[放眼世界]

汪濤：應當被罰款的是特斯拉還是新加坡政府？

——破解發展純電動車的環保迷局




本月的一則新聞讀來頗具諷刺意味：新加坡一位特斯拉Model S車主因“排放過多二氧化碳”被罰款。
車主Joe Nguyen在香港花5.1萬美元（約合33.2萬人民幣）購買了Model S，將其帶回了新加坡。根據新加坡規定，新車需要通過長達幾個月的檢測，如果符合新加坡政府車輛碳排放（CEVS）標准，車主可退稅10880美元。然而讓他震驚的是，Model S在測試後被認定為“非環境友好車型”，不僅退稅沒拿到，反而被新加坡陸路交通管理局（LTA）處以上述金額的罰款。原因是該車每公裡要消耗444瓦時電量（百公裡44.4度電），被認為用電太多而成為“污染源”。LTA規定，對於所有電動車輛，電能源消耗標准是每瓦時0.5克二氧化碳，換算下來，Joe Nguyen的Model S二氧化碳排放量為每公裡222克，屬於嚴重超標。
被宣傳零排放的環保車怎麼成了被罰款的污染超標車？暈啊！

這一事件再次將電動車與環保的關系問題推上風口浪尖。而筆者此前在觀察者網發表了《為什麼十年之內電動汽車就會取代燃油汽車》一文，從讀者的爭議中可看到，最大的誤解和認識混亂在於“為什麼要發展純電動”，尤其是電動車與環保的關系。筆者想借此機會，再次對這些問題進行一番梳理。
純電動車與環境關系的不同方面和不同影響方式
純電動車與環境的關系有兩個方面：一是有害物排放，二是碳排放。如果按排放途徑來看也有兩個方面：一是直接排放，二是間接排放。因此，純電動車與環境的關系排列組合起來就會形成四種類型：

純電動車的直接有害物排放和直接碳排放都為零，這一點並不會有爭議。可問題是間接排放並不取決於純電動車本身，而是取決於電網電源的情況。這樣，電網電源條件的不同，會有完全不同的結果。這正是該問題容易讓人頭暈的地方。
顯然，如果電是燃燒煤或油產生的，其碳排放量就會很多。但如果采用水電、核電、太陽能和風能發電的話，相比燃煤發電的碳排放就低得多，甚至可認為是零。
在以上新加坡的案例中，有多個疑問存在：
一是為什麼要取每瓦時電0.5克碳排放（合0.5公斤/度）的數值？顯然，這個取值並沒有考慮新能源發電的因素，完全是以燃油發電為依據，這與新加坡的具體國情是密切相關的。新加坡的國土面積極為狹小，發展新能源的空間非常有限，對化石能源的依賴遠比中國更加嚴重（當然，如果真下決心想去發展新能源，也不是沒有辦法）。
新加坡電力基本是自己解決的，主要是燃油發電（不像中國是燒煤）。新加坡有三大電力公司：大士能源公司（Tuas Power，2008年3月24日其100%股權被中國華能國際收購）、聖諾哥能源公司（Senoko Power）和西拉雅能源公司（Power Seraya）。這三家發電廠發電量共占新加坡電力供應的大約90％。他們采用的基本都是燃油發電技術，新能源極少。新加坡Pacific Light電力公司於2014年啟用了一個800兆瓦的發電廠，它是新加坡國內首個完全使用液化天然氣（LNG）為燃料的發電廠，碳排放比燃油發電少很多，但還是完全屬於化石燃料，並且該電廠占據新加坡發電能力僅為6%。因此，新加坡LTA對單位發電碳排放的取值完全取決於其發電技術的現狀。
二是僅僅以碳排放為考慮依據，完全未提到有害物排放的問題，這與中國的情況也是有巨大差異的，新加坡沒有像中國這麼嚴重的霧霾問題。
三是新加坡的主要經濟支撐來源於馬六甲海峽的國際貿易包括國際石油貿易通道。如果純電動車大發展導致國際石油市場需求徹底崩潰，對新加坡經濟命脈將會是巨大的災變。因此，新加坡在對待純電動車發展上真心是什麼態度，那就很微妙啦。新加坡LTA對與特斯拉MODEL S相比較的同檔次燃油車碳排放取值為20公斤/百公裡，這對應的油耗水平為8.87升/百公裡。這樣取值是否合理，只要有了以上確切的數據，對燃油車熟悉的網友們自然可以作出自己的判斷。
四是采用特斯拉百公裡耗電44.4度的數據，應當是折算到發電側的耗電量。這個數據不僅取決於特斯拉本身實際行駛中電池耗電量，也取決於整個電網傳輸效率和充電效率。
如果特斯拉本身耗電量是其標稱的20度/百公裡，這意味著新加坡整個電網的傳輸效率與充電效率綜合起來為45%。而中國電網的綜合傳輸及充電效率為65.61%/1.047=62.66%（1.047的系數為電廠自身耗電，參見汪濤《純電動拯救世界》第四章第3節：純電動車能量鏈及效率）。難道是新加坡電網傳輸效率太低？！新加坡電網公司自然可以給出自己的解釋。如果采用中國的電網綜合效率假設，意味著新加坡LTA采納的特斯拉實際電池耗電量數據假設為44.4×62.66%=27.8度/百公裡。這是不是合理，對特斯拉熟悉的車主們自然也可以作出自己的判斷。
純電動車與環保到底有什麼關系
為了徹底搞清楚電動車與碳排放真正的關系，我們來做個簡單的計算。假設燃油車百公裡油耗為10升，純電動車百公裡電耗為16度。1升汽油燃燒後產生的二氧化碳按理論計算為2.254公斤，所以燃油車每百公裡產生的碳排放為10×2.254=22.54公斤。
假設純電動車的電全部來源是燃煤發電，以中國2013年燃煤發電效率計算，純電動車折算到燃煤發電廠的消耗為標准煤7.8公斤/百公裡（參見汪濤《純電動拯救世界》第四章第3節純電動車能量鏈及效率）。1公斤標准煤燃燒後產生2.493公斤二氧化碳，所以純電動車的間接碳排放為2.493×7.8=19.445公斤/百公裡。這個數值低於燃油車，但僅僅低13.7%，並不是太多。特斯拉因為是按跑車設計，並非節能產品，因此，如果完全按燃油發電考慮，在新加坡百公裡產生22.2公斤間接碳排放，與普通燃油車幾乎一樣。如果以100%采用燃煤發電考慮，並且按其百公裡20度電（電池的耗電量）計算，折算到發電側的百公裡間接碳排放甚至更高，為24.31公斤/百公裡。

