车辆电动化替代的节能减碳效果研究

张亮亮 ， 谭效时 ， 宋晓晓 ， 韩占猛 ， 华承贺 ， 高 健

（中国船舶重工集团公司第七一四研究所， 北京 100101；2.渤海造船厂集团有限公司， 北京 100101）

1 引言

实现碳达峰、碳中和是一场广泛而深刻的经济社会系统性变革，国家已经把碳达峰、碳中和纳入生态文明建设整体布局。要实现碳达峰与碳中和，就要积极开展措施减少化石能源消耗，降低碳排放。

交通运输是社会中耗能重要环节和碳排放源之一，2018年12月发布的《中华人民共和国气候变化第二次两年更新报告》显示，交通运输行业年排放二氧化碳81974万吨，占全国碳排放量8.98%。公路运输是交通运输的重要部分，截至2019年底中国公路总里程达到501万公里，公路能源消费主要是汽油和柴油，其中2019年汽油消费量为1.286亿吨，柴油消费量为1.117亿吨。因此，研究车辆节能减碳具有重要意义。

车辆节能减碳的主要手段包括提高内燃机效率，节约油耗，加强道路运输规划，减少怠速运行，开展电气化替代等，其中，开展电气化替代是未来发展主要方向，欧美等国已明确将电气化替代作为碳中和实现路径，出台了推广新能源汽车的补贴政策和能源政策法令。德国提高电动车补贴，挪威、奥地利对零排放汽车免征增值税，美国出台了“先进车辆贷款支持项目”和《能源政策法案》，建立低碳燃料标准并进行税收抵免，日本、智利、秘鲁、南非、阿根廷、哥斯达黎加等政府发布绿色交通战略或交通法令，统一购车标准，鼓励使用电动或零排放车辆，哥斯达黎加对购买零排放车辆的公民给予关税优待及泊车优先等；负向约束的是出台禁售燃油车时间表，主要发达国家及墨西哥、印度等发展中国家均公布了禁售燃油车时间表。我国出台新能源汽车相关政策30余项，其中推广政策出台7项，《关于2016-2020年新能源汽车推广应用财政支持政策的通知》，规定2016年新能源汽车各车型推广应用补助标准，并确定2017年至2020年的补贴退坡幅度为每两年下降20%。

电动汽车虽然可以做到零排放，但在我国的电力能源结构中，以煤炭为燃料的火电占比非常高，并不能确定电动化替代有节能降碳效果。以2019年为例，全国规模以上电厂发电量7.14万亿度，同比增长3.5%，而火电发电5.16万亿度，同比增长1.9%，占72%。而煤炭并非是一种清洁能源，其燃烧时会产生灰尘、氮氧化物、二氧化硫等污染物，还会排放大量二氧化碳。电动汽车的电力目前绝大多数来自火电，关于电动化替代的节能减碳效果研究较少且缺少量化分析，有必要在政策大规模落地之前进行相应数据分析，为后续碳达峰与碳中和落地政策评估提供数据依据。

2 研究方法和数据分析

汽车统计分类标准 （GB/T3730.1-2001） 中把汽车分为乘用车与商用车两种，其中乘用车指的是车辆座位少于9座且以载客为主要目的的车辆，商用车指车辆座位大于9座或者以载货为主要目的的车辆。本研究以中小型乘用车和特种车辆叉车为研究对象，分别研究燃油乘用车和燃油叉车电动化替代的节能减碳效果，其中燃油乘用车以汽油为燃料，燃油叉车以柴油为燃料。

2.1 燃油乘用车电动化替代研究方法

按照《国务院关于印发节能与新能源汽车产业发展规划（2012～2020年） 的通知》，我国逐步降低乘用车产品平均燃料消耗量，乘用车产品平均燃料消耗量分别实现2015年和2020年降至6.9L/100km和5.0L/100km的目标，平均燃料消耗量偏高的车辆将逐步淘汰。由于耗油量不同的乘用车电动化替代的节能减碳效果存在差异，故本文中燃油乘用车汽油消耗设定7L/百公里、10L/百公里、13L/百公里3档，电动化替代为百公里电耗为17kWh的纯电动乘用车。在保证行驶里程不变的情况下，计算燃油乘用车替代为纯电动乘用车的节能量和减碳量。计算公式如下：

式中：汽油折标煤系数为1.4714tce/t；汽油密度为0.74 g/mL；电力折标煤系数为1.229tce/万kWh。

2.2 燃油叉车电动化替代研究方法

根据经验值，一辆2.5t的额定功率为48kW的柴油叉车，每小时耗油量约3L，每天8h的燃油消耗24L；配置国产电池48V/630Ah的电动叉车工作8h的耗电量约63kWh。在保证工作时长不变的情况下，计算燃油叉车替代为电动叉车的节能量和减碳量。计算公式如下：

