电动车排放问题更突出？全生命周期算总账，电动车VS燃油车，到底谁更低碳环保

第394期| 2021/02/09

低碳环保的电动汽车似乎已经成为“真相”，但你了解整个故事吗？

随着世界上许多国家提出碳峰值和碳中和时间表，汽车领域电动汽车和燃油汽车的低碳和环保问题也被反复提及。

去年年底，在日本汽车制造商协会的年终新闻发布会上，丰田总裁丰田章男对电动汽车发表了非常激烈的评论，称电动汽车被过度炒作。他认为，目前电动汽车的支持者没有考虑到发电产生的碳排放和电动汽车改造的成本。

丰田章男无法想象的是，新能源概念已经点燃了资本市场。特斯拉在全球的年销量不到50万辆，其市值在一年内增长了7倍多，成为全球市值最大的汽车公司。特斯拉的市值是丰田的三倍多，但其销售额仅为丰田的5%。

虽然新能源的概念在资本市场上有不合理的一面，但碳中和目标迫使全球汽车公司加快新能源的发展是不争的事实。国家发展改革委能源研究所研究员蒋克军认为，将发电过程中的碳排放转化后，电动汽车仍将是低碳的。

那么，电动汽车有污染吗？与汽油动力汽车相比，其低碳效果如何量化？每日经济新闻（博客、微博）记者通过比较两种汽车的生产、使用和报废的整个生命周期进行深入采访和研究，为您揭示答案

发电结构计算：电动汽车具有良好的减排优势

事实上，对于电动汽车和汽油车谁的碳排放和环保水平较低，行业、机构和专家一直有不同的意见，争论的焦点是发电行业。

华泰证券（601688，股吧）做了一个简单的计算，并做了一些中性的参数假设。

在能源消耗方面，根据AutoLab的数据，2020年中国主要157辆纯电动汽车每100公里消耗约12KWh~20KWh的电力，假设为16KWh，而纯汽油汽车在平坦的道路上每100公里消费4-8L的燃料，假设为6L；

在传输和充放电效率方面，根据美国能源署的研究，2019年电动汽车的新能源转换效率约为90%，而考虑到约90%的远距离传输效率；

根据中国碳排放交易网的数据，2019年汽油的碳排放强度为2.361kg/L，而北极星电力网的数据显示，2018年火电的平均碳排放强度达到841g/KWh。

基于上述数据假设，在100%火力发电的情况下，电动汽车的实际新增碳排放量为17.43kg/100km，高于传统燃油汽车的14.17kg/100km。然而，当新增火电比例降至80%或以下时，电动汽车的实际碳排放量低于燃油汽车。

但蒋克军认为，即使将发电过程中的碳排放转化后，电动汽车仍然是低碳的。

他算了一笔账。目前，电动汽车每100公里的耗电量约为15KWh。根据中国目前的发电结构，2019年每千瓦时的平均二氧化碳排放量为0.51千克，这意味着每100公里电动汽车的二氧化碳排放量约为7.6千克。

一辆百公里油耗为7升的小型汽车的二氧化碳排放量约为17.2公斤。即使是最先进的混合动力汽车，在北京路况下，百公里油耗也为3.7升，二氧化碳排放量也约为9.1公斤。也就是说，今天的电动汽车在减少碳排放方面已经有了很好的优势。

蒋克军在进行上述计算时，提到了一个前提条件——发电结构。

事实上，在发电过程中有一个非常重要的关键词，那就是“火电”或“燃煤发电”。换句话说，发电所用的原材料对排放结果至关重要。

例如，Toyota Zhang表示，火力发电占日本电力供应的77%，而可再生能源和核能仅占23%。与此形成鲜明对比的是，德国的火电占比不到60%，而可再生能源和核能约占47%。核电大国法国的可再生能源和核电比例高达89%，而火电仅占11%。因此，从碳中和的角度来看，如果考虑到电力生产过程中的碳排放，以丰田为例。同一辆名为YARIS的汽车是在法国生产的，更环保。

那么，我们国家的能源构成是什么呢？

就发电量而言，火电仍然占大多数。

2019年，中国火电发电量将达到50465亿千瓦时，其中煤炭发电量45538亿千瓦时占比近70%

但根据Wind的数据，2020年12月，火力发电量同比增长1.2%，比2019年同期下降0.7个百分点，比2018年同期下降4.8个百分点。

过去三年来，中国火力发电的累计增长率持续下降

根据中国电力联合会发布的《2020年中国电力行业年度发展报告》，2019年，中国总发电量为73266亿千瓦时，比上年增长4.7%。然而，从分项数据来看，燃煤发电的增长率最低。

