电动汽车清洁疑云：是口水仗还是真污染？

电动车是不是真的零排放、无污染?这是新能源汽车领域一个敏感的话题。新能源汽车是中国实现汽车工业“弯道超车”的关键,但近年来的讨论使得“电动车零排放”的概念如同“皇帝的新衣”一样,充满了尴尬。

日前,这一话题再次被提起。9月20日,国家电动乘用车技术创新联盟技术委员会主任王秉刚在出席2018全球未来出行大会时表示,中国的电动汽车是否清洁,确实存疑。“必须要对能源生产过程和汽车生产过程全生命周期做排放评估,才能够科学评价电动汽车是否清洁。”

与王秉刚观点类似的部分人士还进一步认为,由于目前电动汽车的电力生产源头主要来自以煤炭为主的火力发电,会产生烟尘、硫化物,以及较高的碳排放,加之电动汽车本身产品的生产过程存在若干排放,不少声音认为使用火电的电动汽车依旧不环保,只是把分散式的燃烧统一化了,治标不治本。这也是目前电动汽车最致命的质疑,但这个观点的持有者大部分并不是要反对电动汽车。

“这是不可避免的,是现阶段的产物,再往后十年、二十年一定不是这样。”一家电动车制造商负责人对经济观察报记者表示。但也有更激烈的辩驳声音——“说这些话的人太鼠目寸光!这个观点在10年前是成立的,而今却忽视了技术进步的速度,不止是电池技术,还有电网技术尤其是智能电网、特高压的进步,更忽视了清洁能源发电(编者:清洁能源指在生产和使用过程、不产生有害物质排放的能源)占比逐步提高的事实。”一位太平洋证券分析师在接受经济观察报记者采访时坦言,“还有更重要的一点,火力发电已经越来越清洁,行业标杆上海外三电厂的排放已经做到燃气机组的排放标准。”

但对未来的信心并不能抵销当下的质疑。电动汽车是否真的将污染由汽车尾气转嫁到了上游发电端?现在这一百余万辆电动汽车使用的电力,他们的来源是否“干净”?对此,经济观察报对全国各省市的新能源汽车消费和电力结构进行了统计和分析,结果显示,新能源汽车消费的集中区域与我国新能源(6.110,-0.08,-1.29%)发电高占比地区呈现错位之势。截止2017年年底,新能源汽车保有量占全国总量40%的八个重点消费地区,也正是火电占比超过90%的高耗能地区。

根据中国汽车工业协会统计的数据,截止2017年12月,我国新能源汽车保有量约172.9万辆,其中纯电动汽车保有量接近150万辆,纯电动乘用车保有量80.1万辆。从2013年至2017年,电动汽车销量一直保持猛增势头。按照规划,到2020年新能源汽车年销量要达到200万辆,在这一规模下,电力来源的清洁性也面临着更大的挑战。

好消息是,在新一轮能源改革和电力改革的推动下,一个集结了清洁能源、分布式能源、储能等一体的新能源生态系统正逐渐形成。"西电东送"等提升清洁能源发电占比的举措也在加快推进。政府高层显然已经在有意识地推进整个能源的清洁化,那么,在未来什么时候,中国的电动车产业能进入全生命周期的清洁化时代?

四成新能源汽车消费来自火电高负荷地区

要分析电动车的能源消耗问题,首先要清楚中国新能源汽车消费区域和消费结构。整体来看,北京、上海、广州、深圳、杭州、天津、青岛七地为限牌城市,也是新能源汽车保有量和电动汽车保有量排名前七的城市。就电动汽车的具体车型而言,纯电动汽车占主要比例,约84%,其余16%为插电式混动。就各地市场而言,中东部省份尤其是北上广深四个一线城市,电动汽车市场均呈强劲增长态势。

其中,深圳、上海两地新能源汽车销量排名靠前,与其他城市拉开较大差距,两地均以插电混动车型为主。2018年上半年,新能源汽车销量排名前十城市合计销量占市场57%,深圳推广最多,累计销量达29048辆。纯电动车型占比31.6%,插电混动车型占比68.4%。截止2017年底,北京市新能源汽车保有量为17.1万辆,在全国所有城市中排名第一,也是全国纯电动车保有量第一的城市。紧随其后的上海,电动汽车保有量也超过了10万辆,成为中国电动汽车保有量第二大城市。

