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WNEVC 2020 | 清华大学吴烨:中国典型城市公交电动化的环境效益及政策展望

时间:2020-09-29 16:32:49|来源:|编辑:网络|点击:

2020年9月27-30日,第二届世界新能源汽车大会在海南省海口召开,本次大会以“共克时艰、跨界协同、合作共赢”为主题,为进一步加强国际交流与合作,加速突破新能源汽车市场化障碍,加快推进“电动化、智能化、共享化”融合发展,由中国科协、海南省人民政府、科学技术部、工业和信息化部、国家市场监督管理总局共同举办。其中,在9月29日举办的“中重型车零排放论坛”主题峰会上,清华大学环境学院教授吴烨发表演讲。

其主要观点如下:

1.  由于电力清洁化和超低排放全面推进,电动汽车可实现北京和深圳主要污染物和温室气体的燃料周期显著减排。

2.  电动汽车可削减北京和深圳两市全域PM2.5 和NO2浓度及夏季浓度高值区O3 浓度,有助于超标区域达标;城区及港口交通热点地区的电动化空气质量改善效益更显著。

3.  电动汽车推广能够获得可观的人体健康及气候货币化效益,健康效益主要集中在城区;城市污染越严重,健康效益货币化价值越高。

以下内容为现场演讲实录:

今天很高兴有机会来海南参加新能源汽车大会,跟大家分享一下我们做的一些案例。这个案例要感谢能源基金会,给我们提供了很大的支持。因为北京跟深圳在过去的将近十年时间里,在电动化的过程中,走出了一条比较好的路,所以也是一个时候去总结他们在电动化过程中的一些经验。

刚才很多专家已经提到了,我不做过多的介绍,大家很清楚现在交通领域在全国环境污染控制以及减碳方面面临的双重的重要职责。到2020年底,2.5亿辆总保有量肯定是突破的,2030年,汽车总量大概率会往上限(4.5到5亿辆)冲。最近几次污染源解析的结果,PM2.5移动源都成为最大一个来源,北京已经到45%,甚至更高,超过了50%。过去十多年,机动车做了很多的工作,但因为机动车保有量发展太快,很多成绩被量的增加给抹掉了。在这里面,车辆的电动化的推广,起到了很重要的一个支撑作用。各地政府出台了相当多的激励政策,不管国家还是地方,不管是双积分政策还是补贴政策,对推动中国电动车持续增长,起到了很大的作用。2020年总量500万辆的目标估计是可以实现的,但核心内容是2025、2030年两个大的时间节点,这对电动车来说是很很大的一个挑战。

以北京、深圳作为案例。其实量上得还是很快的。到去年年底,北京累计推广的电动汽车已经达到31万辆。这个电动化的过程,前面几位企业专家谈得非常好,我们车队新能源化是从易到难,从公共车队开始做起。我们看北京的例子,重型车商用车在车队新能源化里是走在很前面的,几个大的类别,公交、邮政、出租、通勤、轻型物流等,除了出租跟我们商用都是密切相关的。现在限行限购豁免,对轻型车的影响比较大,所以大家可能直观感觉,轻型车好像是电动车的代名词,实际不是这样,在公共车队里,我们电动化走得更快。

深圳情况一样,到去年年底,累计推广电动车接近35万辆,深圳汽车保有量比北京还稍微少一些,电动化比例已经到了10%的水平。所以这是很大一个比例。而且深圳也是国内首个在公交和出租两个最大类别的公共车队里基本实现全面电动化的。为什么说基本实现?因为每个城市在公共车队里会留一定比例的其他的车型,作为安全的考虑。其实已经全面实现电动化了,这是很了不起的一个成绩。这给深圳也有很多思路,推中大型的客车和货车的电动化,起到了先锋作用,对推动今后的空气质量,尤其碳减排,起到了非常大的作用。

这样的场景之下,我们对这两个城市做了一些案例的分析。过程中用到了一些评估的方法。我们应用了全生命周期的一些理念。车辆运行阶段,用到了高分辨率的路网的清单,我们把排放的效应分摊到实际的道路上。关注的污染物,除了关注传统的七大污染物,对短生命周期的非常重要的代表性的污染物黑碳进行了评估,还有二氧化碳的评估。结果其实一直在调整,因为过去几年,不管车辆运行阶段还是上游燃料阶段,它的排放一直在持续下降,所以每隔两到三年,我们重新做生命周期结果的时候,会发现结果变化非常快。这是一个科学认识的过程。以2030年作为一个时间节点,可以看到,北京、深圳在一个生命周期的过程中,臭氧今后我们会作为一个核心的控制指标,VOC和氮氧化物,在公共公交车上获得了非常好的效益。因为上游电力清洁化走得非常快,深圳煤电构成将会少于30%,这是非常重要的一个减排的推动力。另外以前我们做生命周期评估,一次PM2.5的减排,以前结果总会说电动车还是略高,二氧化硫也是略高,但现在快速推进中,包括上游电力清洁化、超低排放推进,两个城市已经可以事先声明在2030年可明显削弱PM2.5。二氧化碳盈亏平衡点在什么地方?比如煤电的比例,百公里的电动车的电力消耗,提出了很多的要求,但现在看,在接下来五到十年,温室气体的减排可以获得显著的效益。北京大概30%左右,深圳达到60%以上。对黑碳这个短寿命的温室气体,减排效益更明显,大概85%到90%。不论长寿命还是短寿命的温室气体,电动车的推动都可以实现显著的压倒性的削减效益。