2019年，燃煤发电增速最低，核电、风电、太阳能（000591，股吧）发电增速均为两位数，能源结构进一步优化

报告还预测，到2035年，中国非化石能源发电将占装机容量的60%以上，发电能源将占一次能源消费的57%以上。

换言之，制度计算中“100%新增火力发电”的前提并不科学，随着时间的推移，中国非化石能源发电的比例将继续提高。

全生命周期计算：电动汽车比汽油车更好地减少碳排放

在整个生命周期的计算中，电动汽车的碳含量也较低。

蒋克军表示，根据最近的研究，每辆汽油车的生产、制造和原材料的二氧化碳排放量为8吨，而……

电动汽车为10.5吨，其中4吨用于电池制造。

截至2019年，中国汽油车生产和制造的排放量仍在8吨左右，而由于电池技术的进步和汽车重量的降低，电动汽车生产和制造产生的排放量已降至9吨左右。

蒋克军表示，如果一辆小型汽车在使用寿命内的行驶距离被认为在20万公里左右，再加上运行过程中的排放，电动汽车的重量将在24.8吨左右，汽油车的重量将为42.4吨，高性能混合动力车的重量约为27吨。

中国汽车工程学会发布的《2019年汽车生命周期温室气体和大气污染物排放评估报告》也显示，在全国平均功率水平下，与相应的汽油乘用车相比，各级纯电动乘用车在整个生命周期中温室气体减排的比例为21%至33%。

此外，纯电动汽车的挥发性有机物减少率约为75%。对于氮氧化物，A00-B纯电动乘用车与同级汽油乘用车相比的减排率为6%~26%，C级纯电动乘客车和汽油乘用车的排放系数相当。

需要注意的是，上述报告指出，不同地区的电网对温室气体、氮氧化物和初级PM2.5排放有显著影响，主要是由于这三种排放主要来自车辆的燃料循环。

以温室气体为例，在使用全国平均电力时，纯电动乘用车可以减少21%至33%的温室气体，而在可再生能源占比较高的南部地区电网，温室气体的减少比例可以上升到35%至46%。

在南方，由于可再生能源发电的比例很高，二氧化碳排放量大大减少

图片来源：《2019年汽车生命周期温室气体和空气污染物排放评估报告》

此外，必须提到的是，不仅政策在倒退，市场也在积极为非化石燃料的发展创造环境。目前，光伏发电的成本低于火电，这也为非化石能源取代化石能源提供了非常好的机会。

国际可再生能源署发布的《2019年可再生能源发电成本报告》显示，从2010年到2019年的10年间，全球每千瓦时光伏发电成本从0.378美元下降到0.068美元，下降了82%。

“在中国未来的能源规划中，太阳能、风能和核能等清洁电能将是重点发展方向。即将改变的能源格局将配合电动汽车的大规模应用，排放和污染将越来越减少。”欧阳明高，中国电动汽车百人协会副会长、中国科学院院士表示。

由于政策引导和环保需求的不断增加，近年来中国太阳能光伏装机容量大幅增加

姜克军认为，实现碳中和需要对能源系统进行明显的改造。到2050年，交通运输将主要通过公路运输实现净零排放。除了一些使用氢燃料电池技术的重型卡车外，其他所有车辆都将是电动汽车。大中型船舶使用氢燃料电池作为推进能源，而其他船舶则使用电池供电。氢燃料电池用于驱动难以电气化的铁路运输。航空中的中小型飞机由电池供电，而近一半的大型飞机使用生物航空煤，其余为氢动力飞机。

未来，随着电力系统的零排放或负排放，电动汽车将不会有排放问题，其寿命排放将接近零，”蒋克军说。

盲目追求高耐久性对低碳环保无益

除了“驾驶排放账户”和“能源结构账户”，还有一个账户不可忽视，那就是高续航是否……

ic汽车是低碳和环保的。

近年来，随着动力电池技术的进步和成本的降低，电动汽车的续航里程稳步增加。目前，高续航里程已成为大多数汽车公司追求的目标。蔚来汽车、智己汽车和广汽埃安相继宣布推出续航里程为1000公里的电动汽车。

然而，中国工程院院士杨玉生，多次公开呼吁理性看待续航里程：“续航里程越高，装载的电池越多，消耗的电力越多，这是不环保的。特斯拉就是一个典型的例子。简单开发高续航的纯电动汽车也违背了我们开发电动汽车以节能减排的目的。”

