电动车离干净的电还有多远?

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正在迅速普及的新能源汽车能够真正做到节能减排,其背后的核心问题在于电力供应是否能够做到清洁。而燃油车不断提升的能量转化效率,也在不断拷问着电动汽车的“洁净”程度。

春 节假期结束已有一周左右,尽管暖气还是温热的,北京的蓝天却保持得不错,连续多日空气质量为优。这固然得益于时常出现的大风天,但也与北京发电模式的改变 不无关系。去年3月,北京市已关停四座燃煤热电厂中的三座。到2017年,随着四大燃气热电中心全部投运,燃煤热电厂将彻底下岗,本地发电和中心城区集中 供热可全部清洁化。近日,北市环保局总工程师于建华表示北京将在今年完成400个农村煤改清洁能源,到2017年北京不再有燃煤发电。

尽管燃煤热电仍不算是可再生清洁能源,但对于北京市的电动汽车车主来说,自己的电动汽车离真正的“零排放”又进了一步。然而对全国范围内快速普及的新能源汽车产品来说,燃煤发电仍将是其未来主要的动力来源。

根 据中国电力企业联合会(以下简称中电联)发布的《2016年度全国电力供需形势分析预测报告》(以下简称《2016报告》)显示,去年非化石能源发电装机 比重提高到35.0%,发电量占比提高到了29%左右,但火电发电仍将占70%左右的主力地位,其中煤电占比火力发电的89%以上。

去年 12月,国家出台决定,在2020年前,对燃煤机组全面实施超低排放和节能改造,使所有现役电厂每千瓦时平均煤耗低于310克、新建电厂平均煤耗低于 300克。但与此同时,根据《2016报告》显示,去年净增火电装机7202万千瓦,(其中净增煤电占71%),为2009年以来年度投产最多的一年。清 洁煤电与过剩的燃煤发电厂之间的矛盾,让人们不禁要问,电动汽车离干净的电还有多远?而燃油车不断提升的能量转化效率也在不断拷问着电动汽车的“洁净”程 度。

清洁煤电与过剩的发电厂

沃尔沃在瑞典出售纯电动车时有一项规定,都会与用户签署一份协议,保证其充电的来源必须是一家“干净的”电力供应商,否则将不能将车卖给用户。

在欧洲,所谓“干净”的电指利用风力、潮汐、水利、太阳能、可再生生物发出的电能。从瑞典的电力供应结构来看,水电占50%,风力和其他生物能源发电占45%,煤电只占5%。由此使用纯电动车实现真正“零排放”的几率较大。

根据中国汽车工业协会数据显示,去年中国新能源汽车(纯电动与插电混合)销售33万辆,同比增长3.4倍,其中纯电动汽车销售24.7万辆,同比增长4.5倍,插电混合动力汽车销售8.36万辆,同比增长1.8倍。

当 前,中国新能源汽车保有量已占整体汽车保有量的近1.5%。瑞典的电动汽车的市场份额已达2.62%。同样是高速增长的市场,但中国的能源结构却与瑞典大 不相同,使得纯电动汽车很难在中国实现“零排放”。《2016报告》)显示,2015年非化石能源发电装机比重提高到35%,发电量占比提高到了29%左 右。2016年,非化石能源发电装机比重有望提升到36%,但火电发电量仍将为全国提供70%左右电力供应。其中煤电占比火力发电的89%以上。

正在迅速普及的新能源汽车能够真正做到节能减排,其背后的核心问题在于电力供应是否能够做到清洁。

去 年12月,国务院总理李克强主持召开国务院常务会议。会议决定,在2020年前,对燃煤机组全面实施超低排放和节能改造,使所有现役电厂每千瓦时平均煤耗 低于310克、新建电厂平均煤耗低于300克,对落后产能和不符合相关强制性标准要求的坚决淘汰关停,东、中部地区要提前至2017年和2018年达标。 改造完成后,每年可节约原煤约1亿吨、减少二氧化碳排放1.8亿吨,电力行业主要污染物排放总量可降低60%左右。

事实上,中国在降低供电 煤耗方面一直很努力。数据显示,从2009年到2014年,全国6000千瓦及以上火电机组平均供电煤耗从340克降到了319克,降低了21克。 《2016报告》显示,2015年,全国6000千瓦及以上电厂火电机组供电标准煤耗315克/千瓦时、同比降低4克/千瓦时。

尽管如此, 要完成要求的平均煤耗红线却也并非易事。据报道显示,目前业内能耗平均水平只有60万千瓦级超临界以上湿冷机组能够低于310克煤耗红线。新建机组里面, 也就只有100万千瓦级超超临界机组和60万千瓦级超超临界湿冷机组能够低于300克煤耗红线。而目前,国内30万及以下容量的燃煤机组占国内燃煤机组数 量的50%以上。

