好是贩电伙计的专长,今天就让我来给大家分析分析,希望能拨开这团迷雾。

1. 燃料支出对比

以北汽EV150为例,电动汽车每百公里耗电16度,每度电0.5元(私人充电桩按居民电价收费,且不执行阶梯电价),百公里燃料支出8.25元。同款燃油汽车E150的油耗6.5升/百公里,单价6.67元,百公里燃料支出43.4元。也就是说使用电动车节约燃料支出80%。

江淮电动汽车iEV4与燃油汽车和悦是同款。iEV4百公里电耗是13度,6.5元。和悦百公里油耗7.5升,50元。电动车燃料支出节约87%。

表1 电动汽车与同款燃油汽车燃料支出对比表(私人桩)

注意以上均是同款车对比,如果找整备质量相同的车对比,省钱肯定更多,不过那样比也就不公平了。其它的电动汽车,如比亚迪e6、日产启辰晨风、腾势等都没有同版的燃油汽车,如果对应同级别车,也能得到类似的支出节省比例。

如果是在公共充电站充电,可能要交纳服务费,服务费有最高限价,目前各个充电站还没有确定自家的服务费是多少。如果按照服务费的最高限价收取,每度电1元,而且电价执行工商业电价0.8元/度,则电动汽车的燃料支出与燃油汽车对比优势不明显。

表2 电动汽车与同款燃油汽车燃料支出对比表(充电站)

2. 能量消耗对比

省钱不一定省能源。想要客观地比较电动汽车和燃油汽车的节能水平,就需要比较能耗。这里科luo普suo一下,度(千瓦时)是专门用于衡量电能的单位,其它的能量单位还有焦耳和大卡(即千卡路里),大卡多用于热量。各个单位之间有固定的换算关系,1度电=1kWh=3.6*10^6焦耳,1卡=4.182焦耳,1大卡即1千卡。为了便于对比,本文全部归算到标准单位焦耳。

算一算EV150和E150各消耗了多少能源。16度电相当于5.76*10^7焦耳。6.5升汽油按照0.725kg/升的密度和4.6*10^7焦耳/kg的发热量,大概是2.17*10^8焦耳。两相对比,使用电动汽车节能73%。

表3 北汽电动汽车EV150和燃油汽车E150能耗对比表

看到这个结果肯定令很多人大吃一惊。电动汽车怎么会这么节能呢?大道理讲起来可能很复杂。这里只简单说一下,电动机是使用电磁感应原理将电能直接转化为机械能的,转化效率高,而且空载能耗为0;而汽车发动机是燃烧汽油膨胀空气推动活塞来做功的,排出的高温尾气带走了大量热量,能量转化效率较低,在30-40%,而且空载时为了保持怠速还需要烧油,因此能耗高。电动汽车真心节能,而且节能效果很显著。

当然这个分析还很粗浅。因为电是二次能源,要用电先发电,要给出个负责任的结论,能耗要从发电侧算起。目前中国大概四分之三的电来自火力发电厂,火电绝大多数是燃煤发电。燃煤发电可以说是最不环保的一种发电形式,但中国离不开这种形式,因为火电发电稳定,发电功率可控,而中国缺油少气,煤炭相对多,只能用煤炭发电。另外煤炭对外依存度低,多年来基本保持自给自足,为了保证能源安全,也只能选择煤炭。现在中国煤炭产量和用量都是世界第一。

现在就以燃煤发电为例,计算电动汽车能耗。典型的燃煤发电厂发1度电煤耗大概300g。标煤的发热量2.93*10^7焦耳/kg,因此发1度电消耗8.79*10^6焦耳热量(发电的能量转化效率41%)。北汽EV150百公里16度电,如果从发电到用电考虑30%的损耗(发电环节7-8%损耗,输配电环节15-20%损耗,充电5%损耗),折合发电侧耗电21度,则耗煤6.3千克,折算发热量1.85*10^8焦耳,比燃油汽车节能15%。

为什么节能15%,却能节省燃料支出80%呢?就是因为一个是烧煤,一个是烧油,而中国的煤炭实在是太便宜了。按照煤炭价格最高的时刻1000元/吨计算,EV150跑100公里的源端购煤成本只有6.3元,比E150的购油支出43.4元低了太多,传导到用户的支出就节省了80%。