据媒体报道，中国香港的一位消费者在S型车上花费了51000美元。在通过新加坡政府的车辆碳排放标准测试后，他们被告知S型车被新加坡陆运局视为“非环保车辆”，并被罚款108800美元。根据披露，Model S的二氧化碳排放量为每公里222克，严重超标。

假设不同续航里程的电动汽车使用相同的动力源，那么“百公里能耗”将成为评估电动汽车碳排放的重要指标。每100公里的能耗越低，行驶相同里程所需的电量就越低，相应的碳排放也会更低。对于用户来说，能耗越低，行驶相同距离的成本就越低每日经济新闻记者：对于电动汽车来说，不应该盲目追求续航里程的长短，而应该注重能耗性能。

事实上，高续航电动汽车的碳排放也与电池的能量密度有关。

对于续航里程为500公里和800公里的电动汽车来说，如果电池能量密度相同，则意味着续航里程为800公里的汽车比续航里程500公里的汽车更重，耗电更多，碳排放更高。但是，假设800公里的电池能量密度是500公里的1.6倍，那么两辆车的电池重量和车重是一样的，耗电量和碳排放量也是一样的。“一位动力电池行业专家告诉《每日经济新闻》，提高电池能量密度以增加续航里程不一定会增加碳排放。但工业化的前提是技术需要成熟，安全性能需要显著提高。

从目前的工业应用来看，智己汽车使用的“掺硅补锂”电池的能量密度约为磷酸铁锂电池组的1.6倍，约为三元锂电池组能量密度的1.3~1.4倍。

目前，各制造商开发的固态电池的能量密度已接近400Wh/kg

此外，大型电动汽车也不利于减少碳排放。

上述《2019年汽车生命周期温室气体和空气污染物排放评估报告》表明，假设所有车辆都是在全国平均电力水平下生产、组装和使用的，从车辆水平来看，无论是汽油乘用车还是纯电动乘用车，A00级车辆的温室气体排放系数最小。随着车辆水平的提高，整个生命周期中的温室气体排放水平依次增加，因为较高水平的车辆在燃料和材料循环中的温室气排放水平高于较低水平的车辆。

纯电动汽车的水平越高，其排放的温室气体就越多

图片来源：《2019年汽车生命周期温室气体和空气污染物排放评估报告》

因此，中国汽车工程师学会建议，未来应加快制定新能源汽车能耗标准，控制各级新能源汽车的能耗。同时，汽车行业应继续推动汽车小型化，鼓励合理优化续航里程设置……

g纯电动汽车，避免因盲目追求续航里程而造成的资源浪费和能源消耗排放增加。

动力电池的回收和减排不容忽视

节能环保不仅体现在汽车的生产和使用上，也体现在电动汽车动力电池的碳排放和污染防治上。

尽管使用动力电池可以实现清洁和零排放，但动力电池的生产是一个高耗能的过程。动力电池生产的整个过程可以简单地分为两个阶段：上游原材料的获取和加工，以及电池的制造和组装。

全球环保组织绿色和平在其《2030年新能源汽车电池循环经济潜力研究报告》中提出，以镍钴锰三元电池为例，以每千瓦时产生的等效二氧化碳为基础，上游原材料环节可产生约59公斤碳排放。电池制造和组装阶段产生的碳排放与能源结构密切相关。如果清洁能源是主要能源，这一阶段的碳排放量可以低至2公斤，但如果依赖传统化石燃料，碳排放量可达47公斤。因此，由于制造商所在国家的能源结构不同，动力电池整个生产过程的总碳排放量估计在61~106kg/KWh之间。

动力电池的污染主要存在于回收环节。例如，由于处理不当，动力电池中的电解质等物质可能会流出，造成土壤污染和水污染。预计从2020年开始，中国将进入电动汽车大规模退役趋势，2020年预计退役量约14万吨，累计退役量约25万吨。动力电池回收端带来的污染不容忽视。“宁德时代（300750，股吧）相关负责人对《每日经济新闻》记者表示。

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未来，中国将有大量用于新能源汽车的退役动力电池，如果处理不当，将造成大量污染

尽管国家已经建立了相对完善的政策管理体系，但动力电池回收行业是一个快速发展的新生事物，相应的管理体系还需要不断完善和优化。

目前，国家已密集实施相关政策，利用编码和可追溯管理平台收集动力电池整个生命周期的信息，包括生产、销售、使用、报废、回收和利用，并在各个阶段监测责任方。同时，随着技术水平的提高，动力电池中重金属等重金属的回收利用效率也在逐步提高。动力电池的环保正在逐步提高。上述提到的宁德时代负责人表示。