这个结果放到路网来看,以北京作为一个例子,减排效益主要是集中在城市核心区,这为后面做健康效益分析提供了很好的一个思路,北京绝大部分的人口、交通都集中在五环以内。过去一段时间和今后持续推动上游电力部门的超低排放过程中,我们一旦考虑燃料周期,排放一定会向上游转移,但电厂排放增量越来越低,交通部门减排转移到上游的基本看不到了,电力增排已经非常小。另外就是二氧化碳总量减排效益,红色的柱子跟物流电动化有相应的关系,所以深圳推动轻型物流电动化的过程中,温室气体的减排,红色的框子变得更大一些,另外就是公交车,绿色的框图里占据了更大的份额。所以总体来说,不仅在空气污染物的减排,在温室气体的减排里,大致在电动化的过程中,两个城市里,也占了35%到45%的份额。也就是说,我们中重型车刚开始发力,但温室气体减排占比就已经不小了。这也是一个重要的信息。

慧明在项目里曾经给我提要求,电动化,我们以前老说做模拟,能不能做一些实际的分析?大家想看实际道路上电动化到底有什么样的效果。过去一段时间我们在北京、深圳一些场站做了电动化的转换,我们对这些场站的电动化的过程中的空气质量做了十几测试,看看实际结果是怎样。很有意思,柴油车在公交里有几个竞争车型,像天然气车、电动车。氮氧化物的减排来看,电动公交车基本消除了氮氧化物的水平,但天然气车目前国四国五的重型公交车的氮氧化物的排放,还是比较高。所以天然气车减少了其中一种污染物,而电动公交车是同步减少了两种污染物。空气质量的监测得到了很有意思的一个结果,以前我们做监测,都知道上下风向,下风向的污染物一定高,我们看左边的图,北京一个公交场站,几乎所有的公交车都实施电动车的替换,我们发现很有意思的一个结果,上下风向的氮氧化物的浓度差异,基本消失了。电动化过程中,从空气质量直观地看它的效益,下风向的很多污染物的浓度差距消失了。

还是要回到模拟上来,因为这是一些有限的测试结果,在过去这段时间,我们针对城市热点地区,包括道路以及城市更大尺度,做了耦合的空气质量的模拟,想看2030年如果我们推动比较好的电动化的进程,重要的一些污染物会有什么样的浓度的削减和健康的效益。我们知道,2030年北京肯定要跟着我们全面实现PM2.5达到35微克每立方米,深圳是15微克,也就是世界卫生组织第三个阶段的过渡值。北京PM2.5在电动化过程中,会持续下降,大家不要小看这0.5到1微克的下降,从现在开始,北京跟深圳PM2.5是0.5或是1微克,要一步步抠,没有组合措施,是实现不了浓度下降的。另外一个重要的信息,秋冬季一直是北京的一个痛点,即使到2030年,全市范围内达到35微克每立方米如果不是问题,1月份还会呈现超标的一些区域。这些超标区域在北京中心核心区和偏南部的区域,我们发现这些区域是电动化过程中深蓝集中的区域,也就是浓度削减效益最高的区域,恰好集中在这些浓度超标的区域。也就是说,一个深度的电动化,可以有助于原来超标区域里超过2/3的区域达标,这是非常重要的一个信息,传递给北京市政府。2035为什么在总规对北京的电动化提出比较高的要求?这是很重要的一个信息

另外很重要的一个污染物就是二氧化氮。昨天蓝天论坛亚洲清洁中心也提到了二氧化氮浓度削减是污染物的一个重要指标,过去几年下降幅度不是特别大。电动汽车毫无疑问,可以削减这些特大城市二氧化氮的浓度,而且效益非常突出,特别是交通领域。削减浓度大概4到10微克每立方米。这将有助于超标区域实现二氧化氮浓度的达标。

第三种污染物就是臭氧。这两年夏季一直在关注,电动化对臭氧的影响,也是非常复杂的一个过程。在整个区域里有升有降,但好消息是,臭氧高值区“像北京北部,深圳东北方向),8小时的臭氧浓度电动化的过程中是在下降的,这是一个重要的信息。这是对未来的一个推算。

对现状,我们也做了分析,前段时间深圳市政府迫切想要一个数据,现行的电动化,深圳已经做了35万辆了,已经有效削减了深圳道路交通氮氧化物和黑碳的浓度,特别是贡献了近年来整个深圳二氧化氮浓度削减大概1/3。人体健康效益我不多说了,京津冀这些区域,空气污染相对比较严重的区域,电动化的空气污染的货币化的效益,远远高于气候的效益。前面两个重要的结论,刚才我已经讲了,我不在赘述,但这里我想提醒大家注意,电动汽车过去推广的时候,更多是在谈气候的货币化效益,人体健康的效益,其实更高,特别是京津冀和长三角空气污染需要大力推动的情况下。

这样的场景下,如果提我们政策建议,政策框架制定过程中,要把空气质量和健康效益纳入整个体系中来,这是一个重要的政策建议。另外,中长途的货运,电动车是其中一种重要的技术,氢燃料电池、超低排放的汽车,怎么形成多种技术的绿色货运平台?对协同推动区域的减排和空气改善,会有更大的一个效益。

谢谢大家!

(注:本文根据现场速记整理,未经演讲嘉宾审阅)

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