深度解讀新能源汽車中的純電動汽車（定義 行情 環(huán)境影響和未來）

2017年年中以來，媒體陸續(xù)披露歐盟多個國家已經(jīng)設(shè)置了傳統(tǒng)能源汽車退出的時間表，我國工信部在2017年9月初亦指出，已經(jīng)啟動我國傳統(tǒng)能源車退出時間表的相關(guān)研究工作，新能源汽車越來越受到各方的關(guān)注。我國工信部定義的新能源汽車，包括純電動汽車、插電式混合動力汽車及燃料電池汽車；《綠色債券支持項(xiàng)目目錄（2015年版）》新能源汽車的界定條件則為電動汽車、燃料電池汽車、天然氣燃料汽車。

在國家出臺包括免征購置稅以及消費(fèi)補(bǔ)貼的政策推動下，結(jié)合部分城市限購政策的影響，我國新能源汽車市場快速發(fā)展。2016年，我國新能源汽車產(chǎn)量51.7萬輛，銷量50.7萬輛，基本實(shí)現(xiàn)了國家前期規(guī)劃所設(shè)定的新能源汽車市場2015年達(dá)到50萬輛的發(fā)展目標(biāo)，但這一細(xì)分市場在全部汽車市場的占比尚不足2%。

本研究主要針對新能源汽車市場中的純電動汽車展開，并整理了我國境內(nèi)生產(chǎn)的主要純電動汽車產(chǎn)品的技術(shù)數(shù)據(jù)，合計(jì)5,110個車型，包括純電動乘用車、客車、專用車、貨車和牽引車。整體上看，在續(xù)駛里程（km）、動力電池能量密度（Wh/kg）以及百公里電耗（kWh/100km）等指標(biāo)上，現(xiàn)階段大部分車型可以基本滿足各類型車輛的基本應(yīng)用需求。

純電動汽車的環(huán)境效益主要體現(xiàn)在能源節(jié)約效益和大氣污染物減排效益，尤其在其使用階段無大氣污染物的直接排放。以乘用車為例，結(jié)合市場主流技術(shù)數(shù)據(jù)，測算純電動汽車在能耗水平、大氣污染物和溫室氣體的間接排放水平，結(jié)果表明上述指標(biāo)除二氧化硫間接排放之外，其他基本均顯著優(yōu)于傳統(tǒng)燃油汽車，環(huán)境效益較為顯著。此外，純電動汽車在動力電池的生產(chǎn)和最終處理處置等環(huán)節(jié)的潛在環(huán)境影響，亦需要重點(diǎn)關(guān)注。

后續(xù)圍繞純電動汽車的間接排放、全生命周期的綜合評價、不同城市的政策影響，我們將開展進(jìn)一步的研究。

據(jù)公安部交管局統(tǒng)計(jì)，截至2016年底，全國機(jī)動車保有量達(dá)2.9億輛，其中汽車1.94億輛；私家車總量達(dá)1.46億輛，每百戶家庭擁有36輛。與此同時，城市擁堵日趨嚴(yán)重，而機(jī)動車尾氣中的氮氧化物、揮發(fā)性有機(jī)物等一次污染物的直接排放，對于灰霾污染的高發(fā)亦有可觀的貢獻(xiàn)。機(jī)動車通常直接使用汽油、柴油、天然氣等化石燃料，而我國又是貧油少氣的國家，2016年中國原油產(chǎn)量跌破2億噸，而原油表觀消費(fèi)量已達(dá)5.78億噸，原油對外依存度已達(dá)65.44%；同時，2016年汽油表觀消費(fèi)量1.20億噸，柴油表觀消費(fèi)量1.65億噸，粗略看，成品油（汽煤柴合計(jì)）表觀消費(fèi)量占原油表觀消費(fèi)量的56.48%，很大一部分原油產(chǎn)品僅作為燃料燃燒也在一定程度上是種資源的浪費(fèi)。

同時，我國目前正在大力推動碳減排工作，并爭取2030年碳排放達(dá)峰。推廣使用新能源汽車，亦是交通方式向著低碳化、環(huán)境友好化和能源節(jié)約化轉(zhuǎn)變的重要手段之一，但現(xiàn)階段受限于技術(shù)和經(jīng)濟(jì)性等多方面掣肘，因此總體上新能源汽車發(fā)展仍存在多方面的不足。

2017年7月~8月間，媒體陸續(xù)報道了歐盟多個國家已經(jīng)設(shè)置了傳統(tǒng)能源汽車退出的時間表，比如荷蘭、德國、英國等國已經(jīng)將退出時間定在了2025年、2030年和2040年。同時，我國工信部副部長在2017年9月的中國汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展國際論壇上亦指出，已經(jīng)啟動我國傳統(tǒng)能源車退出時間表的相關(guān)研究工作。作為傳統(tǒng)能源汽車未來的替代產(chǎn)品，新能源汽車越來越受到關(guān)注。

一、新能源汽車與電動汽車的定義

（一）概念的發(fā)展演變

新能源汽車和電動汽車的定義，我國在歷年出臺的相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)和政策文件中均有提及，并呈現(xiàn)一定的發(fā)展變化。政策定義的梳理，詳見表1。

結(jié)合上述政策的梳理，總體上新能源汽車可定義為：采用新型動力系統(tǒng)，完全或者主要依靠新型能源驅(qū)動的汽車；通常新能源汽車具體包括：純電動汽車、插電式混合動力汽車及燃料電池汽車。

