IMED研究 | 电动汽车政策对京津冀地区环境与健康的影响

题目

Impact of the Electric Vehicle Policies on Environment and Health in the Beijing–Tianjin–Hebei Region

作者

Chenen Ma, Lina Madaniyazi and Yang Xie

期刊

International Journal of Environmental Research and Public Health

时间

13 January 2021

一作

单位

Department of Industrial Engineering and Economics, Tokyo Institute of Technology, Ookayama, Tokyo, Japan

链接

https://www.mdpi.com/1660-4601/18/2/623

研究内容

中国大多数城市PM_2.5浓度远超世界卫生组织的标准。PM_2.5会导致多种疾病，进而导致人群过早死亡和劳动时间减少，影响城市经济效益。而城市PM_2.5的重要来源之一便是交通部门的化石能源汽车。中国已成为世界最大汽车销售国，且仍有巨大的市场潜力，交通部门的化石能源消耗对于环境的影响不容小觑。中国大力发展电动汽车，以期减少交通部门的污染物排放。但中国目前能源结构主要依赖火力发电，电动汽车的发展同时会导致能源部门污染物排放增多。京津冀地区是中国人口最密集的地区之一，也是汽车保有量最高的地区之一，探讨京津冀地区电动汽车发展对于人群健康效益的影响，具有十分重要的意义。

研究方法

本研究使用综合评估模型，来评估京津冀地区电动汽车发展引起的健康效益。以往电动汽车健康效益的研究关注于国家层面，较少有关注区域的，比如京津冀地区，更少有文章使用实证数据进行分析。文章建立两个情景，情景一是不考虑电动汽车政策（认为汽车增量没有电动汽车），情景二为考虑电动汽车发展（认为汽车增量包括电动汽车，且符合政策目标），基准年定为2010年（市场无电动汽车）。本研究首先使用历史数据对各类汽车保有量、能源生产使用情况等进行多项式回归预测（R²>=0.7），预测至2030年。然后使用本文建立的化石能源计算方法（图1）计算不同情景下化石能源的消耗情况，方法考虑了多种汽车类型的不同能耗、年里程等，也考虑了输电来源地、线损率等。之后使用温室气体和空气污染协同效应模型（GAINS），根据化石能源消耗更改设定后，评估不同情景下污染物排放情况和PM_2.5浓度。最后根据PM_2.5浓度，使用IMED|HEL模型评估人群的健康效益，计算致病数、过早死亡数、劳动损失等。本研究分别计算了京津冀地区三个省市的环境健康效益，并货币化过早死亡带来的经济影响。

图1. 化石能源消耗计算方法（使用方程4计算情景一的化石能源消耗；使用方程5和6计算情景二的化石能源消耗）

研究结果

图2展示了该地区由于电动汽车发展而引起的化石能源消耗量变化情况。研究发现未来电动汽车，尤其是电动乘用车会呈指数级增长，进而导致道路交通部门直接化石能源消耗量显著降低，同时也引起了电力部门化石能源消耗的略微提高（包括本地发电和电力输入）。电动汽车政策使得京津冀地区在2015年节省了约14％的化石能源消耗，到2030年将节省约33％。河北的效果最为明显，在2015年，电动汽车政策可节省约18％的化石能源消耗，到2030年将节省约37％。

图2. 京津冀地区道路交通部门的化石能源消耗

电动汽车发展将导致本地PM_2.5排放量显著降低，在2030年北京降低约11%，天津约15%，河北约22%。在考虑PM_2.5地区转移的因素后，发现电动汽车政策同样可以带来PM_2.5浓度下降的效果（图3）。根据GAINS模型网格浓度数据，京津冀地区西南部污染最为严重，例如邢台市，而京津冀地区北部PM_2.5浓度最低。如果没有电动汽车的发展，在2015年北京和天津某些地区的年均PM_2.5浓度甚至达到78g/m³。电动汽车政策将降低PM_2.5浓度，尤其是在污染严重的地区。到2030年，北京的年均PM_2.5浓度降低约18.8％，达到37g/m³，天津降低20％达到43g/m³，河北降低19.6％达到35g/m³。

图3. 京津冀地区的PM_2.5浓度

电动汽车政策可能大大降低患病风险。预计PM_2.5将导致大量呼吸系统症状病例（约占总发病率的99％），而河北省约占总发病率的65％，北京占约为19％。电动汽车政策到2030年，将使京津冀地区避免约2350（2029~3903, 95% C.I）万病例，包括1.953（0.831~2.845, 95% C.I）万住院病例。电动汽车政策也可以降低过早死亡人数，电动汽车政策使京津冀地区在2015年避免约3.2（1.1〜6.3, 95％ C.I）千例过早死亡，2030年约4.6（1.5〜9.3,  95％ C.I）千例。河北省的过早死亡人数最多，因而其电动汽车政策的健康效益最为明显。2030年河北可以避免3.5（1.2〜7, 95％ C.I.）千人过早死亡。如果考虑统计生命价值，京津冀地区将在2030年避免201.5（67~403, 95% C.I.）亿人民币的损失，北京约37.8（13~76, 95% C.I.）亿，天津约29.9（10~59，95% C.I.）亿，河北约133.8（45~268，95% C.I.）亿。电动汽车政策将有效避免工作时长损失。由于电动汽车政策，在2030年京津冀地区将避免工作时长损失1.5×10⁷（1.27×10⁷~1.73×10⁷, 95％ C.I）天。河北省相较没有电动汽车政策的情景，将避免约25%的劳动损失，北京和天津约避免24%的劳动损失。

研究结论

电动汽车政策可以为京津冀地区环境和公共健康带来重大利益。政策可以显著减少城市地区的污染物排放，尤其是PM_2.5。PM_2.5浓度高的区域总是位于排放源周围，例如发电厂或城市地区，因此对电动汽车政策更加敏感。河北省PM_2.5本地排放和浓度下降最为明显，因为河北省当前的汽车保有量较低，电动汽车将在未来汽车增长中占很大比例。同时，由于京津冀地区人口密度很高，因此电动汽车的健康效益十分显著。由于河北省人口众多且PM_2.5浓度较高，其病例数、过早死亡数和劳动损失最高，因此河北省环境的改善将使更多的人受益。尽管北京天津的过早死亡数量较低，但由于统计生命价值更高，其带来的经济效益也不容小觑。即使没有电动汽车政策，随着时间的流逝，京津冀地区的PM_2.5浓度也会不断降低，健康益处也会不断增加。但是电动汽车政策可以通过减少化石燃料的使用来加快这一进程。

编辑：马晨恩

排版：张思露 江琴

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