众所周知新能源汽车最大的优点是车辆在行驶中二氧化碳排放为零，但由于作为驱动能源的电能在发电过程中存在着因发电方式不同而不同的二氧化碳排放。在法国、加拿大等水力发电比例非常高的国家，二氧化碳排放就比较少一些；但在80%以上依靠煤炭发电的中国，整个二氧化碳的排放量就很大。在中国发展新能源汽车是否真正节能减排，需要进行全生命周期分析。

常规燃料汽车的WtW分析包括了能源资源开采、资源运输、燃料生产、燃料运输、分配和储存，燃料加注过程，以及车辆行驶中的能耗和排放。与常规燃料汽车类似，新能源汽车的燃料全生命周期过程包括原料开采与运输、电力生产、电网电力输配、充电过程等阶段，即从“矿井”到“电池”（well to battery，WtB），以及新能源汽车的下游使用阶段，即从“电池”到“车轮”（battery to wheels，BtW）。

对于车辆的制造周期，均主要包括原材料的上游生产阶段、车辆零部件制造组装阶段，车辆运行阶段，以及车辆报废处理阶段。图1描述了新能源汽车的全生命周期过程。既包括各种电力路线从矿井到电表的能效和温室气体排放情况，也包括从充电站充电效率和新能源汽车能效分析。

图1  新能源汽车全生命周期过程

不同供电方式下新能源汽车节能减排效果不一

由于用户使用电动车时，获得电能的最直接方式是从国家电网购电，因此一般都研究网电的WtW情况。经测算，中国按照发电量的生产结构如下：火电约占80%，大水电15%，核电2%，并有非常少量的风电、太阳能发电、小水电、生物质发电和其他方式发电。

火电中基本是煤电，并有极少量的油电和气电。考虑到厂用电之后，各种路线的供电能效如下：煤电36%，油电32%，气电45%。在电力输配阶段，近年来中国电网的综合线损比例为6%左右。

另外，对于水电而言，其化石能耗的投入可以忽略不计，但由于水库淹没会带来植被生物有机质腐败引起的CO2和甲烷等温室气体排放比较明显，一般选用水电排放因子为5克CO2/兆焦。

未来火电路线的发电效率将进一步提高，并有可能在燃煤电厂应用二氧化碳捕获与封存（CO2 capture and storage，CCS）技术，CCS技术以使煤电效率降低10%左右的代价捕获90%的电厂所排CO2。

这里，假设我国常规汽油车（中型尺寸的乘用车）的平均能耗是8.0升/百千米，纯电动车的平均能耗是21千瓦时/百千米。

需要指出的是，电动车路线是在“使用空调的假想工况”下进行比较：内燃机驱动模式的实际运行工况的油耗比实验室测试油耗高15%左右；纯电驱动模式的实际运行工况的电耗比实验室测试电耗高30%左右。

全生命分析结果如图2和图3所示。采用网电的纯电动车的WtW化石能源消费量仅为汽油基准车的62%和柴油基准车的75%，主要原因是新能源汽车的能源效率远远高于内燃机汽车；但由于中国供电中煤电比例超过80%，该路线的温室气体排放量比汽油车路线降低率只有20%左右，比柴油车路线相比降低率不到10%。

图2　新能源汽车的WtW化石能源投入

图3　新能源汽车的WtW的温室气体排放

当然，如果对电力来源进行细分，可以发现煤电和油电路线能恶化电动车的节能优势：尤其是油电驱动新能源汽车，WtW化石能耗比柴油路线相比要多出10%左右；煤电路线的WtW的温室气体排放虽然比汽油车路线略有降低（7%左右），比柴油路线相比却有所增加（13%左右）。

如果对新建煤电厂采用整体煤气化联合循环集成发电（IGCC integrated gasification combind）与CCS共建的形式，由于IGCC的高效和CCS技术捕集封存电厂部分所产二氧化碳的双重优势，其电力驱动新能源汽车路线的WtW化石能源投入和温室气体排放量都优于传统的汽油车和柴油车路线：节能10%~30%和减碳80%左右。

对核电、水电、生物质发电等路线而言，其WtW的化石能源投入量和温室气体排放量都只有传统汽、柴油车路线的1%~2%，几乎可以忽略。

中国车用燃料可持续转型全生命周期分析主要研究结论

从上述分析可知，新能源汽车与汽油车进行全生命周期对比分析，最终是否节能减排决定了两个重要的因素：所用电力的清洁化程度和与基准车型可比的新能源汽车的能效（即百千米耗电）。目前中国发展电动车是否节能减碳的说法不一的原因也在于对中国电力的清洁化程度的认识不一，以及选择的新能源汽车的能效参数相差悬殊。讨论新能源汽车是否节能减排的时候，要明确上述参数；在考虑新能源汽车的未来的时候，也应考虑上述参数同时也在进步和改善。

