电动汽车污染更甚于汽油车——至少目前如此

雾霾、限号、摇号、新能源汽车……当这些名词成为我们生活的常态，你是不是也自然而然地认为：电动汽车比汽油车更加清洁、对环境更加友好？然而事实并非如此。

撰文  赵维杰

厦门大学中国能源政策研究院院长林伯强教授曾多次表示：雾霾问题的本质是能源问题。而电动汽车的兴起，无疑是连接能源问题与环境问题的一个小小缩影。

普通汽油车直接燃烧汽油以提供动力，排放燃烧后的尾气污染环境。那么电动车呢？电动车依靠电能，不排放尾气，但是电能从何而来？发电过程中造成的环境污染如何计算？作为二次能源，电能真的比直接燃烧汽油更加清洁吗？

针对这一问题，一群美国科学家进行了严密的调查，并建立了经济学模型。他们的结果显示，在全美范围内平均而言，电动汽车对环境造成的实际污染高于同品牌对应型号的汽油车，而地域间差异的决定因素在于发电方式的不同。换句话说，清洁的一次能源才是解决环境问题的根本方向。美国的这项研究，也给我国的能源发展带来了启示。

研究方法

将污染分解量化的经济学模型

在这项研究中，研究者们将电动车的电能来源分解到1486所发电厂中，依照这些发电厂的排放情况，得到了与普通汽油车对应的、电动车等价排放数据。

在排放数据中，研究者将 CO2、SO2、氮氧化物、PM2.5 和挥发性有机物（VOC）纳入考量，将它们对人体健康、社会经济等造成的损害量化为货币价值，以此来衡量各品牌型号汽车每运行一英里所造成的环境破坏。

电动车污染

甚于汽油车，比亚迪表现最差

下表中展示了研究得出的全美平均结果，数值单位为美分/英里，按电动车平均污染从小到大排列。

表中第三栏“电动车污染-汽油车污染”均为正值，表明无论何种品牌的电动汽车，在全美范围内造成的平均污染均高于同品牌对应的汽油车（如无同品牌对应汽油车，则对比除价格外各项数据最相近的其他品牌汽油车）。而国产电动车品牌比亚迪e6在全部11种车型中排在最末，说明其电能利用率有待提高。

地域差异

水电 vs 煤电，清洁能源方治根本

在全美各地，汽油车造成的环境污染差别不大，只在城区比农村略高，这是因为城区人口密度更高，所以模型中污染造成的“人体健康”损失值更高。

汽油车造成环境污染的地域分布图

而电动汽车所造成污染的地域间差异则十分明显（见下图）。

电动汽车造成环境污染的地域分布图

将两图相减，我们可以发现：在美国西部地区，电动汽车造成的环境污染其实要低于汽油车；而在东部地区情况则刚好相反。

依照本研究模型得出的，各地政府应为每台电动车提供的“环境补贴”。图中绿色区域中电动汽车的污染水平低于汽油车，政府应为电动车提供环境补贴；而黄色和红色区域中电动汽车的污染水平高于汽油车，政府应向电动车收取环境税。

造成电动汽车污染水平地域差异的因素包括天气因素（高温和低温条件下，电动汽车的能耗都会升高）等，但其中的决定因素在于美国三大电网之间能源结构的差异。

美国的电网体系由东部、西部和得克萨斯州三大电网体系构成，三个体系间存在电能的交换，但基本上保持自给自足。这三大电网体系中，能源结构差异巨大，西部多水电、东部多煤电、得克萨斯多天然气电。正是这种能源结构的差异，使偏重清洁水电的西部能够区别于偏重化石能源的另外两大区域，获得电动汽车的环境优势。

美国三大电网体系能源结构差异。图源参考资料[2]

中国雾霾

电动汽车转移污染或能治标；能源改革前路慢慢未见曙光

上述研究虽然在美国进行，但同样的现实情况也必然存在于中国。中国电网中化石能源占比约为75%，与美国的得克萨斯电网相当（或略低），高于美国东、西部电网水平；而与得克萨斯电网相比，中国电网更多依赖煤电而非天然气电。因此，中国电能的整体清洁程度低于美国，电动汽车在中国所造成的实际污染也必然高于汽油车（更何况比亚迪排在末位）。

然而，我们却不能否认电动汽车在此时发展的价值：它们虽然不能真的减少污染，但可以转移污染，在一定程度上降低大城市的环境压力。另外，从长期来看，电动汽车仍是未来的发展趋势，在较好的能源结构下的确可以降低污染。

然而治本呢？能源结构改革如何推进？在“碳排放权就是发展权”的发展铁律之下，中国真的已经可以下定决心，牺牲发展来改革能源、重建环境了吗？

2月13日媒体消息，国家国防科技工业局副局长、国家原子能机构副主任王毅韧接受专访时表示，内陆核电站的选址基本确定，“十三五”期间有望开工建设。王毅韧提到的内陆核电站选址包括湖南桃花江、湖北咸宁、江西彭泽等。而据澎湃新闻统计，除上述3个内陆核电项目外，正在开展前期工作的内陆核电厂址达30余个。

然而，这些核电项目无法掩盖中国核电事业在福岛事故后的整体低迷。不仅如此，核电、风电、太阳能发电等清洁发电装置与既有火电电网的衔接问题仍待解决。能源结构改革与环境问题的最终解决，前路漫漫，未见曙光。

参考资料：

[1] Are There Environmental Benefits from Driving Electric Vehicles? The Importance of Local Factors, Stephen P. Holland, Erin T. Mansur, Nicholas Z. Muller, and Andrew J.Yates, American Economic Review 2016, 106(12): 3700–3729

[2] 电力数据大PK！美国三大电网谁胜，中电论坛

[3] 内陆核电站选址初定“十三五”内有望开工，每日经济新闻

---

论文基本信息

【题目】Are There Environmental Benefits from Driving Electric Vehicles? The Importance of Local Factors

【作者】Stephen P.Holland, Erin T. Mansur, Nicholas Z. Muller, and Andrew J. Yates

【期刊】American Economic Review

【刊期】2016, 106(12):3700–3729

【doi】 10.1257/aer.20150897

【摘要】We combine atheoretical discrete-choice model of vehicle purchases, an econometric analysisof electricity emissions, and the AP2 air pollution model to estimate thegeographic variation in the environmental benefits from driving electricvehicles. The second-best electric vehicle purchase subsidy ranges from $2,785in California to -$4,964 in North Dakota, with a mean of −$1,095. Ninetypercent of local environmental externalities from driving electric vehicles in onestate are exported to others, implying they may be subsidized locally, evenwhen the environmental benefits are negative overall. Geographicallydifferentiated subsidies can reduce deadweight loss, but only modestly. (JELD12, D62, H23, L62, Q53, Q54, R11)

【链接】https://www.aeaweb.org/articles?id=10.1257/aer.20150897

阅读更多

▽ 故事

▽ 论文推荐

▽ 论文导读

内容合作请联系

[e-mail]

---

这里是“科学美国人”中文版《环球科学》服务科研人的微信号“科研圈”。我们：

· 关注科学进展与科研生态

· 推荐重要前沿研究

· 发布科研招聘

· 推送学术讲座与会议预告。

欢迎长按二维码关注。