经济观察报记者梳理全国各主要省市电动汽车发展情况发现,电动汽车发展呈现三级分化态势。其中,以京津冀、长三角、珠三角为核心的汽车核心消费区态势喜人,以河北、河南、江西、安徽、湖南为首的中部地区增势明显,而以甘肃、青海、新疆、宁夏为首的西部地区电动汽车仍处于起步线上。

而在能源消耗结构上,可以清晰地看到,电动汽车的爆发正在加速中国能源结构的变革,清洁化趋势越来越明显。首当其冲的是以煤炭和石油为首的化石能源的增长放缓。国家统计局数据显示,2017年我国原煤产量34.5亿吨,同比增长3.2%。原油产量1.9亿吨,同比下降4.0%。天然气产量1474.2亿立方米,同比增长8.5%。水电、核电、风电发电量共计17485亿千瓦时,且这几个不同能源品种的增长趋势明显。

经济观察报记者梳理全国各主要省市的能源结构时发现,国内新能源电力(指依靠新能源如太阳能、地热能、风能、海洋能、生物质能和核聚变能等可再生资源进行发电)的占比确实在逐年提升。2017年,共有包括甘肃、青海、江苏等在内的20个省份,新能源发电占比突破十个百分点。其中,甘肃新能源发电占比高达41.4%,位居第一;青海、宁夏、新疆、河北四省紧随其后,占比也均达30%以上。不过,只有十个省的新能源发电占比超过20%,这一比例并不高。且这新能源发电占比前十名的地区,基本都是位于西北地区的风电、光伏大省,新能源汽车保有量普遍低迷,除河北与陕西超过1.7万辆外,其余8个省份均处于三位数甚至两位数。

而与之对应,中东部地区负荷大省火电占比仍居高不下。火电(利用煤、石油、天然气作为燃料发电)比重在90%以上的地区有北京、上海、天津、山东、安徽、河南、江苏、山西8个地区。在上述8个地区中,除北京基本为燃气发电,其余地区多为燃煤发电,电力来源结构中的“清洁度”仍堪忧。

巧合的是,上述8个省市也是新能源汽车推广重镇和保有量迅速增长的区域。数据显示,截至2017年底,以上八大区域新能源汽车保有量分别达到17.1万辆、16.6万辆、8.0万辆、12.4万辆、3.9万辆、4.6万辆、3.4万辆和2.8万辆,共计68.8万辆,占2017年底全国新能源汽车总保有量的40%。也就是说,目前40%的新能源汽车消费,来自火电高耗能地区。

以新能源汽车保有量高达12.4万辆、位居全国各省市第一的山东省为例,该省火电装机在2017年仍高达10335万千瓦,占全省电力装机比例高达82%。这相当于,山东市民每用1度电,其中近八成来自由传统化石能源燃烧产生的火电。换言之,该省的新能源汽车车主每充电1度,八成来自火电供应。如此高比例的火电占比令人咂舌——尽管从2012年起,该省火电占比已逐步下降。

此外,新能源汽车城市保有量排名第四的青岛市,全市整体清洁能源消费量占比仅为9.4%,也即全市超过9成的能源使用来源于非清洁能源,电动车充电同样不例外。而据青岛市国税局发布的数据,目前青岛销售的新能源车型已由去年的7款增至16款,2017年底的保有量达到5.4万辆,新能源汽车销售收入也由去年的1247万元增加为1.4亿元。

“火电负荷占比大省与新能源汽车销量增长区域一致,并不意外。这是因为火电负荷占比大省多为内地经济相对发达地区,这些地区风、光、水等自然发电资源总量欠缺,但新能源汽车补贴充足,居民意识和觉悟性更高,对减排手段更易接受,也更有底气买单。”厦门大学中国能源政策研究院院长林伯强向经济观察报记者分析,“此外,这些大城市的免费牌照、不限行、税收优惠等新能源车扶持政策也起到推动作用。”“中国的电力65%依靠煤炭,这一基本国情短期内不会有较大改变。不得不承认电动汽车使用的电大部分燃烧的是煤炭。不过,这些煤电大都从资源丰富的西部运输过来,煤电清洁处理后,一定程度上减少了中东部地区环境压力。”中国电力企业联合会一位不愿具名的专家向经济观察报记者表示,“东部的电以后要更多从西部输送过来,其中相当比例是清洁能源。加之电动汽车对中东部地区分布式能源的助推,这些地区还将大比例增加清洁能源比重。”