要搞清楚純電動車倒底是不是環保其實很簡單，把所有分析計算和測試的數值在媒體上公開出來，用數據來說話就可以了。但以上計算出的數值真的是非常微妙，恐怕也是過去爭論的雙方都不太願意在媒體上明說的原因所在。
支持純電動車更環保的人不願意明說，是因為按保守的100%為燃煤發電計算，間接碳排放節省量實在是有限，如果假設前提的取值稍微變化一下，計算出來的結果甚至都可能會高於燃油車。非常奇妙的是，對純電動車環保能力持懷疑態度的人可能更不願意明說，只是以“燒油換成燒煤”來含糊地攻擊，因為純電動車畢竟在大多數的數據假設前提下還是低一些。就算純電動車裡的“電老虎”特斯拉，也基本與普通燃油車一樣。退一萬步講，就算想盡辦法調整假設前提的數值算出來更高，也高不到那裡去，撐死了也就高個10%（新加坡案例中LTA判定的超排放數值就是只高11.1%）。但普通老百姓如果不能確切知道這些具體數據，就會入墜雲霧裡了。




以上分析中是假設發電采用的技術100%來自化石能源。如果更進一步分析，假設燃煤發電在所有發電量中所占比例不同，純電動車的間接碳排放隨之將有巨大變化。詳見下表：

由此可見，純電動車的間接碳排放與純電動車本身基本無關，而只與燃煤發電量在總發電量中占比相關。
如果再與混合動力車來進行比較，局面就更微妙了。采用混合動力，根本上還是燒油的，但會稍微節省一些油，但大約也就是節省15%-30%的水平。這樣，它的百公裡碳排放與純電動車在燃煤發電占比為70%-80%時的間接碳排放量差不多。在當前情況下，幾乎已經比較不出相對純電動車誰高誰低了。而要是插電式混動，因為有些能量也是充電的，這樣比較起來就更困難了。如果插電混動只插電充電，與純電動無區別。如果不充電，與普通混動一樣。這種局面就是人們產生認識混亂的主要原因所在。
那麼，新能源和燃煤發電在總發電量中的占比具體情況是什麼呢？請看以下2015年中國各類技術發電量的統計數據：