（二）新能源汽車與綠色債券支持范疇的一致性

中國人民銀行2015年12月發(fā)布的公告第39號的附件《目錄》中，在第四大類“清潔交通”中，列出了“4.6新能源汽車”，包括“4.6.1零部件生產(chǎn)及整車制造”以及“4.6.2配套設(shè)施建設(shè)運(yùn)營”。

國際上的綠色債券準(zhǔn)則（GBP）及氣候債券標(biāo)準(zhǔn)（CBS）的支持項(xiàng)目類別里亦都有與新能源汽車相匹配的領(lǐng)域。GBP體系下，支持項(xiàng)目類型中有一大項(xiàng)為清潔交通項(xiàng)目。CBS體系下，其支持的項(xiàng)目中有一大類為低碳陸地交通項(xiàng)目。

工信部《規(guī)定》、《車型目錄》與人民銀行《目錄》對于新能源汽車的界定略有差異：（1）插電式（含增程式）混合動力汽車已納入工信部《規(guī)定》和《車型目錄》的范圍內(nèi)，但《目錄》中未明確；（2）天然氣燃料汽車包含在《目錄》內(nèi)，但在工信部《規(guī)定》與《車型目錄》中均未納入。

由于新能源汽車包含了三種技術(shù)特點(diǎn)迥異的典型汽車類型，本研究現(xiàn)就新能源汽車下的“純電動汽車”，進(jìn)行相關(guān)的梳理、分析和研究，后續(xù)其他類型的新能源汽車研究將陸續(xù)開展。

二、我國純電動汽車發(fā)展現(xiàn)狀

（一）新能源汽車行業(yè)發(fā)展概況

1、相關(guān)政策梳理

除了宏觀層面國家對于新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展和消費(fèi)引導(dǎo)的政策推動之外，近年來一些城市因治理擁堵和大氣污染而推出的限購政策，以及同時對新能源汽車的鼓勵，無形中成為了新能源汽車發(fā)展的政策利好。

2011年1月起，北京市實(shí)行小客車限購政策--《北京市小客車數(shù)量調(diào)控暫行規(guī)定》，通過控制每年的新增小客車的數(shù)量（小客車為新增機(jī)動車的主要增長點(diǎn)）控制市內(nèi)機(jī)動車保有量。加上1994年起以拍賣方式獲取小客車上牌資格的上海市，及采取類似北京的小客車搖號政策的廣州、深圳、天津、杭州和貴陽，截至2017年11月，我國共有7個城市實(shí)施了小客車限購政策。具體情況梳理可參見表2。

新能源汽車相對更高的中簽幾率或可以直接上牌的便利，讓一部分購車需求較為迫切的消費(fèi)者轉(zhuǎn)向購買新能源汽車，這在一定程度上推動了新能源汽車的購買需求。上述城市中，有配額限制的新能源汽車配置指標(biāo)每年合計(jì)有10.2萬個，加上部分城市符合要求的新能源汽車可以直接申請其他指標(biāo)，因而新能源汽車的總體需求比較可觀。

另一方面，工信部等三部委聯(lián)合發(fā)布的《公告》規(guī)定，自2014年9月1日至2017年12月31日，對購置的新能源汽車免征車輛購置稅，這也是通過稅收的減免手段，推動新能源汽車市場的發(fā)展；同時中央財(cái)政補(bǔ)貼和部分地方政府的補(bǔ)貼，可以一定程度讓目前價格較高的新能源汽車更容易被廣大消費(fèi)者所接受。目前，國家對純電動汽車和插電式混合動力汽車的補(bǔ)貼以每年20%的平均速度退坡，燃料電池汽車補(bǔ)貼目前仍保持較大力度，并將一直持續(xù)到2020年之后。

2、成熟應(yīng)用程度

目前來看，技術(shù)較為成熟且具有商業(yè)化應(yīng)用能力的新能源汽車，主要為純電動汽車和混合動力汽車，事實(shí)上新能源汽車的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)基本也圍繞這兩型車開展。而燃料電池汽車目前因受限于燃料獲取和存儲、車輛技術(shù)成熟程度等方面的實(shí)際限制，目前的實(shí)際應(yīng)用非常少。

前期新能源汽車的快速發(fā)展，除了限購城市的購車剛性需求支撐以外，國家的減稅和補(bǔ)貼政策帶來的積極影響特別顯著。然而，補(bǔ)貼退坡后的純電動和插電式混合動力汽車行業(yè)，能否繼續(xù)保持車輛的技術(shù)經(jīng)濟(jì)可行，同時產(chǎn)品價格上能否得到消費(fèi)者的持續(xù)認(rèn)可，將成為行業(yè)持續(xù)穩(wěn)定增長的必要條件。在價格和成本因素之外，充電樁等配套設(shè)施的便利程度則特別受消費(fèi)者關(guān)注。據(jù)中國電動汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施促進(jìn)聯(lián)盟披露的信息，截止到2016年底，公共類充電樁建設(shè)、運(yùn)營數(shù)量14.1萬個，相較于2015年末4.9萬個凈增2倍以上，中國充電基礎(chǔ)設(shè)施公共類充電設(shè)施保有量全球第一。截至2017年9月，我國公共類充電樁建設(shè)、運(yùn)營數(shù)量共19.06萬個，其中交流充電樁74,783個、直流充電樁49,717個、交直流一體充電樁66,059個，比2016年底共計(jì)新增44,253個。截止到2017年9月，省級行政區(qū)域內(nèi)所擁有的公共類充電樁數(shù)量超過2萬的分別為：北京26,990個、廣東26,340個、上海23,516個和江蘇20,417個。國內(nèi)新能源汽車的消費(fèi)需求目前主要來源于限購城市，普通城市則需要更多配套的基礎(chǔ)設(shè)施支持。