除改造难度大之外,目前正在有更多的煤发电项目正在通过环评或进行建设中。2015年,国家下放了火电审批权。绿色和平发 布的《中国煤电逆势投资的后果》显示,2015年1至9月,已经有155座燃煤电厂通过了环评审批,相当于每周有四座燃煤电厂通过了环评审批。以山西为 例,去年1月到8月,山西自主核准低热值煤发电项目共计22个,总装机容量达1830万千瓦,也就是说平均装机容量不足100万千瓦级。《2016报告》 也特别提出,2015年净增火电装机7202万千瓦(其中煤电5186万千瓦,占71%),为2009年以来年度投产最多的一年,年底全国全口径火电装机 9.9亿千瓦(其中煤电8.8亿千瓦、占火电比重为89.3%),同比增长7.8%。全口径发电量同比下降2.3%,已连续两年负增长。火电发电设备利用 小时创1969年以来的年度最低值4329小时,同比降低410小时。

并不是没有清洁煤电的发电厂。

上海外高桥第三发电厂 (以下简称外三)拥有两台100万千瓦机组,提供的电能占上海市的10%。2013年,其平均能耗水平仅为276克/千瓦时,机组额定净效率超过 46.5%(含脱硫、脱硝)。其实时排放指标显示(单位:毫克/立方米):二氧化硫18.43,氮氧化物15.76,烟尘9.62。远低于“史上最严”的 《火电厂大气污染物排放标准》。及煤电厂二氧化硫、氮氧化物、烟尘排放量分别不得高于50毫克/立方米、100毫克/立方米、30(特定地区20)毫克 /立方米。

然而已通过审批即将建设和在建的燃煤发电厂是否采用外三这样的规模和技术则不得而知。

去年12月,国家发改委、环 保部、国家能源局三部门便联合下发了《关于实行超低排放电价支持政策有关问题的通知》为鼓励引导超低排放,对符合相关要求(超低排放标准)的燃煤发电企业 将给予适当的上网电价支持。以2016年1月1日为时间分界点,此前并网运行的现役机组,对其统购上网电量加价每千瓦时1分钱,此后并网运行的机组,对其 统购上网电量加价则是每千瓦时0.5分钱。安迅思煤炭行业分析师邓舜表示,根据目前的上网电价水平,1分钱相当于2%左右。

正在更“干净”的燃油车

火电占比中国电力供应结构70%的现状在短期内不会改变,且火电发电机组的新增速度也毫不逊于非化石能源。《2016报告》预测,今年全年新增装机1亿千瓦左右,其中非化石能源发电装机5200万千瓦左右。

除了电动汽车自身由于能源结构导致的排放尴尬外,燃油车也正通过不断进行技术提升,追赶纯电动汽车的低碳脚步。

此 前,大众汽车曾以国产1.4TSI高尔夫为例,向媒体算过一笔账。其从油井到车轮能量消耗的整个周期中,二氧化碳排放为每百公里143克,搭载柴油发动机 的排放为111克;而同等功率的电动车所需的电能,在用国内煤炭发电过程中产生的二氧化碳相当于每百公里171克,外加更多的二氧化硫排放。

而前不久,马自达汽车株式会社常务执行董事人见光夫则提出,未来通过改善内燃机,可实现燃油车CO2排放量与电动汽车同水准。

根据ADAC(欧洲ADAC汽车协会)根据NEDC(新欧洲标准形式循环油耗测试方法)方法测试得出,C级纯电动汽车平均百公里电能消耗为21.2kWh,C级创驰蓝天发动机搭载车辆的实际油耗为5.2L/100km。

人 见光夫换算了一下两者的碳排放情况。2011年,世界平均CO2排放单位约为0.5千克CO2/kwh,那么C级纯电动汽车的百公里CO2排放量即为 10.6千克。如果考虑到锂离子电池的生命周期,其实际CO2排放单位为百公里11.6千克。而C级创驰蓝天技术搭载车辆的CO2排放则为百公里14.8 千克。如果将内燃机排放量14.8千克降低到电动汽车10.6~11.6千克的程度,则需要降低22%~28%的油耗 [(10.6~11.6)/14.8=22-28%]。

因此,在现在的发电方法不改变的前提下,将内燃机的实际油耗降低大约25%,就可以实现CO2排放量与电动汽车同水准。

而马自达在日本也进行了实际油耗和电耗的比较实验证明,创驰蓝天Mazda2与电动Mazda2相比,实际油耗只需改善26%,即可实现CO2排放同水准。

那 么目前内燃机热效率为20%的情况下,降低25%的油耗是否可能?人见光夫表示,马自达所采用的创驰蓝天技术,通过提升自动变速箱的效率,可改善油耗4 %~7%;通过车身和地盘的技术提升,整车实现100千克以上的车体轻量化技术,油耗改善3%~5%;与与此同时,马自达正通过尽量让包括压缩比、燃烧期 间和时机、墙壁热传递、吸排气行程压力差、机械阻力等可控因素接近理想状态,降低排放损失、冷却损失、泵损失、机械阻力损失,实现内燃机热效率的改善。

人见光夫认为,轻负荷时,柴油发动机还有约30%、汽油发动机有约40%的热效率改善余。

 
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