1.   当前阶段中国平均电力结构情况下纯电动车的节能减碳效果

新能源汽车的节能减碳效益因电力结构和测算年份而异。目前全国平均电力结构情况下，电动车全生命周期相对汽油车节能35%、减碳20%左右；各区域电网内的新能源汽车节能量与CO2减排量差异明显，华中电网、南方电网、西北电网、海南电网等具有较高的节能量与减排量，而华北电网、东北电网、华东电网等的节能量与减排量不明显，原因是华北电网、东北电网、华东电网等区域电网的火电供电比率较高。

2.   未来中国平均电力结构情况下纯电动车的节能减碳效果

未来，中国电力结构将进一步清洁化，如表1所示，是对2020年与2030年中国供电结构的预测。假设在整个供电结构中，煤电供电得到一定程度的下降，水电、核电、气电等其他供电得到一定程度的提高。并假设2020年与2030年的火电供电效率分别是36.5 %和36.7 %，输变电线损分别是5.6 %和5.0 %。

表1  中国中期（2020年）与长期（2030年）供电结构预测

根据未来中国车用能源的燃油经济性发展趋势，假设2020年中国常规汽油车的平均能耗是7.0升/百千米，纯电动车的平均能耗是18千瓦时/百千米；2030年中国常规汽油车的平均能耗是6.0升/百千米，纯电动车的平均能耗是15千瓦时/百千米。可以发现，随着未来电力结构变化和汽车效率提升，我国新能源汽车的节能减排更为明显：①2020年电动车全生命周期相对汽油车节能46%、减碳29%；②2030年电动车全生命周期相对汽油车节能55%、减碳40%左右。

3. 中国车用燃料可持续转型的基本路径

从WtW全生命周期化石能耗来看，目前各类车用燃料从高到低的大致排序如下：煤基燃料、天然气液化油、传统石油基燃料、粮食原料生物乙醇、网电、化石能源制氢、天然气燃料（气态）、非化石能源制氢、非粮生物燃料。

从WtW全生命周期温室气体排放来看，各类车用燃料从高到低的大致排序是：煤基燃料、应用CCS的煤基燃料、天然气液化油、粮食原料生物乙醇、传统石油基燃料、网电、化石能源制氢、天然气燃料（气态）、非粮一代生物燃料应用CCS的化石能源制氢、应用CCS的电力、非化石能源制氢、二代技术生物燃料。

非石油基路线，从WtW全生命周期一次能源使用来看，能实现明显的“石油替代”效应。

可以初步判断出：煤基燃料路线和粮食原料生物乙醇路线是典型的现阶段的权益性车用替代燃料路线；而应用CCS技术的网电、非化石能源制氢和二代技术生物燃料是典型的未来的方向性车用替代燃料；而没有采用CCS的天然气路线、网电和化石能源制氢是重要的过渡性路线。

4. 新能源汽车全生命周期成本分析

另外，清华大学能源环境经济研究所课题组，通过对车用燃料/新能源汽车能耗和经济性开展长期和系统的全生命周期分析，还得到以下分析结论。

如纯电动车辆和燃料电池汽车技术缓慢发展，基本上不会实现其商业化，尤其是燃料电池汽车技术方面。

但是，如电动车技术一旦快速发展，即使在原油价格缓慢增长的情况下，也将从2020年逐步实现在微型、小型乘用车和市内客车上的成本有效；其他较大型车辆由于续驶里程的限制，不宜使用纯电动车，但可考虑采用插电式电动汽车。

燃料电池汽车技术一旦快速发展，即使在原油价格缓慢增长的情况下，也将从2030年逐步实现在中型、大型乘用车和部分车型的客货车上成本有效。

原油价格迅速增长环境下，电动车、燃料电池汽车技术的商业化进程能够加快。

本文由王芳摘编自甄子健等著《 新能源汽车发展战略研究》(北京：科学出版社，2016.8)一书第17章部分，标题为编者所加。

ISBN  978-7-03-049357-6

《 新能源汽车发展战略研究》提出了将新能源汽车发展与建立可持续电动道路交通系统有机结合的发展战略和推动体系。本书上篇共分8章，主要内容为：新能源汽车发展的进程、关键要素，新能源汽车的技术、市场发展战略及全产业链发展预测，相关热点问题讨论，发展动力与信心、总体战略思考与政策建议等；本书下篇共分9章，主要内容包括：抓住机遇创新突破战略性新兴产业临界点，营造公平竞争的产业发展环境，推进动力电池研发应用，做好新能源汽车基础设施规划与建议，实现充电电价市场化、实施智能分时电价，技术、管理和政策协同推进，引导车用能源可持续转型等。

本书可作为大专院校汽车、能源、交通、环境、产业技术经济、可持续发展等相关专业的教学用书，也可供从事新能源汽车战略性新兴产业发展研究的技术人员、管理人员和政策研究制定人员参考使用。

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