3、新能源汽車市場發(fā)展概況

我國的新能源汽車從2006年開始有統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，根據(jù)《節(jié)能與新能源汽車年鑒》所披露的2006~2010年統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，這五年間全國年均產(chǎn)量不足7,000輛，市場規(guī)模非常小。

由于新能源汽車所受到的政策傾斜、財(cái)政補(bǔ)貼和優(yōu)先配置等實(shí)際便利，從2014年開始，特別以一線城市對新能源汽車的需求增長為契機(jī)，我國新能源汽車市場開始快速增長。如圖1和圖2所示的新能源汽車的產(chǎn)銷情況，2011~2013年市場規(guī)模非常小，發(fā)展較慢；從2014年開始明顯增快，到2016年，我國新能源汽車產(chǎn)量51.7萬輛，銷量50.7萬輛，基本實(shí)現(xiàn)了前述《規(guī)劃》所設(shè)定的2015年新能源汽車市場達(dá)到50萬輛的發(fā)展目標(biāo)，但相比同期我國汽車市場總體2,811.88萬輛和2,802.82萬輛的總產(chǎn)銷量規(guī)模，新能源汽車這一細(xì)分市場的依然十分微小，占比不足2%。

4、純電動汽車市場發(fā)展概況

新能源汽車中，純電動汽車的產(chǎn)銷占據(jù)絕對主體，2016年，純電動汽車的產(chǎn)銷分別占新能源汽車產(chǎn)銷總量的80.66%和80.67%。

本研究將主要關(guān)注純電動汽車。從不同的純電動汽車類型看，如圖3所示，純電動乘用車的市場占有率最大，同時以部分城市大力推廣電動公交、電動環(huán)衛(wèi)車等舉措的推動，純電動客車和專用車的增幅也十分明顯。到2016年，純電動乘用車產(chǎn)量接近25萬輛，占據(jù)新能源汽車市場的半壁江山；電動客車突破11萬輛的產(chǎn)量，同時電動專用車超過了6萬輛。

此外，中美兩國的電動汽車市場銷量情況對比也可以一定程度上反映中外新能源汽車市場發(fā)展的狀態(tài)。根據(jù)可獲得的從2012年開始的美國統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，美國的插入式電動汽車經(jīng)歷著較為快速的增長，年均增長幅度34.5%，2016年銷量15.7萬輛；同時期中國純電動汽車的年均增長幅度，達(dá)到了171.1%，2016年銷量40.9萬輛。由于兩國統(tǒng)計(jì)口徑和汽車類型定義的差異，此對比僅作參考，如圖4所示。

（二）純電動汽車技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀概述

工信部自2014年起，至今一共發(fā)布了十二批次的《車型目錄》。目錄中涵蓋了：純電動汽車、插電式混合動力汽車和燃料電池汽車。本研究主要關(guān)注披露的純電動汽車的主要技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀。

《車型目錄》基本涵蓋了我國境內(nèi)生產(chǎn)的純電動汽車產(chǎn)品，以及少量進(jìn)口純電動乘用車（十二批次《車型目錄》合計(jì)僅有3款進(jìn)口乘用車），因此根據(jù)《車型目錄》所反映出來的核心技術(shù)指標(biāo)，可以反映出我國純電動汽車產(chǎn)品的主要技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r。十二批次《車型目錄》中，純電動汽車共涉及了純電動乘用車、客車、專用車、貨車和牽引車共五個大類，計(jì)5,110個型號，涉及廠家數(shù)量共計(jì)332家。其中，電動客車的型號數(shù)量最多，共計(jì)3,112型；而專用車的廠家數(shù)量最多，共計(jì)124家企業(yè)。市場銷量最大的電動乘用車方面，車型共有422型，來自67家企業(yè)。《車型目錄》提及的純電動專用車，主要是指運(yùn)輸車、垃圾車、郵政車、物流車、工程車等有專門用途的純電動車輛。

表征純電動汽車最主要的技術(shù)指標(biāo)，主要包括：續(xù)駛里程（km）、動力電池能量密度（Wh/kg）以及百公里電耗（kWh/100km）。前述各類型的純電動汽車的主要指標(biāo)的統(tǒng)計(jì)結(jié)果，如圖5~16所示。這也是反映作為旅客或貨物運(yùn)輸?shù)能囕v，所需要關(guān)注的核心要點(diǎn)。

前述的國務(wù)院《規(guī)劃》提出，到2015年，純電動乘用車最高車速不低于100公里/小時，純電驅(qū)動模式下綜合工況續(xù)駛里程不低于150公里；動力電池模塊比能量達(dá)到150瓦時/公斤以上，成本降至2元/瓦時以下，循環(huán)使用壽命穩(wěn)定達(dá)到2000次或10年以上。到2020年，動力電池模塊比能量達(dá)到300瓦時/公斤以上。

1、乘用車

乘用車方面，現(xiàn)階段422型車的續(xù)駛里程從80km~450km不等，最多數(shù)的車型續(xù)航里程眾數(shù)值155km，中數(shù)值160km，基本能達(dá)到《規(guī)劃》的發(fā)展目標(biāo)；僅有48型車的續(xù)駛里程在300km及以上。其中，有2型車?yán)m(xù)駛里程達(dá)到450km，該2型車的質(zhì)量均為2,450kg，動力電池質(zhì)量730kg，能量密度124.7Wh/kg。從動力電池的能量密度角度看，目前主要分布在50.5Wh/kg~199.4Wh/kg范圍內(nèi)，眾數(shù)值94.4Wh/kg，中數(shù)值101.3Wh/kg，同時僅有7款車型的能量密度達(dá)到《規(guī)劃》關(guān)于2015年達(dá)到150Wh/kg的目標(biāo)，大多數(shù)車型的能量密度集中在80~120Wh/kg的范圍。