多年來中國新能源裝機容量的增長一直都非常迅猛，其中2015年增長情況如下：

2015年底中國發電裝機容量占比情況如下：
火電裝機容量占比65.65%
新能源裝機容量占比34%
新能源裝機容量占比超出實際發電量占比近10個百分點，這充分表明了中國新能源占比提升的速度有多迅猛。因此，即使比較省油的混合動力車與純電動車相比也已經不可能有優勢了。當發電量中化石能源占比進一步下降時，純電動車的間接碳排放優勢就會更加明顯。
根據以上數據，2015年中國純電動車的間接碳排放量約為：
73.01%×19.445=14.2公斤/百公裡
無論怎麼算都已經顯著低於普通燃油車！特斯拉MODEL S在中國的間接碳排放只有17.75公斤/百公裡，也顯著低於燃油車。就算按新加坡LTA采用的折算到發電側44.4度/百公裡和2015年中國實際發電量火電占比數據假設，特斯拉間接碳排放值將為44.4×0.753×73.01%=24.4公斤/百公裡。如果按2015年中國發電裝機容量格局預測，近期特斯拉間接碳排放將變為44.4×0.753×65.65%=21.95公斤/百公裡，這已經低於普通燃油車。如果按中國新能源發電量在不遠的將來占比達到50%計算，特斯拉間接碳排放就變成16.72公斤/百公裡，這肯定低於燃油車啦！
應當被罰款的究竟是誰
謎底終於徹底揭開，不是特斯拉排放太多，而是“每瓦時0.5克碳排放”的固定前提假設無意中披露出，新加坡自己電網能源結構上碳排放太多並且無意去積極降低！中國因為本國能源資源限制，在過去被迫大量采用最高碳排放的燃煤發電技術，因新能源的大力普及，當前綜合碳排放降到了0.753×73.01%=0.55公斤/度，與新加坡低碳排放的燃油發電技術已經非常接近。而如果按裝機容量占比計算，中國近期將有望達到0.753×65.65%=0.494公斤/度，這將會低於新加坡的水平。
前幾天，中國國家能源局下發特急通知，全面放緩煤電建設步伐，此舉波及13省份暫緩、15省份緩建，一大批煤電項目將被取消、緩核、緩建，未來3年內不上新的煤電項目。“十三五”能源規劃正在緊鑼密鼓制定，已經形成初稿，“十三五”期間各種能源發展的排序與“十二五”規劃有天壤之別，過去長期倡導優先發展的“煤炭、油氣、燃煤等能源”，已替換為水電、風電、光伏、光熱、核電等，傳遞出未來中國能源結構大幅度優化升級的清晰信號。“十三五”期間，中國將成倍地提高非化石能源比例。比如，光伏要從4000多萬千瓦上升至1.5億千瓦，提升近4倍。風電要從1.2億千瓦上升到2.5億千瓦，提升1倍多。解決棄光棄風問題已成為能源局2016年很重要的任務之一，包括會拿出部分煤電為可再生能源發電調峰，這表明了中國電力技術格局的主次已經開始出現易位，由煤電為主，新能源為輔的格局，向新能源為主，煤電為輔的新格局轉變。從2016年3月17日能源局印發的國能新能〔2016〕84號文件傳出的信息看，2016年一年內中國僅風能建設計劃就達3083萬千瓦。
從國家能源局的網站上可查閱到其大部分的政策通知都是關於新能源發展的。在去年幾乎同時期的2015年3月底，能源局在一周內兩度發出特急通知，也是關於新能源發展的。
根據筆者在《純電動拯救世界》中所作的估計，因純電動車的快速普及，以及它為新能源建立的儲能基礎，風電和光電將會獲得遠遠比當前中國最樂觀的估計還要快得多的發展。
但在應對全球氣候變暖的《巴黎協議》達成沒有幾個月，新加坡政府竟然在對新能源車祭出罰款單。
可真正從減少碳排放角度來說，該罰的應當是誰難道不是很明確嗎？

特斯拉創始人 埃隆·馬斯克（Elon Musk）
以純電動車為基礎才能實現終極環保

只有純電動車才能最終拯救世界

前面的分析計算表明，純電動車在環保問題上有如下五點重要結論：
1. 直接有害物排放為零。
2. 直接碳排放為零。
3. 間接碳排放在電源100%為燃煤發電情況下，也略低於燃油車。即使純電動車裡的電老虎特斯拉最大間接碳排放也不超過燃油車。
4. 間接碳排放與火電在全部發電量中占比成正比。當火電在發電量中占比為零時，純電動車的間接碳排放也隨之降為零。這個趨勢和規律與純電動車本身技術發展狀況幾乎完全無關。
5. 間接有害物排放還要更復雜一些，因為單位重量或體積的化石能源碳排放很難有什麼變化，而其有害物排放因發動機和油品的品質不同卻會發生很大差異。但純電動車 間接有害物排放總體上與上述間接碳排放規律大致相同。在直接有害物排放上，燃油車無論怎麼提升排放技術和油品的品質都無法與純電動車的零排放相競爭。
在燃油車時代，你只能燒油。油有污染，你沒得選擇，只能忍受汽車尾氣的污染。因此，封閉的能源體系中污染是不可選擇的，只能通過復雜的技術進步改善。但這種改善的空間不僅非常狹小，而且成本高昂，控制管理極為困難。

如提升成品油的品質，每提升一個等級，排放的確可減少10%。在國IV升國V過程中，中石油升級改造投入340億元。最後92號汽油的零售價因此增加0.13元。即使如此，碳排放減少還是微乎其微，並且無論如何改進，只要還是燃油車，碳排放甚至有害物排放問題就不可能最終解決。況且，用戶怎麼知道加油站油品質量是不是符合國V標准呢？這個監管起來比較困難。
但純電動時代不同了，因為純電動車首先會使直接有害物排放減少為零。全電能化之後人們可以選擇任何能量來源作為電動車的動力源。這樣，只要不斷增加新能源發電占比，就可以最終從根本上解決所有的有害物排放和碳排放問題。
至於監管嘛，只要看看車輛尾部有沒有排氣管，開動起來有沒有發動機的聲音就足夠了。至於發電側嘛，難道還有哪個政府官員看不出煤電廠和風能、太陽能電站之間的區別？

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