電動(dòng)汽車電能需求引致的電力產(chǎn)業(yè)鏈碳排放計(jì)量研究

王麗芳+程磊+黃星

摘 要：在當(dāng)今社會(huì)中，環(huán)境問題已經(jīng)成為了一個(gè)不容忽視的重要問題。為了在經(jīng)濟(jì)發(fā)展的同時(shí)降低對(duì)生態(tài)環(huán)境的破壞，應(yīng)積極對(duì)經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整，不斷提升能源效率，實(shí)現(xiàn)低碳經(jīng)濟(jì)的發(fā)展模式。電動(dòng)汽車正是在這一背景下產(chǎn)生的，直觀來看，電動(dòng)汽車可看作是零排放交通工具，但在其運(yùn)行中消耗的電能，仍然存在一定的碳排放?；诖耍疚膶?duì)電動(dòng)汽車電能需求引致的電力產(chǎn)業(yè)鏈碳排放計(jì)量進(jìn)行了研究，以期實(shí)現(xiàn)更為有效的節(jié)能減排。

關(guān)鍵詞：電動(dòng)汽車；電能需求；電力產(chǎn)業(yè)鏈；碳排放

前言：電動(dòng)汽車作為當(dāng)前一種重要的新能源汽車，其運(yùn)行動(dòng)力來源于電能，和傳統(tǒng)汽車相比，電動(dòng)汽車在運(yùn)行中可以實(shí)現(xiàn)零排放。不過，在其所需電能生產(chǎn)及傳輸過程中，仍然會(huì)產(chǎn)生較大的碳排放量。此外，在電能的生產(chǎn)及傳輸當(dāng)中，也會(huì)產(chǎn)生一定的損耗，因此，在電動(dòng)汽車單位電能需求上，通常與發(fā)電端電力生產(chǎn)量存在差異。所以，如果電動(dòng)汽車得到大規(guī)模的普及，雖然直接排放問題得到了解決，但是電能需求引致的電力產(chǎn)業(yè)鏈碳排放也是不容忽視的。

1煤電能源鏈碳排放

在我國(guó)當(dāng)前的電力領(lǐng)域當(dāng)中，最主要的發(fā)電方式仍然是火力發(fā)電。而大量燃煤的燃燒，會(huì)產(chǎn)生很多氧化二氮、二氧化碳、二氧化硫等溫室氣體和酸性氣體。其中，造成溫室效應(yīng)最主要的氣體就是二氧化碳。所以，可將煤電能源鏈當(dāng)中，產(chǎn)生的其它溫室氣體排放系數(shù)，換算為二氧化碳當(dāng)量排放系數(shù)，也就是人們常說的碳排放或碳當(dāng)量[1]。在煤炭的開采、加工、運(yùn)輸、燃燒等環(huán)節(jié)中，都存在能量傳輸?shù)膯栴}，因此在各個(gè)環(huán)節(jié)當(dāng)中，都普遍存在著一定量的碳排放。煤電能源鏈碳排放的劑量范圍主要包括了從原煤開采，到燃煤電廠發(fā)電位置，其中不包括后續(xù)的電網(wǎng)輸配電環(huán)節(jié)。在煤炭開采運(yùn)輸、電廠發(fā)電運(yùn)行等環(huán)節(jié)中，也需要消耗一定的電能或燃料，因此，基于全生命周期的角度，在電廠向外提供電能的時(shí)候，額外能源需求同樣會(huì)產(chǎn)生碳排放。通常來說，電廠每向外發(fā)出1度電，煤電能源鏈中就會(huì)產(chǎn)生1千克左右的二氧化碳排放當(dāng)量。在煤電能源鏈的各個(gè)環(huán)節(jié)當(dāng)中，二氧化碳的排放量都比較巨大，而重點(diǎn)則在于發(fā)電環(huán)節(jié)，因此應(yīng)當(dāng)進(jìn)行有效的控制。

