前言

传统燃油发动机汽车（以下简称燃油车）是造成气候变化和空气污染的主要因素之一，因此在可持续交通发展中，充电电池电动汽车（以下简称电动车）被寄予厚望。电动车替代燃油车被认为是交通系统实现低碳转型的关键路径之一。然而近些年围绕电动车是否真的环保和低碳的争论始终没有停止，结合不同激励政策、电力系统结构、电池使用寿命等重要影响因素的相关研究不断涌现，这些研究多数使用全生命周期评价（LCA）的方法来比较电动汽车与燃油车和采用其他技术的汽车在碳排放、公共健康影响和生态环境影响等方面的优缺点。本文在梳理概述近期研究的基础上，结合中国近年来快速发展的电动车市场，提出相关的政策建议，希望借此机会增进与中国可持续交通发展和决策方面有价值的讨论。

电动车是否真的绿色？

关于电动车是否满足可持续发展的目标的研究围绕以下主要影响因素：对气候变化的影响、对人体健康的影响和对环境生态系统的影响。

采纳全生命周期评价的方法，比较电动车和燃油车的影响孰优孰劣，不仅要核算汽车原材料和电池原材料采集过程中污染物和温室气体的排放、汽车生产过程中的温室气体和污染物排放，还要计算汽车回收过程和电池回收处置过程中的各种影响，以及贯穿始终的电力系统的碳排放和污染物排放也需要计算在内。这样的研究过程随着人们认识的提升，仍会有新的因素被纳入进来，因此评价电动车是否符合真的绿色，是一个动态变化的过程，会随着不同的政策、技术、环境、社会和经济等因素而改变。但是，目前的研究已经说明，电动车替代燃油车符合可持续交通发展的方向。

挪威研究者2013年发表的一份报告^[1]比较了电动车和燃油车在全生命周期所带来的环境影响。研究表明，电动车的环境影响主要受制于其生产和使用阶段所消耗的电力的清洁程度。延长汽车和电池的使用寿命并使电力系统更清洁和低碳是降低电动汽车环境影响的重要途径^[2]。

一定程度上讲，评估公共健康影响要更复杂，不仅要对具体健康影响进行分类，而且要思考如何将健康影响进行量化以有助于比较哪种汽车带来的健康损失更大。2014年底发布的一份来自美国国家科学院的研究^[3]就是回应了这样的需求。这项研究在美国的交通、能源系统和汽车技术和生产、使用的情景下展开分析，主要关注的是不同类型的汽车在可吸入细颗粒物和臭氧排放（这两种污染物是导致健康影响最重要的因素）上的差异。研究显示，带来空气污染最严重的是100%使用煤炭发电的电动车，其次是燃油车，接下来是使用100%天然气电力的电动车和混合动力汽车，空气污染影响最小的是使用100%可再生能源发电的电动车。这一研究指出，当电力系统仍主要依赖煤炭发电时，发展纯电动车其实给改善空气质量带来负面作用^[4]。

电动车未来如何发展？放在更广阔的社会、经济和技术的发展条件下考量

一份新的研究讨论了面临循环经济发展的条件下，电动车如何在可持续交通系统转型发展中更加具有竞争力^[5]。报告特别提及电动车发展需要着重考虑以下方面：车辆设计、使用、再利用和回收等环节所使用的电力资源是否低碳。另外，也有研究和实验在探索退役的电动车电池的储能应用，有资料表明，可以达到新电池容量的60%甚至更高^[6]。如果在延长电池使用周期这一方面获得巨大技术改进，这将大大减少全生命周期电动汽车电池的碳排放水平。一份研究梳理了现有电动车电池技术新发展，估算了新技术对减排的潜力，如表1所示：

表1: 电动车电池生产和使用过程的技术改进带来的碳排放变化的潜力

说明：负数比例表明减少排潜力，正数比例表明增加排放的潜力。来源：Effects of Battery Manufacturing on Electric Vehicle Life-cycle Greenhouse Gas Emissions., Dale Hall and Nic Lutsey. The International Council on Clean Transportation, 2018. p 10

由此来讲，我们需要持续关注关于电动车全生命周期各种影响的研究，但从现有大多数的研究发现来看^[7]，电动车在满足可持续交通发展中减少碳排放和降低空气污染贡献方面拥有确定的优势。

