pixabay.com

 

摘 要

 

电动汽车的碳减排潜力和成本效益到底如何？不少研究已经帮消费者算了这本账。

 

撰文｜毛世越

 

责编｜陈晓雪

 

新能源汽车，尤其是电动汽车已经不再是陌生事物。它们佩戴着独特的绿色车牌，几乎悄无声息地起步、加速；它们饱受争议，却又发展迅速。随着近十年来中国政府对于电动汽车的大力推广和补贴政策，电动汽车的用户群体正以肉眼可见的速度迅速壮大。统计资料显示，在不到15年的时间里，中国电动汽车规模翻了250倍（图1）。

 

在市场的繁荣背后，也有不少针对电动汽车无法真减排、不划算的抱怨声和质疑声。其中一个核心的质疑是，电动汽车究竟能不能真正起到降低排放的作用？电动汽车究竟能不能给用户真正地省钱？

 

本文试图提供从科学的视角解读电动汽车及其真正的碳减排潜力和成本效益，为各位好好来算一算这本账。

图1 中国市场电动汽车累积销量（2006-2020），来源 [1]

 

电动汽车到底能不能减少碳排放

 

在讨论这个复杂的问题之前，为避免歧义，需要先定义一下我们的研究对象。本文以下所指的电动汽车均为以纯电为唯一驱动力的乘用车，也就是我们平时常见的四门五座小轿车或者SUV，而更大型的作业、运输车辆（一般业内称为商用车）暂不做考虑和分析。

 

对于电动汽车和传统燃油车的差别，人们往往出于一种直观的判断，即电动汽车是一种把燃油车的油箱用一块大电池替换掉，开起来噪音很小，但冬天不敢开空调的车辆。电动汽车减少了汽油或者是柴油的消耗，而且也没有了尾气，减排能力满分！

 

用户纠结的一个点是，在 “全生命周期”，与燃油车相比，电动汽车的减排效益也是更高吗？

 

什么是全生命周期呢？顾名思义，就是我们不单单要着眼于车辆的使用阶段，也要把车辆的制造阶段、报废阶段，甚至是组成车辆的原材料的开采阶段也统统纳入考量之中。“全生命周期” 的结果，被认为能够科学地衡量电动汽车是不是真的环保和减排。

 

其实，作为一个近年来的热门话题，国内外已经有很多研究者对这个问题开展了丰富的研究，也得出了一些有意思的结论。

 

两位哈佛大学的研究者在2019年曾对两款中国市场上典型的乘用车做过全生命周期的排放计算（图2），结果发现电动汽车在车辆建造阶段排放比传统燃油车高约20%，主要原因在于电动汽车的电池原料（主要为锂、钴、镍等金属）开采需要花费更多的资源，从而导致了更多的碳排放；对于回收阶段，由于电动汽车的可回收资源比例高于传统燃油车，因此抵消了一定的碳排放；使用阶段，电动汽车由于采用的是来自于电网的电力而非直接燃烧化石燃料，因此碳排放约比传统车低23%左右。

 

后续的若干研究也持类似的结果 [2,3]。不过，由于不同研究间假设条件的差异，观点也并非一边倒。来自天津大学的研究者 [4] 认为，由于在制造阶段电动汽车的碳排放明显高于传统燃油车，在装配、报废阶段基本持平，因此电动汽车的减碳效益将主要取决于实际使用环节，即实际运行里程数。在其假设情景下，当前的电动汽车要想实现比传统燃油车更少的碳排放，需要至少行驶17.5万公里的里程，因此很难在当前情况下达到真正减排的目的。

 

可见，目前学术界并没有就该问题达成完全统一的意见，也表明要真正实现电动汽车的全生命周期碳排放大幅优于传统燃油车，电网清洁化和降低原材料开采排放是重中之重。

图2 两款典型车型的全生命周期排放情况，来源[5]

 

那么…… 成本呢？

 

有了上面的分析方法，我们可以同样针对电动汽车的成本做一个分析。再次使用全生命周期的思维，将车辆的整个生命周期分解成采购成本、燃料成本、维护成本等等一系列成本环节，对一辆车进行庖丁解牛一般的拆解分析。

 