2、客車

客車方面，現(xiàn)階段3,112型車中，有3型客車采用超級電容作為動力來源，續(xù)駛里程分別僅有22km、10.3km和3km，基本不具備實(shí)際應(yīng)用能力，其他車型的續(xù)駛里程從50km~892km不等，大多數(shù)的車型續(xù)航里程集中在250km左右；有48型車的續(xù)駛里程在500km及以上，782型車的續(xù)駛里程在300km及以上；眾數(shù)值250km，眾數(shù)值255km。

其中，最長續(xù)駛里程車型達(dá)到892km，該車整車質(zhì)量14,900kg，動力電池質(zhì)量達(dá)4,310kg，僅次于所有車型中4,500kg的動力電池最高質(zhì)量，電池能量密度91.4Wh/kg。從動力電池的能量密度角度看，目前乘用車選用的動力電池分布在13.8Wh/kg~237.9Wh/kg范圍內(nèi)（不含采用超級電容的3型客車），同時僅有4款車型的能量密度超過150Wh/kg，眾數(shù)值100.0Wh/kg，中數(shù)值92.0Wh/kg；大多數(shù)車型的能量密度集中在80~120Wh/kg的范圍。由于客車可以容納更大質(zhì)量的動力電池，因而客車對于電池能量密度需求的范圍彈性較大。

此外，3,112型客車中針對部分電池類型有專門備注，其中有96型車采用鈦酸鋰電池，平均續(xù)駛里程148km，電池平均能量密度46.9Wh/kg；有11型車采用磷酸鐵鋰快充電池，平均續(xù)駛里程127km，電池平均能量密度79.0Wh/kg；指標(biāo)表現(xiàn)均低于客車整體情況。另有3型車采用超級電容作為動力來源。

3、專用車

專用車方面，車型多樣，用途不一，類似環(huán)衛(wèi)車、運(yùn)輸車等車輛亦可以容納較大質(zhì)量的動力電池?，F(xiàn)階段1,483型車中，續(xù)駛里程從80km~543km不等，眾數(shù)值200km，中數(shù)值201km；有20型車的續(xù)駛里程在400km及以上，165型車的續(xù)駛里程在300km及以上。其中，最長續(xù)駛里程車型達(dá)到543km，該車整車質(zhì)量2,980kg，動力電池質(zhì)量達(dá)670kg，電池能量密度138.8Wh/kg。從動力電池的能量密度角度看，目前乘用車選用的動力電池分布在43.7Wh/kg~162.5Wh/kg范圍內(nèi)，眾數(shù)值100.0Wh/kg，中數(shù)值106.5Wh/kg；同時僅有31款車型的能量密度超過150Wh/kg，大多數(shù)車型的能量密度集中在80~120Wh/kg的范圍。

4、貨車

貨車方面，現(xiàn)階段90型車中，續(xù)駛里程從100km~385km不等，眾數(shù)值170km，中數(shù)值200km；有12型車的續(xù)駛里程在300km及以上，48型車的續(xù)駛里程在200km及以上。其中，最長續(xù)駛里程車型達(dá)到385km，該車整車質(zhì)量3,450kg，動力電池質(zhì)量達(dá)866kg，電池能量密度95.8Wh/kg。從動力電池的能量密度角度看，目前乘用車選用的動力電池分布在71.4Wh/kg~136.4Wh/kg范圍內(nèi)，眾數(shù)值100.7Wh/kg，中數(shù)值104.0Wh/kg；無車型的能量密度超過150Wh/kg。

5、各類型車的能耗

從各型車的百公里能量消耗的角度，以中數(shù)評估主要的車型整體的評價表現(xiàn)情況，乘用車為14.6kWh/100km，客車為46.9kWh/100km，專用車為24.3kWh/100km，貨車為27.8kWh/100km。

此外，12批《車型目錄》中還有3型電動牽引車，由于車型數(shù)量少，尚不具有典型代表意義，本研究暫不作分析。

總體上看，現(xiàn)階段市場上大部分純電動汽車的技術(shù)水平上處于基本可以滿足各種車型初步應(yīng)用的狀態(tài)。例如，國務(wù)院《規(guī)劃》對純電動乘用車提出的技術(shù)指標(biāo)目標(biāo)，現(xiàn)階段眾多車型的整體狀態(tài)僅僅是基本達(dá)到續(xù)航目標(biāo)，能量密度目標(biāo)僅7款車型達(dá)到；而遠(yuǎn)期目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)需要依賴更多的技術(shù)研發(fā)和突破。

2017年7月~8月間，媒體陸續(xù)報道了歐盟多個國家已經(jīng)設(shè)置了傳統(tǒng)能源汽車退出的時間表，比如荷蘭、德國、英國等國已經(jīng)將退出時間定在了2025年、2030年和2040年。同時，我國工信部副部長在2017年9月的中國汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展國際論壇上亦指出，已經(jīng)啟動我國傳統(tǒng)能源車退出時間表的相關(guān)研究工作。而作為傳統(tǒng)能源汽車未來的替代產(chǎn)品，新能源汽車越來越受到各方的關(guān)注。

由于新能源汽車包含了三種技術(shù)特點(diǎn)迥異的典型汽車類型，本研究現(xiàn)就新能源汽車下的“純電動汽車”，進(jìn)行相關(guān)的梳理、分析和研究，后續(xù)其他類型的新能源汽車研究將陸續(xù)開展。

