发展电动汽车污染物减排效果分析

1、发展电动汽车污染物减排效果分析 摘要：环境污染日益严重，电动汽车因其在行驶过程中 的“零排放”，得到政府的大力推广。该文在预测燃油汽车 和电动汽车保有量的基础上，建立污染物减排效果模型来分 析电动汽车的发展对环境的改善效果。结果证实：随着电动 汽车比例的增加，电动汽车的减排效果十分显著。 关键词：电动汽车污染减排保有量 BASS 中图分类号： U469.7 文献标识码： A 文章编号： 1672-3791（2016）12（b）-0048-03 随着我国经济以及国民生活水平的普遍提高，汽车已成 为一种无法替代的交通工具，汽车产业在整个国民经济发展 中扮演着越来越重要的角色。汽车的普及在给人们的生

2、活带 来便利的同时，对环境的负面效应也越来越大，汽车尾气排 放成为许多大城市的主要大气污染源。据统计，汽车尾气排 放的污染物占了大气污染的 30%60%。国家“十二五”规 划纲要明确提出，重点发展以电动汽车为主的新能源汽车。 应用和推广电动汽车被视为替代燃油汽车、减少汽车污染物 排放、降低环境危害的重要工具。该文将研究发展电动汽车 污染物减排的效果。 1 电动汽车污染物减排效果模型 调查显示，我国汽车尾气中的主要污染物为一氧化碳CO、 碳氢化合物CH、氮氧化物NOx和二氧化硫S02,故该文以 这 4 种污染物减排效果来衡量电动汽车环境的影响效益。 污染物减排效果(PRE)表达式如下： ( 1)

3、 式中，NV(t)表示第t年传统燃油汽车的保有量；NEVE (t)为第t年电动汽车保有量；PEIV(t)为每辆燃油汽车第 年的污染物排放强度；PEIEV( t)是每辆电动汽车接入电网 后第 t 年的污染物排放强度 每辆燃油汽车第t年的污染物排放强度 PEIV(t)的表达 式如下： ( 2) 式中：分别代表污染物 CO、CH、NOx、SO2; 3 i代表i 种污染物的环境影响度，采用标准后的电力工业污染物环境 价值来表示， ，且；为第 t 年每辆传统燃油汽车行驶每公里所 排放的第 i 类污染物的排放量； s 代表车辆的年平均行驶公里 数； PEIEV( t )是每辆电动汽车接入电网后第年的污染物

4、排 放强度。电动汽车在行驶过程中几乎是“零排放” ，但其驱 动消耗的电能，在生产的过程中会排放污染气体。PEIEV与 电动汽车运营方式、充电负荷大小、电能传输过程中的电网 网损等多方面因素相关，需要综合考虑这些因素之间的彼此 联系，其公式为： （3） 式中：代表第 t 年每辆电动汽车的年平均用电量；为第 t 年电动汽车保有量； 为煤炭发电生产单位电能的第 i 种污染 物排放量； 为城市电网综合网损率； 为第 t 年煤炭发电占比。 2 燃油汽车保有量预测模型 近 10 年来，我国汽车保有量增长幅度远远超过GDP 的 增长幅度。根据美国、日本和欧洲等国的发展经验，千人汽 车保有量的饱和值在 400

5、500辆之间，目前我国不到 100 辆，可以预见，我国汽车数量还将在很长一段时间保持高速 增长。用弹性系数法对汽车保有量进行预测。 （4） 式中：为第 t 年燃油汽车保有量弹性系数；为第 t 年燃 油汽车保有量增长率；为第 t年GDP增长率； （5） 3 电动汽车保有量预测模型 电动汽车在国内刚刚开始推广，属于新技术产品，可以 应用BASS模型来预测电动汽车的保有量。由于缺乏电动汽 车的历史数据，无法直接对 BASS扩散模型进行参数估计。 故采用类比法进行参数估计，传统汽车与电动汽车的扩散发 展路径相似，该文选取传统汽车的历史数据，根据传统汽车 的相关信息计算出传统汽车扩散的内部影响因素 pv

