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电动车究竟能不能使北京更清洁?

北极蚊子 2018-5-10 17:51

虽然电动公交车的气味比柴油公交车轻很多,但除非电网的运营靠无化石燃料,否则电力并不意味着零排放。为改善空气污染问题,中国在推广电动汽车的同时,增加了可再生能源发电的比重。为了了解这一变化会产生什么影响,哈佛大学陈新宇领导的一组研究人员模拟了北京2020年交通和电力系统的各种情况,并且得到了非常有启发性的结论:电动车究竟是否“清洁”取决于你如何给它充电。

何时充电?

在不考虑电动汽车的情况下,研究人员研究了风力发电占北京发电量百分比从零到 40 %的情况,最终共减少了 29 %的二氧化碳排放量和 14 %的氮氧化物排放量。有趣的是,这些数字也随着电动汽车的具体场景而改变。

预计到 2020 年,560 万辆私人汽油车将占北京二氧化碳排放总量的 10 %左右,燃煤电厂将占 85 %左右。将这些车辆电动化所带来的二氧化碳减排效益几乎完全取决于它对电网的影响,而这一效果又取决于这些车辆所使用的充电方式。

研究人员使用合理的充电时间表来模拟电网上每小时的负荷。一种情况是这些车辆利用一夜时间的慢速充电。另一种情况是车辆在工作日结束时在家快速充电,这会造成用电需求高峰。

由于分散了用电需求,慢速充电的车辆实际上有助于利用电网中的风能。在中国北方,风能的一个问题在于,煤电厂在冬天也会通过管道向建筑物供暖。这意味着,在有风的日子里,煤电厂不能关闭否则将无法供暖,因此风力涡轮机被关闭了。此时,慢速充电的汽车提供了可靠的电力需求,就可以使用额外的风能,并使涡轮机运转更长时间。

另一方面,快速充电汽车将电力需求集中在每天的峰值上,而这可能需要通过增加燃煤电厂的发电量来满足。而且,燃煤电厂的产量越高,风力发电就会因过剩而被削减得越多。

公交车的作用

慢速充电的汽车可以通过利用风力发电的方式有效减少二氧化碳的排放,而快速充电的汽车则会削减风力发电。例如,如果风力涡轮机的发电量占北京电力总量的 40 %,则慢速充电汽车将把减少 29 %至 30 %的排放量,而快速充电汽车仅能减少 19 %。

氮氧化物空气污染的情况与此类似。将风电提高到 40 %,慢速充电车可减少 16 %的污染,快速充电车可减少 11 %的污染。

把城市里的公交和出租车电动化有直接的益处。在有 30000 辆公交和 66000 辆出租车的情况下,电力的总需求并没有显著变动,充电所需的时间也与电网运行情况无关。这也意味着电动化对二氧化碳排放的影响不大,但汽柴油动力的公交车是空气污染的主要来源。在实现电动化后,风力发电对降低空气污染的作用从 14 个百分点提高到了 24 个百分点。

以上研究使研究人员得出了一个结论,至少在上述情况下,“电动汽车是减少还是增加二氧化碳排放总量在很大程度上取决于车辆充电的方式和充电时间。”

尽管这一事实被忽视了,但研究人员指出,有办法来管理车辆的充电模式。一天中电价随时间的变化就是一个很明显的例子,在非高峰时段电价较低,人们就会在非高峰时段给车辆充电。不同的收费率也可以导致不同的定价,鼓励那些不需要在几个小时内完成车辆充电的人选择慢速充电。

看来,如果我们真的想通过更多的电动汽车来减少排放,就要认真注意这些细节。

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