三、純電動汽車的環(huán)境效益及環(huán)境影響

現(xiàn)階段公眾面臨純電動汽車和傳統(tǒng)能源汽車產(chǎn)品的消費(fèi)選擇時，主要關(guān)注的要點(diǎn)包括：純電動汽車的續(xù)航能力、充電的便捷程度、額外的安全性考慮（即通常汽車安全性之外的考慮，特別是電池面臨撞擊、燃燒、穿刺、極端高溫或低溫等極端情況下的安全性）、產(chǎn)品售價等方面。目前純電動汽車在上述各方面，相比傳統(tǒng)能源汽車，均沒有表現(xiàn)出特別顯著的優(yōu)勢。除去部分一線城市為了治理擁堵和大氣污染而采取了限購傳統(tǒng)能源汽車、鼓勵新能源汽車的政策以及地方政府的購車補(bǔ)貼等方面的實(shí)際影響，普通消費(fèi)者選購純電動汽車的積極性并不高。

純電動汽車受到國家層面的大力推動，其實(shí)也與其存在客觀的環(huán)境效益密切相關(guān)，這主要體現(xiàn)在能源節(jié)約和無直接大氣污染物排放。然而另外一方面，純電動汽車相比傳統(tǒng)汽車，除了傳統(tǒng)的汽車物料資源消耗之外，其以動力電池為代表的儲能裝置的生產(chǎn)和報廢環(huán)節(jié)的環(huán)境負(fù)面影響同樣不能被忽視。

（一）能源節(jié)約效益

純電動汽車使用電能直接驅(qū)動電機(jī)推動車輛運(yùn)動，這與傳統(tǒng)能源車先由熱機(jī)將燃油或燃?xì)獾幕瘜W(xué)能轉(zhuǎn)為內(nèi)能、再最終轉(zhuǎn)化為機(jī)械能相比，一次能源轉(zhuǎn)化效率明顯要高。電力生產(chǎn)環(huán)節(jié)中，不考慮清潔能源發(fā)電，最主要的發(fā)電主體——火電在將煤等化石燃料轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏Φ纳a(chǎn)環(huán)節(jié)，能源轉(zhuǎn)化效率也優(yōu)于機(jī)動車燃油熱機(jī)，運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)高的火電機(jī)組優(yōu)勢更為明顯。單純從熱效率角度看，汽油發(fā)動機(jī)典型的熱效率基本在33%到36%，柴油發(fā)動機(jī)的熱效率大約是40%到45%，超臨界機(jī)組熱效率約41%，超超臨界機(jī)組熱效率約45%。

本研究以純電動乘用車和傳統(tǒng)燃油乘用車為例，對比兩者單位里程的直接能源輸入，初步分析純電動乘用車與燃油乘用車的能源消耗水平。國務(wù)院發(fā)布《節(jié)能與新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2012-2020年）》設(shè)定，2020年乘用車新車平均燃料消耗量達(dá)到5.0L/100km；而目前大多數(shù)乘用車的實(shí)際使用油耗高于此目標(biāo)值。作為對比，本研究前述統(tǒng)計(jì)中純電動乘用車能耗中位數(shù)為14.6kWh/100km。以純電動乘用車的當(dāng)前平均表現(xiàn)技術(shù)數(shù)值，對比2020年新車的目標(biāo)油耗值，可以看出，純電動乘用車的節(jié)能效應(yīng)明顯。以熱當(dāng)量對比的熱值，純電動乘用車能耗僅為燃油車能耗的29.3%~33.4%；如考察火力發(fā)電的熱消耗，以等價值計(jì)算，純電動乘用車也比燃油車的能耗低12~15%。同時，不考慮充電與加油的便利程度，若僅考察燃油和充電的物價，充電的直接能源使用成本亦明顯低于燃油。具體對比如表1所示。因而從能源使用的角度看，純電動乘用車確實(shí)有明顯的節(jié)能效益。

（二）大氣污染物減排效益

純電動汽車在使用過程中沒有尾氣排放，沒有直接大氣污染物產(chǎn)生。這也是相比傳統(tǒng)能源汽車而言最大的優(yōu)點(diǎn)。如果城市交通系統(tǒng)中的純電動汽車能提高到可觀的比例，確實(shí)可以有效地減少城市交通源大氣污染物的排放，這對于沒有或者較少工業(yè)污染源的部分城市而言，對于城市空氣質(zhì)量的改善將很起到很重要的作用。這也是發(fā)達(dá)國家和我國部分城市重點(diǎn)推動包括純電動汽車在內(nèi)的新能源汽車發(fā)展的重要考慮因素。

若不考慮純電動汽車的間接排放，使用純電動汽車作為出行方式或者交通運(yùn)輸部門的運(yùn)營車輛，在滿足相同運(yùn)輸周轉(zhuǎn)量情況下，其替代傳統(tǒng)能源車輛達(dá)到同樣周轉(zhuǎn)目標(biāo)前提下的機(jī)動車尾氣排放量，即為其大氣污染物的減排效益。

若考慮純電動汽車的間接排放，則需要考察城市所處的電網(wǎng)的上網(wǎng)能源結(jié)構(gòu)。我國基本上仍以火電為主，2016年我國火電發(fā)電量占全部的74.36%。用電作為車輛的能源輸入，同樣將產(chǎn)生一定的大氣污染物間接排放。在火電占主體的電力生產(chǎn)環(huán)節(jié)中仍有大氣污染物排放，但火電廠集中處理大氣污染物的有效程度，通常優(yōu)于傳統(tǒng)燃油車分散使用三元催化器等尾氣處理方式。