从污染治理有效性的角度来看，相比传统燃油车，电动汽车也有一定的优势。传统燃油车的大部分污染排放发生在车辆使用过程中，这是典型的移动源污染，移动源的污染控制相对苦难；而电动汽车的污染排放主要发生在车辆和电车的生产和回收过程中以及所使用电力在能源资源开采和发电的过程中，电动车在行驶时并不产生污染排放，这中点源污染控制起来相对容易。因此，只要将电力系统转变为成以可再生能源发电为主，那么电动汽车的环境和健康的可持续效应非常显著。

电动车如何发展？中国的挑战在于尽快实现电力系统的低碳化发展

电动车全生命周期碳排放的最大份额来自电力消耗，因此电力系统的碳强度是影响电动车碳排放水平的最大因素。有研究表明，在其他因素不变的条件下，仅是将全生命周期中电动车所处的电力系统设置为不同的国家，即这些国家的电力系统中可再生能源电力和化石能源电力所占比例各不相同。

如图1所示，以欧盟电力结构平均碳强度水平来看，电动车全生命周期碳排放水平显著低于能效最高的燃油车。然而，电动车如果是在不同的国家使用，其碳排放水平却相去甚远。由于法国以核电为主、挪威以水电为主，在这两个国家使用电动车，其碳减排效果最为显著，而在德国使用电动车，其气候变化影响与能效最高的燃油车基本一致。换句话说，以2015年德国电力结构为条件，用电动车替代能效最好的燃油车并没有碳减排的效应。

图1: 2015年欧洲电动车和燃油车全生命周期（15万公里以上行驶里程）碳排放比较（单位：g-CO₂/km）

来源：Effects of Battery Manufacturing on Electric Vehicle Life-cycle Greenhouse Gas Emissions., Dale Hall and Nic Lutsey. The International Council on Clean Transportation, 2018. Figure 1. p 5

由此可看，电力结构直接影响着电动车替代所带来的碳减排效应。与德国相比，中国的电力结构仍然严重依赖煤炭。依据BP能源统计年鉴（2018）关于分燃料发电量的数据，2017年德国和中国发电电源结构（如表2所示）有显著的差距，低碳的电源品类，包括核电、水电和可再生能源在内，德国的比例高达45%，中国相应的比例为29%，碳强度最高的发电电源是煤炭，德国由于历史上对煤炭的较高依赖度，至今仍有37%的发电来自煤炭，而中国的这一比例高达67%。从这一点来看，当前中国电动车替代燃油车并没有碳减排效应。

表2: 德国、中国发电电源结构比较（2017年）

来源：2018 BP Energy Statistics Book

结语

在应对气候变化的紧迫性日益增强的情形下，我们看到越来越多国家和决策者将交通部门应对气候变化的出路放在了电动汽车的快速发展上，从能源系统实现低碳转型的内在要求来看，这样战略是在情理之中，特别是从长远来看，我们看到众多关于电动车全生命周期气候变化、生态环境和公共健康影响的评价都指向发展电动车是实现可持续交通未来的必由之路。然而，为了更有效的实现电动车替代燃油车所带来的碳减排效果，电力结构严重依赖以煤炭为代表的化石能源的国家应该将电力系统低碳转型放在需要急迫应对的地位，以此为重要契机，推动交通部门迅速承担起应对气候变化的责任，实现可持续转型。

尾注：

1.Troy R. Hawkins, et al., 2013. Comparative Environmental Life Cycle Assessment of Conventional and Electric Vehicles., Journal of Industrial Ecology, 17(1), pp. 53-64.

2.王伊祎，2015. 《电动车环境影响争论：能效和电力清洁度仍是决定因素》原载于磐之石环境与能源研究中心网站。

3.C. W. Tessuma, et al., 2014. Life Cycle Air Quality Impacts of Conventional and Alternative Light-duty transportation in the United States.

4.王伊祎，2015. 《公共健康影响：玉米乙醇汽车和100%煤电电力纯电动车比汽油车更糟糕》原载于磐之石环境与能源研究中心网站。

5. European Environment Agency, 2018. Electric Vehicles from Life Cycle and Circular Economy Perspectives. EEA Report No 13/2018.

6.Effects of Battery Manufacturing on Electric Vehicle Life-cycle Greenhouse Gas Emissions., Dale Hall and Nic Lutsey. The International Council on Clean Transportation, 2018. p 10

7.Transport & Environment, 2017. Electric Vehicle Life Cycle Analysis and Raw Material Availability. A Briefing by Transport & Environment.

文章内容有删改，详情见《磐之石能源评论2019》

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