关于这个问题，研究者们也已经做了很多的研究。

 

国际清洁交通委员会（ICCT）的一份最新报告显示（图3），对于中国市场上续航里程较短的电动车型，如250公里，2019年即可实现与传统燃油车的全生命周期成本持平，但对于续航里程更长的电动车型，如300-500公里，传统燃油车尚保留一定的成本优势。这一现象主要由于目前电池成本依然较高，因此装配了较大电池的长里程车型在总成本上依然显现出一定的劣势。

 

不过，随着电池的规模效应和技术的进步，电池的成本正在快速下降，根据预测，在2025年前，甚至2-3年后所有续航里程的紧凑车型电动汽车（下图BEV对应柱状图）都将显现出全生命周期成本优势。

图3 2019、2025和2030年电动汽车与燃油车全生命周期持有成本的差异，来源[6]

 

此外，《纽约时报》近期的一篇报道也提到，MIT的研究者通过对美国市场上的各主流车型及技术路线进行了横向对比，发现从全生命周期成本和单位里程排放的角度衡量，电动汽车普遍表现出了比燃油车和混合动力车型更好的环境和经济效益（图4），最直观的体现就是电动汽车样本数据主要聚集于左下角区域，代表更低的成本和排放，而传统燃油车则主要聚集于上方区域，代表更高的成本和排放。

 

需要注意到，由于美国电网清洁化程度较中国更高，且两国燃料、电力费用有很大差异，目前该结论尚不能代表中国市场的情况，但是整体来看，随着中国电网清洁化程度的日益加深和电力资费的不断下调，中国市场的电动汽车正在展现其相对于燃油车越来越大的发展潜力和竞争力。

图4 车辆使用平均成本与碳排放，来源[7]

 

现实中，想要算清楚电动汽车的环保账并不是那么容易，一方面在于不同地区、不同技术、不同环境的全生命周期持有成本和排放差异巨大，另一方面也在于技术日新月异，但未来的发展依然存在一定的不确定性，给总体的估计增加了不小的难度。好在，通过运用全生命周期的眼光来看待排放和成本，而不是只着眼于使用过程中的排放和支出，将使我们更加清晰和充分地了解、评估电动汽车给我们的生活带来的影响。

 

未来已来。说不定，您的下一辆车，也会是电动汽车。

 

本文为个人观点，不代表机构立场。

 

参考资料：

 

[1] He, H., & Jin, L. (2021, January 28). How China pu [1]t nearly 5 million new energy vehicles on the road in one decade. ICCT Staff Blog. https://theicct.org/blog/staff/china-new-energy-vehicles-jan2021

 

[2] BloombergNEF. (2021, February 16). The Lifecycle Emissions of Electric Vehicles. https://about.bnef.com/blog/the-lifecycle-emissions-of-electric-vehicles/

 

[3] Qiao, Q., Zhao, F., Liu, Z., Hao, H., He, X., Przesmitzki, S. V., & Amer, A. A. (2020). Life cycle cost and GHG emission benefits of electric vehicles in China. Transportation Research Part D: Transport and Environment, 86, 102418. https://doi.org/10.1016/j.trd.2020.102418

 

[4] Yang, Z., Wang, B., & Jiao, K. (2020). Life cycle assessment of fuel cell, electric and internal combustion engine vehicles under different fuel scenarios and driving mileages in China. Energy, 198, 117365. https://doi.org/10.1016/j.energy.2020.117365

 

[5] Qiao, Q., & Lee, H. (2019). The Role of Electric Vehicles in Decarbonizing China’s Transportation Sector. Belfer Center for Science and International Affairs. https://www.belfercenter.org/publication/role-electric-vehicles-decarbonizing-chinas-transportation-sector

 

[6] Lutsey, N., 崔洪阳, & 禹如杰. (2021). 中国电动汽车成本收益评估（2020-2030) (p. 38). https://theicct.org/sites/default/files/publications/EV-costs-benefits-china-CH-apr2021.pdf

 

[7] Penney, V. (2021, January 15). Electric Cars Are Better for the Planet – and Often Your Budget, Too. The New York Times. https://www.nytimes.com/interactive/2021/01/15/climate/electric-car-cost.html