碳足跡背后的電動(dòng)汽車環(huán)保真相

今年以來，實(shí)行多年的汽車限購政策開始不斷“解禁”，新能源汽車更是一馬當(dāng)先。

6月6日，國家發(fā)展和改革委員會(huì)會(huì)同生態(tài)環(huán)境部、商務(wù)部共同推出《推動(dòng)重點(diǎn)消費(fèi)品更新升級 暢通資源循環(huán)利用實(shí)施方案(2019—2020年)》，要求未來各地不得對新能源汽車實(shí)行限行、限購，已實(shí)行的應(yīng)當(dāng)取消。

今年8月，國務(wù)院辦公廳又印發(fā)《關(guān)于加快發(fā)展流通促進(jìn)商業(yè)消費(fèi)的意見》，再次提出釋放汽車消費(fèi)潛力。實(shí)施汽車限購的地區(qū)要結(jié)合實(shí)際情況，探索推行逐步放寬或取消限購的具體措施。有條件的地方對購置新能源汽車給予積極支持。

然而，作為新能源汽車中的代表，電動(dòng)汽車是否真的“環(huán)保”一直是爭論不休的話題。

跟隨電動(dòng)汽車的碳足跡，或許能夠找到答案。近日，清華大學(xué)環(huán)境學(xué)院教授王燦團(tuán)隊(duì)從分析電動(dòng)汽車單位用電量背后產(chǎn)生的碳排放入手，探索了其全生命周期里對環(huán)境的影響。相關(guān)成果日前發(fā)表于《應(yīng)用能源》。

電動(dòng)汽車真的環(huán)保嗎

“如果電源是清潔的，那么電動(dòng)汽車從源頭到最終的使用都是清潔的。反之，如果電源結(jié)構(gòu)是以煤電為主，其過程產(chǎn)生污染物，則電動(dòng)汽車的發(fā)展可能通過燃煤發(fā)電環(huán)節(jié)增加污染物的排放。”該論文通訊作者王燦一語道破了當(dāng)前電動(dòng)汽車的環(huán)保爭議。

近年來，在中國政府的大力支持下，電動(dòng)汽車無論是產(chǎn)銷量的快速增長還是種類的豐富程度，都隱隱呈現(xiàn)全球行業(yè)領(lǐng)頭羊之勢。

2015年，國家發(fā)改委、國家能源局、工信部和住建部在系統(tǒng)內(nèi)部聯(lián)合印發(fā)了《電動(dòng)汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展指南(2015—2020)》。根據(jù)規(guī)劃，2020年我國將建成集中充換電站1.2萬座、分散充電樁480萬個(gè)，滿足全國500萬輛電動(dòng)汽車充電需求。

高度的鼓勵(lì)和發(fā)展遭遇爭議。曾有外媒專家表示，汽車投入電力的懷抱并不意味著就能立刻與化石燃料分道揚(yáng)鑣，電力同樣可能產(chǎn)生自化石燃料當(dāng)中。

這一點(diǎn)在中國尤為突出。從這幾年的趨勢來看，雖然非化石能源發(fā)電量提升明顯，但國內(nèi)電源結(jié)構(gòu)仍將長期以火電為主，電動(dòng)汽車的增長必然會(huì)帶動(dòng)對火電的需求。他們認(rèn)為，電動(dòng)汽車的興起只是“將污染從一個(gè)地方轉(zhuǎn)換到另一個(gè)地方”。

事實(shí)真的如此嗎?王燦告訴《中國科學(xué)報(bào)》，從全生命周期看，電動(dòng)汽車對環(huán)境的影響主要分為制造和使用過程中直接和間接造成的影響。

“電動(dòng)汽車在制造過程中，從材料到鋰電池都可能會(huì)造成污染。使用過程中，能源經(jīng)歷了一次能源開采及加工(如采煤)、發(fā)電和電力輸配等環(huán)節(jié)至充電站，通過充電機(jī)為電動(dòng)汽車補(bǔ)充電能，這些環(huán)節(jié)也會(huì)造成環(huán)境污染。”他分析道。

王燦表示，在判斷電動(dòng)汽車環(huán)境影響的優(yōu)劣時(shí)，還需要與燃油汽車的環(huán)境影響進(jìn)行對比。而一輛車在不同的環(huán)境中，比如在擁堵路段和暢通路段、在人口密度差異顯著的區(qū)域，其環(huán)境影響也大有不同。