新能源汽车如何清洁化

要实现新能源汽车真正意义上的新能源化、清洁化,显然不是汽车制造和消费环节的问题,也并非我们传统意义上理解的那样简单。从上游的能源来说,目前,我国火电几乎100%都是以煤为主要燃料。有研究表明,我国大气中的二氧化硫大部分来自烧煤,并已经成为中国环境污染的最大来源。至于支撑北京市90%电力需求的天然气发电,因天然气具有较高的热值、较低的二氧化碳和有害物质排放,因此通常被认为是一种清洁能源。

不过,也有研究表明,天然气开采和加工过程中泄漏的甲烷,温室效应是二氧化碳的25倍。因此,天然气是否清洁也存在争议。在电力行业新的排放评估中,开始将“发电装机结构清洁化”作为主要评估标准,而其中,“非化石能源发电装机容量”是主要指标,所谓“非化石能源”即指的是除煤炭、石油和天然气以外的能源。

2017年5月,由五名清华大学科学家发表在《应用能源》(AppliedEnergy)的文章显示,由于中国的电力大都由煤炭产生,且电池生产过程消耗大量能源,中国的新能源汽车产生的温室气体排放量实际上比内燃机汽车高出50%。然而,根据麻省理工学院(MIT)2007年的一项研究,直接比较来自发电厂大烟囱的污染和来自汽车排气管的污染并不恰当,因为汽车是在人们居住和生活的地方排放废气,而发电厂一般都比较偏远、远离城市。该研究表明,从受影响的总人数和健康影响方面看,汽车排放1吨有害颗粒(PM2.5)的危害大约是发电厂烟囱所排放1吨有害颗粒的11倍。

与燃油车相比,生产电动车并为其充入燃煤产生的电力,可能构成同样严重的污染问题,但这取决于如何计算。在中国电力科学研究院高电压研究所副所长陆家榆看来,火力发电的污染程度主要看发电后污染物是不是集中得到有效处理。火力发电的清洁与否是要分区域和具体情况判断,不能以排放物总量来评估污染情况。“电动车现阶段所使用的电能确实离不开燃煤发电。尽管会造成一定污染,但这一污染源相对集中。相比燃油汽车每辆都是一个移动的污染源而言,集中治理大规模的燃煤电厂显然比分散治理更易操作”。中银电新一位不愿具名的业内人士向经济观察报记者表示,“只需要将最前端的发电厂污染管住就行,因此从管理污染源的难易程度而言,电动汽车仍占优势。”

在上述人士看来,尽管到2020年电动汽车有望发展到500万辆,但在整个能源大盘中仍是占比微小的一块。以每辆车装电量50度电计算,500万辆车的装电量是2.5亿度。假如一年充电100次,一年的用电量就是250亿度电。“相比全国每年6万多亿度用电量,这一占比确实微乎其微。”该人士补充道。

不过,考虑到电池生产过程和燃煤发电环节,中国新能源汽车产业链上的污染现阶段还是可能会超过内燃机汽车,因为这两者每行驶一公里所释放的二氧化碳和PM2.5水平大体相当。另外,电池的回收同样是污染巨大,但目前还没有有效的控制方式,回收体系尚处于萌芽之中。但是,如果国家通过不断监管电厂排放、电厂更清洁也将变得更容易。与此同时,由于燃料结构的变化以及电厂排放管控的改善,到2030年发电过程中的排污速度或将降低一半以上。

随着电动车规模的扩大,在最近两年时间中,不少行业组织和业内人士已对电动汽车是否清洁的话题予以关注,甚至高层也在重新考量。早在2017年的一次演讲中,王秉刚就提出了建立“中国汽车能源排放因子评估与发布程序”的想法。他认为,“电动汽车在使用过程中为零排放”的说法毋庸置疑,但是,电动汽车的能源生产过程及电动汽车自身生产过程需要进行排放评估、全生命周期分析,才能科学地评价电动汽车是否清洁。

“中国新能源汽车的未来的发展取向是纯电动,我深信这一点。从发电、用电、石油开采、汽车排放整个过程而言,电动车总体来讲比燃油车更清洁。”王秉刚说。然而,要实现这个设想,显然不仅仅是汽车企业的事情,还需要发电企业、电网企业以及相关能源企业共同努力。“随着电动汽车电池能量密度逐渐增大以及续航里程逐步提升,充电桩的满负荷或超负荷运行也将对配电网造成一定冲击。”国网电子商务有限公司电动汽车事业部经理郭涛向经济观察报记者分析。