本研究通過初步測算，評估純電動汽車的間接污染的排放水平。假設(shè)純電動汽車使用的電力，分別為100%、75%以及50%來源于滿負(fù)荷運(yùn)行的百萬千瓦裝機(jī)規(guī)模的火電機(jī)組，并分別達(dá)到國標(biāo)《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)GB13223-2011》和達(dá)到燃煤電廠超低排放水平的機(jī)組大氣污染物排放水平，電力中的其他比例來源于清潔能源。燃油車輛則設(shè)定為達(dá)到國Ⅵ機(jī)動車排放標(biāo)準(zhǔn)。GB13223-2011為現(xiàn)行的火電廠大氣污染物的國家強(qiáng)制排放標(biāo)準(zhǔn)，超低排放目前為政策鼓勵性的標(biāo)準(zhǔn)，但部分省份已作為地區(qū)強(qiáng)制標(biāo)準(zhǔn)；2016年底，全國已累計(jì)完成超低排放改造4.5億千瓦，占全部火電裝機(jī)規(guī)模10.54億千瓦的42.7%。國Ⅵ機(jī)動車排放標(biāo)準(zhǔn)將自2020年1月1日起執(zhí)行，目前現(xiàn)行國Ⅴ標(biāo)準(zhǔn)從2017年1月1日起執(zhí)行。

這里需要說明的是，燃煤火電機(jī)組的主要污染物為二氧化硫、氮氧化物和煙塵，而機(jī)動車尾氣的主要污染物為一氧化碳、氮氧化物、揮發(fā)性有機(jī)物、二氧化硫、顆粒物等，大氣污染物的主要結(jié)構(gòu)并不完全一致。本研究選取主要污染物指標(biāo)作為示例，說明兩者大致的污染排放水平。后續(xù)可通過更深入的研究，詳細(xì)分析對比兩者的污染排放差異。

測算結(jié)果示意圖如圖1所示。按照行駛10萬千米的里程測算，按前述技術(shù)統(tǒng)計(jì)值測算，純電動汽車需要消耗電能14,600kWh。對應(yīng)兩種大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)下，電力來源結(jié)構(gòu)的三種不同情景下，氮氧化物（NOx）和顆粒物或煙塵（PM）排放方面，純電動乘用車均顯著低于燃油車輛，燃油車的排放水平基本在純電動乘用車的2.3倍及更多；而二氧化硫（SO2）排放方面，汽油車則顯著低于純電動汽車，即便火電達(dá)到超低排放水平（100%電力來源清景），汽油車的二氧化硫貢獻(xiàn)仍低出約35%；若僅有50%的電力來源于僅達(dá)到國標(biāo)的火電機(jī)組時，二氧化硫的間接排放水平仍高于國Ⅵ標(biāo)準(zhǔn)的汽油車9.5%；僅有50%的電力來源于達(dá)到超低排放標(biāo)準(zhǔn)的火電機(jī)組時，則此時二氧化硫的間接排放水平則可低于國Ⅵ標(biāo)準(zhǔn)的汽油車23.4%。而柴油車的二氧化硫排放仍顯著高于汽油車以及純電動汽車的間接排放，為4.6倍及更多。

不同情景下的能源結(jié)構(gòu)顯示，進(jìn)一步提高我國清潔能源生產(chǎn)結(jié)構(gòu)的占比，有利于進(jìn)一步減少純電動汽車的間接排放，特別可以顯著減少二氧化硫的間接排放。

測算結(jié)果也一定程度反映出，火電廠采用高標(biāo)準(zhǔn)的污染集中治理，其效率遠(yuǎn)高于單個燃油機(jī)動車的污染控制，純電動汽車對于氮氧化物和顆粒物的控制均顯著較優(yōu)；但受限于燃料本身屬性的差異，比如煤中的硫分遠(yuǎn)高于燃油，因而純電動汽車的二氧化硫間接排放仍高于汽油車。此外，傳統(tǒng)燃油車最重要的污染組分如揮發(fā)性有機(jī)物（VOC）和一氧化碳（CO），由于火電廠幾乎沒有排放，因此本研究未作對比分析，但此類組分仍對城市灰霾和臭氧等二次污染產(chǎn)生很大的貢獻(xiàn)，因而減少機(jī)動車尾氣的排放仍然是治理城市大氣污染的重要環(huán)節(jié)。

另外一個方面，從溫室氣體排放的角度測算，火電機(jī)組分別按照2016年全國供電煤耗312g/kWh和最新國家標(biāo)準(zhǔn)《常規(guī)燃煤發(fā)電機(jī)組單位產(chǎn)品能源消耗限額GB21258-2017》中現(xiàn)役1,000MW機(jī)組一級指標(biāo)273g/kWh進(jìn)行測算。測算結(jié)果如圖2所示，純電動汽車的二氧化碳間接排放，亦顯著低于燃油車輛的直接排放，這與火電廠能源利用效率高于普通車輛的燃油發(fā)動機(jī)有關(guān)，而柴油車比汽油車更高的熱效率也反映在柴油車更低的二氧化碳排放水平上。

（三）全生命周期的環(huán)境影響

純電動汽車在使用環(huán)節(jié)沒有直接的大氣污染物排放，也沒有直接碳排放，因此其運(yùn)營和使用環(huán)節(jié)是環(huán)保友好的。然而從全生命周期的角度評價，生產(chǎn)環(huán)節(jié)中，除了跟普通汽車一樣對于金屬、非金屬等材料的需求外，純電動汽車特別需要相當(dāng)比例的動力電池，而電池在生產(chǎn)環(huán)節(jié)存在較大的污染；后續(xù)報廢及處理處置環(huán)節(jié)，除了常規(guī)可回收的資源和材料之外，需要重點(diǎn)關(guān)注廢棄的動力電池的妥善處理處置和無害化。

