电动汽车电能需求引致的电力产业链碳排放计量研究

王丽芳+程磊+黄星

摘 要：在当今社会中，环境问题已经成为了一个不容忽视的重要问题。为了在经济发展的同时降低对生态环境的破坏，应积极对经济结构进行调整，不断提升能源效率，实现低碳经济的发展模式。电动汽车正是在这一背景下产生的，直观来看，电动汽车可看作是零排放交通工具，但在其运行中消耗的电能，仍然存在一定的碳排放。基于此，本文对电动汽车电能需求引致的电力产业链碳排放计量进行了研究，以期实现更为有效的节能减排。

关键词：电动汽车；电能需求；电力产业链；碳排放

前言：电动汽车作为当前一种重要的新能源汽车，其运行动力来源于电能，和传统汽车相比，电动汽车在运行中可以实现零排放。不过，在其所需电能生产及传输过程中，仍然会产生较大的碳排放量。此外，在电能的生产及传输当中，也会产生一定的损耗，因此，在电动汽车单位电能需求上，通常与发电端电力生产量存在差异。所以，如果电动汽车得到大规模的普及，虽然直接排放问题得到了解决，但是电能需求引致的电力产业链碳排放也是不容忽视的。

1煤电能源链碳排放

在我国当前的电力领域当中，最主要的发电方式仍然是火力发电。而大量燃煤的燃烧，会产生很多氧化二氮、二氧化碳、二氧化硫等温室气体和酸性气体。其中，造成温室效应最主要的气体就是二氧化碳。所以，可将煤电能源链当中，产生的其它温室气体排放系数，换算为二氧化碳当量排放系数，也就是人们常说的碳排放或碳当量[1]。在煤炭的开采、加工、运输、燃烧等环节中，都存在能量传输的问题，因此在各个环节当中，都普遍存在着一定量的碳排放。煤电能源链碳排放的剂量范围主要包括了从原煤开采，到燃煤电厂发电位置，其中不包括后续的电网输配电环节。在煤炭开采运输、电厂发电运行等环节中，也需要消耗一定的电能或燃料，因此，基于全生命周期的角度，在电厂向外提供电能的时候，额外能源需求同样会产生碳排放。通常来说，电厂每向外发出1度电，煤电能源链中就会产生1千克左右的二氧化碳排放当量。在煤电能源链的各个环节当中，二氧化碳的排放量都比较巨大，而重点则在于发电环节，因此应当进行有效的控制。

2电动汽车单位电能需求引致的边际发电量

在发电端，电动汽车单位电能需求，所反映出的电力生产量往往远远高于1度电，这是由于在生产及传输电能的过程中，都会产生各种各样的损耗，所以，电动汽车间接造成的碳排放量也会大大增加。因此，为了研究电动汽车电能需求引致的碳排放问题，就应当对电动汽车消耗单位电能所需发电端的供应电量进行研究。在电动汽车中，边际发电量指的是每消耗1度电，发电侧实际产生的发电量，也就是电动汽车单位电能需求引致的电厂发电量。通常情况下，在电力消费终端，电能需求引致的电厂发电量，与电力设备、用电器的电能转换效率相关。而电动汽车充电终端的充电效率则直接影响了电网的送电量。同时，电网线损与发电侧发电量也有着直接的关系[2]。另外，电厂的综合用电率，也会对电厂发电量产生直接的影响。所以，在电动汽车终端，用电引致的边际发电量，会受到电源结构、电厂用电率、电网线损率、电动汽车充电能效等因素的影响。相关研究表明，如果电动汽车充电效能达到85%～95%，线损率和电厂用电率下降，电动汽车充1度点，边际发电量约为1.20～1.34kWh，电能损耗约在0.20～0.34kWh。

3電动汽车电能需求引致的电力产业链碳排放

用IPMi表示电源边际发电量，用PRFi表示电源链碳排放系数，用PEi表示电源碳排放，用PPE表示电力产业链碳排放，则可利用公式PEi=∑PEFi×IPMi计算电源碳排放量，利用公式PPE= PEi计算电力产业链碳排放量。如果电动汽车能够达到90%的充电能效，基准情景下，电动汽车电能需求引致的电力产业链碳排放量要高于低碳情景和强化低碳情景[3]。预计在2030年到2050年左右，低碳情景和强化低碳情景都能够达到100g以下的低碳排放水平。而在基准情景下，由于没有对相应气候变化采取有效的对策，因而预计碳排放量可能会维持在400g左右的水平。如果在未来的发展当中，仍然只注重经济发展，忽略环境保护的问题，电力产业链碳排放无法得到有效的控制和降低。而采用在发展经济的同时，如果能够提高对环境的保护意识，利用高校的发电、输电、减排技术，能够使电力行业碳排放得到有效的减轻[4]。而通过提高电动汽车用电效率、充电效能，降低电网线损，降低电厂用电比率，优化电源结果，提高减排技术和燃煤发电技术，能够更为有效的控制电动汽车电能需求引致的电力产业链碳排放。

结论：电动汽车作为一种新能源汽车，以电能作为驱动能源，虽然能够消除直接碳排放，但是其所用电能的生产及输送，也会产生相应的碳排放。基于此，应采取有效的措施，在发电及输电环节减少碳排放，提高电动汽车的充电效能和用电效率，从而降低电动汽车电能需求引致的电力产业链碳排放量。

参考文献

[1]张兴平，饶娆，冯一帆. 电动出租车充电行为分析及综合效益跨区域对比[J]. 中国电力，2016，02：141-147.

[2]杜剑，谢东，吴涛，吴伯华，王法靖，张籍. 国外电动汽车战略及充换电业务发展现状[J]. 华中电力，2012，01：96-102.

[3]林方，袁越，王敏，傅质馨，曹东莉，李芙蓉. 电动汽车接入微网研究[J]. 电网与清洁能源，2013，10：80-85+90.

[4]刘清. 电动汽车的充电模式及充电站对电网电能质量的影响分析[J]. 中国高新技术企业，2011，27：43-46.