6、 值和内 部影响因素qv,再根据两种汽车的内外部影响因素差异得出 内外部因素调整系数，进而得到电动汽车的值。电动汽车的 最大市场潜量 me 单独进行估计。 电动汽车参数具体为： （6） 电动汽车 t 时的保有量为 （7） 4 西安发展电动汽车环境效益分析 4.1 基础数据 私家车主要以上下班以及休闲娱乐为主， 1 d 的行驶里 程约为60 km, 1年的平均行驶里程约为 20 000 km。参考中 国排污总量收费标准与中国电力行业各种污染物减排量的 环境价值标准，各种污染物减排的环境价值标准为：CO为1 元/kg，CH 为 0.529 元/kg，SO2 为 6 元/kg，NOx 为 8 元/k

7、g , 归一化后得到3 i。根据文献和国家重大科技产业工程项目 电动汽车实施方案 ，可以得到燃油汽车每公里各污染物排 放量Fi （t）见表1。 目前电动汽车每百公里的平均耗电量约为 12 kwh ,假设 未来5年电动汽车耗电量未有明显提升，则 2 400 kmh。假 设西安市城市电网综合，西安煤炭发电占比为 80%。 西安市近十年来经济发展迅速，GDP 直保持两位数的 高数增长，考虑国家未来 5年经济转型，预测燃油汽车保有 量时 GDP 增长率以 9%为底。 假定每个家庭未来至少有一辆汽车，城市道路的承受范 围有限。根据西安市第六次全国人口普查数据，西安市常住 人口为 846.78 万人，全市

8、常住人口共有家庭户 250.42 户。 这里取西安市汽车最大市场潜力为 350 万辆。以 1995 年作 为起始年份， 运用 Matlab 软件， 采用非线性最小二乘法对值 进行估计，经计算的估计值分别为 0.000 7，0.30，且 R2=0.995 3，表明结果的拟合度非常好。由于电动汽车受到政府的价 格补贴的刺激，同时增加了充电桩等配套设施的建设，通过 专家打分法，设外部因素调整系数。另一方面，电动汽车的 价格、续航里程、市场认可度也对电动汽车销售有影响，通 过专家打分法，设内部因素调整系数。根据(6)式，得到 西安市私人电动汽车分别为0.001 2，0.190 9。 4.2 西安市污染

9、 ?p 排效果分析 5 结论 由于电动汽车在行驶过程中“零排放” ，随着电动汽车 比例的增加，煤炭发电比例的减小，电动汽车的减排效果十 分显著，是改善大气污染有一项有限措施，应大力发展、推 广电动汽车。 参考文献 1 郭文双，申金升，徐一飞 .电动汽车和燃油汽车的环 境指标比较J交通环保，2002, 23 (2): 21-24. 2 方景瑞 .新能源汽车能源及环境效益的分析研究与评 价D.长春：吉林大学，2009. 3 中科院电工所电动汽车技术研究发展中心数据 EB/OL.http ： /0/Website/index.php ？ChannelID= 1259&News

10、ID=1874. 4 曹秉刚， 张传伟， 白志峰， 等 . 电动汽车技术进展和 发展趋势J.西安交通大学学报，2004 (1): 1-5. 5 郭义强，郑景云，葛全胜 .一次能源消费导致的二氧 化碳排放量变化 J .地理研究， 2010， 29(6)： 1027-1036. 6 孟志浩，俞保云.燃煤锅炉烟气量及 NOX排放量计算 方法的探讨J.环境污染与防治，2009，31( 11)： 107-110. 7 国科发计 2012195? ，电动汽车科技发展“十二五” 专项规划S.中华人民共和国科学技术部，2012. 8 张磊，许挺，江道灼 .电动汽车与传统汽车排放性对 比分析 J .浙江电力，

11、2012( 2)： 57-60. 9 郭文双，申金升，徐一飞 .电动汽车与燃油汽车的环 境指标比较J.交通环保，2002( 2)： 21-30. 10 张辉，贾思宁， 范菁菁 .燃气与燃煤电厂主要污染物 排放估算分析J.环境工程，2012，30( 3)： 59-62. Analysis on the Effect of Developing Electric Vehicle Pollutant Emission Reduction Taking Xian city as an Example Yang Wei Wang Yan ( College of General Education， X

12、ian Eurasia University， Xian Shaanxi， 710065， China) Abstract ： Environmental pollution is increasingly serious ， electric cars heavily promoted by the government because of its zero emissions on driving. In this paper ， first we build models to predict the ownership of fuel cars and electric cars. Then， pollutants emission reduction effect model is established to analyze the improvement of the environment effect by developing electric car