据了解，退役动力电池采用级联方式利用，主要包括储能系统、通信基站、数据中心备用电源系统、充电站、低速电动车等，以替代部分新型电池的需求，达到减少碳排放的效果。

上述报告试图定量评估中国退役电池梯级利用对新型电池原材料获取和加工的减排效益。在中国，如果2025年乘用车和商用电动汽车80%的退役动力电池以级联方式使用，理论上，与同等电量的新型电池相比，将减少185万吨碳排放。到2030年，与制造新电池相比，分阶段使用退役动力电池将减少909万吨碳排放。

上述报告数据显示，从2021到2030年，中国退役动力电池将达到708GWh，与制造同等数量的新电池相比，这些电池的有效级联将减少近3342万吨的碳排放。

随着电动汽车技术的逐步提高，大规模应用已进入市场爆发点，这将进一步降低动力电池的回收和再利用成本，促进动力电池的减排……

ctor，从而在车辆的整个生命周期中减少污染和排放。

汽车电气化并不等同于“纯电气化”

尽管电动汽车的发展已经成为一种趋势，但这并不意味着提高燃料动力汽车内燃机的节油技术是没有意义的。

如果将优化后的内燃机和电气系统结合起来，优势互补，可以更节能，减少排放，减轻用户负担。杨玉生认为，在汽车电动化的趋势下，传统燃油车可能会逐渐减少，但内燃机技术在不断提高，油耗持续下降，使用成本也在逐渐降低。

事实上，“纯电动化”的“修正”也得到了明确的政策认可。

去年10月，中国汽车工程学会修订编制的《节能与新能源汽车技术路线图2.0》将“禁行时间表”改为“综合电驱动”，提出“到2035年，混合动力新车将占传统能源乘用车的100%”。

国务院办公厅发布的《新能源汽车产业发展规划》也指出，纯电动汽车、插电式混合动力汽车和燃料电池汽车是布局整车技术创新链的“三纵”。

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各大车企并没有将芯片仅仅放在纯电动技术路线上，而是加大了对多元化技术路径的关注

“中国向世界承诺，到2060年将实现碳中和，汽车产业的转型升级迫在眉睫。必须走碳减排、低碳到零碳的道路，因此混合动力是不可或缺的最有效的技术。节能汽车和新能源汽车应该两轮驱动，同时发展利。中国的目标是到2025年将乘用车的油耗降低到4升/100公里。如果没有混合动力技术的支持，这一目标就无法实现。”中国汽车工程学会名誉会长傅玉武认为。

值得一提的是，由于氢燃料电池在理论上的零排放特性，它被视为汽车行业实现“碳中和”的最终解决方案。目前，国家已确认将氢能纳入能源战略体系，明确了氢能在能源体系中的定位。

公开资料显示，中国已建立多个燃料电池汽车示范城市，累计运营汽车5000多辆，总里程超过1亿公里。已经建成或正在建设的加氢站有140多个。

2020年9月，财政部、工业和信息化部、科技部、国家发展改革委、国家能源局联合发布《关于开展燃料电池汽车示范应用的通知》，提出在城市群开展示范。

全国政协副主席、中国科学技术协会主席万钢指出，从能源角度来看，要实现碳中和和碳峰值目标，需要开发更多的可再生能源。其中，氢气具有来源多样、驱动效率高、运行过程中零排放等特点。燃料电池汽车可广泛应用于交通、建筑、工业和更高效的储能领域，可推动汽车行业碳峰值和碳中和目标如期实现。

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记者手记|汽油车输给了谁？

新能源汽车一直很受欢迎，无论是续航里程的持续增加、汽车价格的大幅下跌，还是氢动力汽车的出现

为了实现低碳环保，包括中国在内的许多国家和地区都在积极推动新能源汽车的发展。然而，新能源汽车不低碳、不环保的说法一直是燃油车支持者所坚持的观点。

去年年底，丰田汽车总裁丰田章男表示……

电动汽车的支持者没有考虑发电产生的碳排放。然而，从全生命周期的角度来看，电动汽车比汽油车具有更好的碳排放和环境性能，而且这一优势仍在扩大。例如，能源结构逐步调整后，火电比例下降，电能变得更清洁；电池、电机、电子控制等技术的不断进步，导致电动汽车的能耗和使用寿命增加，使用周期更长、更环保；电池处理技术和能力正在逐步提高，电池的环境污染问题迅速得到解决。

相对而言，经过一个世纪的发展，燃料动力汽车很难实现颠覆性的技术突破，难以在与新能源汽车减排技术的竞争中取得优势。

记者：孙童、李彪

编辑：陈星、程鹏、杜恒峰

视频编辑：朱宇

视觉：蔡培军

排版：陈兴、马远

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