1、動力電池

從動力電池的應(yīng)用角度，由于其直接關(guān)乎純電動汽車的續(xù)駛能力、能耗水平、充電便利使用程度，因此是純電動汽車的核心部件。汽車業(yè)內(nèi)常見傳統(tǒng)的鎳氫、鎳鎘、鉛酸等電池，因?yàn)榇嬖谳^大的記憶效應(yīng)、自放電等問題，在動力電池領(lǐng)域的應(yīng)用漸漸變少。現(xiàn)階段主流的動力電池基本為鋰離子動力電池，可從正極材料加以區(qū)分，目前成功商用的正極材料主要有錳酸鋰、鈷酸鋰、磷酸鐵鋰以及三元材料，其中三元材料又分為鎳鈷錳酸鋰和鎳鈷鋁酸鋰兩種，此外還有鈦酸鋰電池。不同電池在安全性、能量密度、單體標(biāo)稱電壓、壽命、成本價格、抗低溫衰減能力、電池一致性等方面表現(xiàn)各有優(yōu)劣，對于不同類型車輛的適用性亦有差異。比如客車等商用車，就可適裝能量密度稍低的電池；但對于乘用車而言，市場對于穩(wěn)定安全的高能量密度電池的需求則越來越顯著。

純電動汽車對動力電池的要求理論上包括：能量密度與功率密度較髙，可大電流充放電，還要求具有良好的安全性、耐高溫低溫、循環(huán)壽命長而且成本較低，但到目前尚沒有任意一種電池能夠滿足上述所有要求。

一般地，鋰離子動力電池生產(chǎn)環(huán)節(jié)工藝主要包括：制漿工藝、涂布工藝、裝配工藝、化成工藝。從攪拌制漿至檢驗(yàn)入庫，其中經(jīng)歷了連續(xù)涂布、連續(xù)輥壓、連續(xù)分條制片、連續(xù)卷繞、焊集流體、滾槽焊底、注液封口、化成分容等工藝環(huán)節(jié)。電池漿料中除了直接參加電化學(xué)反應(yīng)的正極漿料和負(fù)極漿料還包括黏結(jié)劑、導(dǎo)電劑和溶劑等，其中黏結(jié)劑一般為聚偏氟乙烯（PVDF），導(dǎo)電劑為炭黑SuperP，溶劑為有機(jī)揮發(fā)性溶劑N-甲基吡咯烷酮（NMP）或水；NMP存在微毒性。同時鋰離子生產(chǎn)線多采用自動化程度較高的設(shè)備，主要包括：涂布機(jī)、對輥機(jī)、全自動加投料系統(tǒng)、真空系統(tǒng)機(jī)組、溶劑回收系統(tǒng)、化成分容設(shè)備等十多個耗能設(shè)備，生產(chǎn)過程中功耗亦很大；而包括揮發(fā)性有機(jī)溶劑等產(chǎn)生的廢氣、制漿溶劑等產(chǎn)生的廢水、物料環(huán)節(jié)產(chǎn)生的廢棄物，需要予以關(guān)注。

動力電池報廢環(huán)節(jié)，亦需要妥善處置。如果動力電池尚具有可用的能量存儲能力，可以將電池按照一定標(biāo)準(zhǔn)回收再利用，或者將大宗的退役電池組成儲能能源站，用于風(fēng)電光伏等清潔能源發(fā)電設(shè)備的電網(wǎng)調(diào)峰或分布式能源；例如2015年，博世、寶馬和瓦滕福公司利用寶馬純電動汽車的退役電池，建造2MWh光伏電站儲能系統(tǒng)。如果動力電池需報廢拆解，例如三元電池中的鎳、鈷、錳、鋰等的含量，基本都高于對應(yīng)金屬礦藏的普通礦品位，若能合理回收利用資源，可以節(jié)約資源以及節(jié)約開采過程的物耗和能耗。由于現(xiàn)階段不同廠商的動力電池形制各異，報廢拆解過程尚存在部分限制因素，回收再利用的經(jīng)濟(jì)性總體不理想，但伴隨動力電池產(chǎn)品的規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化，預(yù)期未來規(guī)模化的回收再利用工作將能有更多市場空間，同時亦符合資源節(jié)約與循環(huán)利用的理念。

2、電機(jī)和電控

驅(qū)動電機(jī)是純電動車輛的核心部件之一，其工作特性對汽車的動力性能至關(guān)重要。主流電機(jī)包括：直流電機(jī)、交流感應(yīng)電機(jī)、永磁電機(jī)、開關(guān)磁阻電機(jī)（又稱SR電機(jī)）。

直流電機(jī)技術(shù)相對成熟，且控制系統(tǒng)簡單，但因?yàn)榘惭b有電刷和機(jī)械換向器等機(jī)械結(jié)構(gòu)，會磨損嚴(yán)重需要定期更換；交流電機(jī)結(jié)構(gòu)比較簡單，使用和維修方便，能適應(yīng)各種復(fù)雜環(huán)境，但工作時繞組線圈電流比較大，溫度較高，銅損嚴(yán)重，工作效率和功率密度較低；永磁電機(jī)依靠永磁體轉(zhuǎn)子工作，減少了勵磁所帶來的損耗，散熱比較容易，結(jié)構(gòu)相對簡單，維修方便，控制系統(tǒng)相對復(fù)雜、成本比較高；開關(guān)磁阻電機(jī)為定、轉(zhuǎn)子硅鋼片疊壓而成的雙凸極結(jié)構(gòu)，它具有結(jié)構(gòu)緊湊、效率高、可靠性好、適于大批量生產(chǎn)、成本低，但是一種新型電機(jī)，技術(shù)還不夠成熟。目前純電動汽車中釆用的多是永磁同步電機(jī)和交流異步電機(jī)等交流電驅(qū)動系統(tǒng)。電機(jī)的扭矩、轉(zhuǎn)速、效率特性、恒功率范圍等指標(biāo)作為驅(qū)動電機(jī)特性的重要評價方面。