式中：柴油折标煤系数为1.4571tce/t；柴油密度为0.86 g/mL；电力折标煤系数为1.229tce/万kWh。

2.3 数据来源

本文计算引用的参数来自国家发改委《温室气体排放核算方法与报告指南》和《2011-2012 年省级电网平均排放因子》，具体如表1、表2所示。

表1 汽油和柴油的排放因子

表2 不同区域的电力排放因子

2.4 数据分析

燃油乘用车替换为纯电动乘用车，综合考虑百公里油耗和百公里电耗以及不同地区等因素，燃油乘用车替换为纯电动乘用车的节能量与二氧化碳减排量测算如表3所示。

表3 燃油乘用车替换为纯电动乘用车的节能量与二氧化碳减排量

由此可得出百公里油耗高的乘用车电动化替代节能量和碳减排量更高，百公里油耗不变的情况下乘用车电动化替代节能量相同而碳减排量不同，这是由于不同地区所属电网的能源结构不同，电力排放因子的差异导致南部和中西部地区电动化替代的减碳效果更好，湖北、湖南、江西、河南、四川、重庆、广东、广西、云南、贵州、海南等省市减碳效果相对较好，北京、天津、河北、山西、山东等省市减碳效果较差。

不同油耗乘用车电动化替代的吨汽油碳减排效果如图1所示。

图1 燃油乘用车电动化替代的吨汽油碳减排效果图

由图1可见，百公里油耗为13L的燃油乘用车电动化替代后每减少1t汽油，在西南和中部地区可以降低约2t二氧化碳排放量，在华北和东北地区可以降低约1.5t二氧化碳排放量；百公里油耗为10L的燃油乘用车电动化替代后每减少1t汽油，在西南和中部地区可以降低约1.5t二氧化碳排放量，在华北和东北地区可以降低约1t二氧化碳排放量；百公里油耗为7L的燃油乘用车电动化替代后每减少1t汽油，在西南和中部地区可以降低约1t二氧化碳排放量，在华北和东北地区可以降低约0.5t二氧化碳排放量。由此得出，燃油乘用车电动化替代确实可以减少碳排放，耗油量大的车辆电动化替代减排效果更明显。

不同地区燃油乘用车电动化替代的吨汽油节能降碳效果如图2~图4所示。

由图2~图4可见，不同百公里油耗的燃油乘用车电动化替代后每减少1t汽油，节能量和减碳量均不同；相同百公里油耗的燃油乘用车电动化替代后，在不同地区减碳效果会有明显差异，但节能效果一致。

图2 不同地区燃油乘用车 （百公里油耗7L）电动化替代的吨汽油节能降碳效果对比图

图4 不同地区燃油乘用车 （百公里油耗13L）电动化替代的吨汽油节能降碳效果对比图

燃油叉车替换为电动叉车，综合考虑不同地区电力排放因子不同，节能量与二氧化碳减排量测算如表4所示。

不同地区燃油叉车电动化替代的吨柴油节能降碳效果如图5所示。

由表4和图5可见，燃油叉车电动化替代后每减少1t柴油，在西南和中部地区可以降低约1.5t二氧化碳排放量，在华北地区可以降低约0.4t二氧化碳排放量。叉车电动化替代在不同地区节能量相同而碳减排量有明显差异，南部和中西部地区电动化替代的减碳效果更好。

图3 不同地区燃油乘用车 （百公里油耗10L）电动化替代的吨汽油节能降碳效果对比图

表4 燃油 （柴油） 叉车替换为电动叉车的节能量与二氧化碳减排量

3 研究结论与政策建议

1） 燃油车辆电动化替代确实可以减少碳排放，耗油量大的车辆电动化替代减排效果更明显。在各地落实中央碳达峰和碳中和的背景下，建议各地政府和企业优先考虑对耗油量大的车辆开展电动化替代。

图5 燃油叉车电动化替代的吨柴油碳减排效果图

2） 燃油车辆电动化替代在不同地区减碳效果会有明显差异，但节能效果一致。南部和中西部地区电动化替代碳减排效果更明显，考虑到碳市场对碳排放的约束，南部和中西部地区燃油车辆电动化替代产生的碳资产更多，可以减少相应的补贴力度。应加大车辆电动化替代对碳减排作用的宣传，推动车辆电动化替代，为交通领域碳达峰、碳中和贡献应有的力量，与此同时，在北部地区不断提升新能源在能源结构中的占比，降低电网的碳排放水平。

3） 目前国家不止强调节能，“十四五”期间更是用碳排放指标作为牛鼻子牵引节能环保工作。根据减碳效果不同，应在落实政策中重点考虑电力来源对减碳量的影响，在碳达峰和碳中和过程中充分考虑不同地区车辆电动化替代的差异性，建议企业在购置电动车的同时建设新能源充电装置，将减碳效果最大化。