追尋電動(dòng)汽車的碳足跡

雖然電動(dòng)汽車沒有尾氣排放，但其使用過程所產(chǎn)生的總體溫室氣體排放卻并不是小數(shù)目。這些排放大多取決于對汽車電池進(jìn)行充電的電力來源和汽車的效率。

論文第一作者、清華大學(xué)碩士研究生吳子揚(yáng)告訴《中國科學(xué)報(bào)》：“不同區(qū)域電網(wǎng)的電源不同，從電力生產(chǎn)、輸送到最終用戶使用的整個(gè)過程中，我們核算單位用電量背后產(chǎn)生的碳排放，并把它平攤到電動(dòng)汽車的行駛里程數(shù)上，計(jì)算單位行駛里程數(shù)所耗電的碳排放。”

鑒于電動(dòng)汽車生產(chǎn)的全球化，即便是國產(chǎn)汽車，很多零部件也是從國際上進(jìn)口，因此團(tuán)隊(duì)使用了一個(gè)全球的生命周期數(shù)據(jù)庫來追蹤其生產(chǎn)使用過程，隨后與中國的電力進(jìn)行本地化匹配，探索全生命周期里對環(huán)境的影響。

“區(qū)域電網(wǎng)的發(fā)電量都是結(jié)構(gòu)化的，比如說多少天然氣發(fā)電、多少火力發(fā)電，都是有一定比例的。但是，到了終端用戶那里，還需要考慮跨電網(wǎng)輸配電的情況。”吳子揚(yáng)說。

調(diào)查結(jié)果發(fā)現(xiàn)，電動(dòng)汽車不僅具有碳減排效益，而且還能節(jié)省石油，減少尾氣排放，減排效益最顯著的就是電力來源碳水平最低的地區(qū)。例如，在山東等部分省市，如果在現(xiàn)有政策的基礎(chǔ)上，增加鼓勵(lì)性政策，發(fā)展更多的電動(dòng)汽車，會(huì)更好地實(shí)現(xiàn)本地污染物和溫室氣體的協(xié)同減排。

“總體而言，發(fā)展電動(dòng)汽車在改善環(huán)境質(zhì)量、推動(dòng)綠色發(fā)展，同時(shí)產(chǎn)生新的經(jīng)濟(jì)增長等方面具有積極作用。”吳子揚(yáng)說。

打造電動(dòng)汽車低碳模式

王燦認(rèn)為，此項(xiàng)研究將電動(dòng)汽車對城市的污染問題和全球溫室氣體排放的問題協(xié)同考慮，可以幫助政府決策部門更好地制定有關(guān)電動(dòng)汽車的支撐性政策。

“路網(wǎng)的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)對電動(dòng)汽車影響很大，電網(wǎng)亦然。”王燦表示，雖然我國現(xiàn)階段仍然是以火電為主，但是隨著風(fēng)電、核電等能源的不斷開發(fā)和國家對電動(dòng)汽車的政策支持，人們擔(dān)憂的“污染轉(zhuǎn)移”等問題將會(huì)逐漸減少。

例如，部分電網(wǎng)公司曾推出“低碳打包”模式，包括但不限于對廢舊電廠提前淘汰、對老舊設(shè)施進(jìn)行低排放改造等。

“如果我們在此基礎(chǔ)上疊加新能源對于污染物的改善和對公共健康影響等因素，優(yōu)化電動(dòng)汽車的發(fā)展政策，例如充電樁的布局，將會(huì)實(shí)現(xiàn)更高的低碳和環(huán)境效益。”談及下一步打算，他如是說。

為了加速我國電動(dòng)汽車向低碳轉(zhuǎn)型，王燦建議，電動(dòng)汽車制造商及其供應(yīng)商應(yīng)提高汽車制造過程中可再生能源電力和低碳材料與技術(shù)的使用比例。

王燦還建議，政府各級政策制定者應(yīng)采取新的或更有力的政策和方案來提高能源效率、促進(jìn)可再生能源的部署。可取的選擇包括設(shè)制可再生能源電力標(biāo)準(zhǔn)、能源高效資源標(biāo)準(zhǔn)、碳定價(jià)機(jī)制、稅收優(yōu)惠和其他經(jīng)濟(jì)獎(jiǎng)勵(lì)，以及改進(jìn)電網(wǎng)運(yùn)營、傳輸和資源規(guī)劃等。

相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2019.113923