表4 北汽电动汽车EV150和燃油汽车E150能耗折算对比表

以上是偏于保守的估计,损耗比例估的偏高,而且发电按全部都是煤电来估算的。因为中国四分之三的电来自燃煤,而其它的来源(水电、风电、核电、光伏)不消耗不可再生的化石能源,因此可以说更节能。

3. 污染物排放对比

前面已经分析了,北汽电动汽车EV150百公里折合耗煤约6.3千克,同款燃油汽车E150耗油6.5升。有了这个数字,就可以对比排放数字了。燃烧每千克标煤排放2.5千克CO2,75克SO2,37克NOx,0.68千克粉尘;燃烧1升汽油排放2.25千克CO2,还排放氮氧化物、碳氢化合物、一氧化碳、颗粒物等,但网上不能查到单位排放量。只能从2010年的总污染物排放数字中估算每台车的排放量,如下表。

表5 北汽电动汽车EV150和燃油汽车E150排放对比表

因为烧煤与烧油排放的污染物不尽相同,因此不好比较燃烧1千克煤和燃烧1升汽油哪个更清洁环保。但有一个结论是公认的,就是能源集中利用比分散利用要高效和清洁的多,大型电厂比一家一户的小煤炉要清洁的多。

环保部最新修订的《火电厂大气污染物排放标准》要求排放浓度上限甚至不低于美国和欧洲标准。火电厂都要进行脱硫脱硝除尘改造,改造成本大约250元/kW,对个人来说这是一笔不小的支出。大型火电厂每个地区就只有几家,非常利于监督检查。

按照中电联发布的2013年度火电厂烟气脱硫、脱硝、除尘信息,目前全国90%的发电机组安装了脱硫装置,绝大多数使用石灰石-石膏湿法脱硫,脱硫率95%以上;全国50%的发电机组安装了脱销装置,多采用SCR法,脱硝率80-90%;全国20%的发电机组安装了除尘器,采用袋式和电袋复合式除尘器,除尘率可达99%。

环保部不仅要求全部火电厂都要安装脱硫、脱硝、除尘设备,最近更要求建设脱硫脱硝除尘监测系统,对火电厂脱硫脱硝除尘情况进行实时监测。因此,使用电动汽车,不仅可以节省化石燃料,而且通过集中处理,可以大幅减少污染物排放。

以上比较是以全部电都来自燃煤电厂为前提分析得到的。如果考虑当前有一定比例的电来自水电、风电、核电、光伏等清洁能源,再考虑未来我国的清洁能源发电比例会越来越高,那么无疑电动汽车会比燃油汽车更环保。

4. 进一步分析

为什么把化石能源直接转化为汽车的动能效率低,而化石能源转化为电能再转化为汽车的动能效率就会高呢?多一次转换肯定多一份损耗,道理上讲不通。下面贩电伙计就进一步分析分析,讲讲这个道理。

第一、电动汽车普遍采用了制动能量回收。电能的优势就是非常便于转化,使用一台设备——电机——就能完成从电能转化为机械能、从机械能转化为电能的双向转化。而化石能源普遍不具备这样的特性,刹车时的能量只能白白浪费。根据估算,电动汽车采用制动能量回收后,在拥挤的城市道路能够节能30%以上。

第二、汽油汽车在临时停车时有怠速消耗,电动汽车没有。这主要是汽油发动机和电动机的特点不同造成的。电动汽车停止时,电动机是停转的,而启动时电动机最大扭力输出。汽油汽车停车时,汽油发动机仍需要保持转动,才能保证较快地启动。当然也有人呼吁汽车等红灯时尽量熄火,由于等红灯时间大多小于1分钟,据测算这样做的省油率少于10%,而且对发动机不好。

第三、大型电厂追求更高的能量利用效率。火电厂发电原理是燃烧煤炭,加热水,产生高温高压的水蒸气,推动涡轮旋转,带动发电机发电。为了提高效率,被加热的水蒸气一般都要推动两级或三级涡轮,而且尾汽还要再利用于供热。中国北方的暖气就是热电厂的尾汽再利用的结果。

根据上述原因分析,结论不言而喻,电动汽车比燃油汽车更节能环保。

当然,这样短短的一篇小文还不能面面俱到,贩电伙计也欢迎各位专家拍砖。可以在第一电动网发文留言,也可以到贩电伙计自建的微信公众号Eauto-bj来交流探讨。