純電動汽車的電控系統(tǒng)，即包括整車控制器（VCU）及其控制系統(tǒng)、電機(jī)控制器（MCU）、電池管理系統(tǒng)（BMS），對整車的動力性、經(jīng)濟(jì)性、可靠性和安全性等有著重要影響。

VCU也稱動力總成控制系統(tǒng)，其根據(jù)鑰匙開關(guān)、擋位、加速踏板行程信號、制動踏板行程信號以及車速信號識別車輛行駛模式，基于設(shè)定的控制策略對整車動力系統(tǒng)進(jìn)行控制，以滿足對車輛動力性、經(jīng)濟(jì)性及駕駛舒適性的要求。MCU通過接收VCU控制指令，控制電動機(jī)輸出指定的扭矩和轉(zhuǎn)速，驅(qū)動車輛行駛，同時具有電機(jī)系統(tǒng)故障診斷保護(hù)和存儲功能。BMS則針對具體需求對動力電池取長補(bǔ)短，實(shí)時監(jiān)測動力電池關(guān)鍵數(shù)據(jù)，估計(jì)電池工作狀態(tài)，控制電池組充放電過程，提高電池能量利用效率，延長動力電池循環(huán)壽命，保證動力電池使用安全。

電控系統(tǒng)的核心部件基本由硬件電路、底層軟件和應(yīng)用層軟件組成。從生產(chǎn)過程中看，三電系統(tǒng)物質(zhì)層面或物料使用層面消耗的資源并不多，而軟件層面的技術(shù)開發(fā)則是產(chǎn)品的重要環(huán)節(jié)；從報廢環(huán)節(jié)看，三電系統(tǒng)中的電路板等各種電子元器件的妥善處理處置則值得關(guān)注，尤其是電子器件通常含有重金屬/貴金屬（如汞、鉻、銅、金、銀）和塑料或樹脂等有機(jī)組分，因而此報廢環(huán)節(jié)需要注意回收可資源化的材料，同時關(guān)注有毒有害物質(zhì)的妥善處理處置。

四、后續(xù)研究展望

純電動汽車是目前最受關(guān)注的新能源汽車之一，使用階段的大氣污染物零排放是其最具有吸引力的特征。后續(xù)如何全面分析其間接排放、綜合評估其產(chǎn)品優(yōu)劣、評價各地鼓勵政策的實(shí)際效果、對比其他類型新能源汽車環(huán)境效益的異同，均可作為可探討的問題開展研究。

（一）純電動汽車運(yùn)營期間以電力為唯一輸入能源，但是電力的生產(chǎn)結(jié)構(gòu)卻很復(fù)雜。我國現(xiàn)階段仍以煤電為主的電力結(jié)構(gòu)，決定了純電動汽車的使用環(huán)節(jié)仍有間接污染物排放和碳排放。評價不同地區(qū)的純電動汽車間接排放，則需要評價各地的電力生產(chǎn)結(jié)構(gòu)和電網(wǎng)的電力分配結(jié)構(gòu)；而不同類型的純電動汽車的完全使用成本和全生命周期評價，也可作為后續(xù)的問題進(jìn)一步研究。

（二）純電動汽車的環(huán)境效益體現(xiàn)在運(yùn)行和使用環(huán)節(jié)。現(xiàn)階段《目錄》將新能源汽車的生產(chǎn)納入綠色債券支持項(xiàng)目范疇，本研究并未直接評估生產(chǎn)過程，而是從產(chǎn)品的實(shí)際運(yùn)行角度，評估純電動汽車產(chǎn)品環(huán)境效益的綜合表現(xiàn)。如何評估產(chǎn)品生產(chǎn)環(huán)節(jié)的技術(shù)水平高低，可對生產(chǎn)線本身的技術(shù)工藝進(jìn)行評估分析，也可通過汽車產(chǎn)品性能評估生產(chǎn)技術(shù)水平。此外，純電動汽車作為重要的耐用消費(fèi)產(chǎn)品，包括設(shè)計(jì)語言、外形美感、人機(jī)交互、舒適程度、互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用等方面的考察，也是衡量產(chǎn)品優(yōu)劣的重要方面。因而后續(xù)考慮可以研究如何全面綜合評估純電動汽車產(chǎn)品生產(chǎn)。

（三）現(xiàn)階段出臺限購政策的城市所設(shè)定的各地鼓勵推廣的新能源汽車的類型細(xì)節(jié)并不一致，例如北京限定為純電動汽車，而其他城市基本都包括了各類型的新能源汽車，但具體是搖號配置還是可以直接申請，不同城市亦有差異。政策導(dǎo)向的不同，將導(dǎo)致不同城市新能源汽車市場發(fā)展以及新能源汽車應(yīng)用的環(huán)境效益也將可能存在差異。后續(xù)可以關(guān)注各城市的新能源汽車市場發(fā)展變化。

（四）此外，部分使用電力的混合動力汽車以及使用氫能等形式的燃料電池汽車的環(huán)境效益評價，需要根據(jù)其技術(shù)特性作后續(xù)的探討分析。