2電動(dòng)汽車單位電能需求引致的邊際發(fā)電量

在發(fā)電端，電動(dòng)汽車單位電能需求，所反映出的電力生產(chǎn)量往往遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于1度電，這是由于在生產(chǎn)及傳輸電能的過程中，都會(huì)產(chǎn)生各種各樣的損耗，所以，電動(dòng)汽車間接造成的碳排放量也會(huì)大大增加。因此，為了研究電動(dòng)汽車電能需求引致的碳排放問題，就應(yīng)當(dāng)對(duì)電動(dòng)汽車消耗單位電能所需發(fā)電端的供應(yīng)電量進(jìn)行研究。在電動(dòng)汽車中，邊際發(fā)電量指的是每消耗1度電，發(fā)電側(cè)實(shí)際產(chǎn)生的發(fā)電量，也就是電動(dòng)汽車單位電能需求引致的電廠發(fā)電量。通常情況下，在電力消費(fèi)終端，電能需求引致的電廠發(fā)電量，與電力設(shè)備、用電器的電能轉(zhuǎn)換效率相關(guān)。而電動(dòng)汽車充電終端的充電效率則直接影響了電網(wǎng)的送電量。同時(shí)，電網(wǎng)線損與發(fā)電側(cè)發(fā)電量也有著直接的關(guān)系[2]。另外，電廠的綜合用電率，也會(huì)對(duì)電廠發(fā)電量產(chǎn)生直接的影響。所以，在電動(dòng)汽車終端，用電引致的邊際發(fā)電量，會(huì)受到電源結(jié)構(gòu)、電廠用電率、電網(wǎng)線損率、電動(dòng)汽車充電能效等因素的影響。相關(guān)研究表明，如果電動(dòng)汽車充電效能達(dá)到85%～95%，線損率和電廠用電率下降，電動(dòng)汽車充1度點(diǎn)，邊際發(fā)電量約為1.20～1.34kWh，電能損耗約在0.20～0.34kWh。

3電動(dòng)汽車電能需求引致的電力產(chǎn)業(yè)鏈碳排放

用IPMi表示電源邊際發(fā)電量，用PRFi表示電源鏈碳排放系數(shù)，用PEi表示電源碳排放，用PPE表示電力產(chǎn)業(yè)鏈碳排放，則可利用公式PEi=∑PEFi×IPMi計(jì)算電源碳排放量，利用公式PPE= PEi計(jì)算電力產(chǎn)業(yè)鏈碳排放量。如果電動(dòng)汽車能夠達(dá)到90%的充電能效，基準(zhǔn)情景下，電動(dòng)汽車電能需求引致的電力產(chǎn)業(yè)鏈碳排放量要高于低碳情景和強(qiáng)化低碳情景[3]。預(yù)計(jì)在2030年到2050年左右，低碳情景和強(qiáng)化低碳情景都能夠達(dá)到100g以下的低碳排放水平。而在基準(zhǔn)情景下，由于沒有對(duì)相應(yīng)氣候變化采取有效的對(duì)策，因而預(yù)計(jì)碳排放量可能會(huì)維持在400g左右的水平。如果在未來的發(fā)展當(dāng)中，仍然只注重經(jīng)濟(jì)發(fā)展，忽略環(huán)境保護(hù)的問題，電力產(chǎn)業(yè)鏈碳排放無法得到有效的控制和降低。而采用在發(fā)展經(jīng)濟(jì)的同時(shí)，如果能夠提高對(duì)環(huán)境的保護(hù)意識(shí)，利用高校的發(fā)電、輸電、減排技術(shù)，能夠使電力行業(yè)碳排放得到有效的減輕[4]。而通過提高電動(dòng)汽車用電效率、充電效能，降低電網(wǎng)線損，降低電廠用電比率，優(yōu)化電源結(jié)果，提高減排技術(shù)和燃煤發(fā)電技術(shù)，能夠更為有效的控制電動(dòng)汽車電能需求引致的電力產(chǎn)業(yè)鏈碳排放。

結(jié)論：電動(dòng)汽車作為一種新能源汽車，以電能作為驅(qū)動(dòng)能源，雖然能夠消除直接碳排放，但是其所用電能的生產(chǎn)及輸送，也會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的碳排放?；诖?，應(yīng)采取有效的措施，在發(fā)電及輸電環(huán)節(jié)減少碳排放，提高電動(dòng)汽車的充電效能和用電效率，從而降低電動(dòng)汽車電能需求引致的電力產(chǎn)業(yè)鏈碳排放量。

參考文獻(xiàn)

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