电动汽车与传统汽车排放性对比研究

2024年3月25日发(作者：国产suv10万块钱以内的)

电动汽车与传统汽车排放性对比研究

张 磊，江道灼，许 挺，梁一桥

（浙江大学电气工程学院，浙江杭州 310027）

摘 要：从油耗计算及试验结果两方面入手，对传统燃油汽

车进行排放性分析；结合电动汽车电能传输效率计算，将电

动汽车排放性归算至发电厂侧。对电动汽车与传统汽车的排

放性进行对比研究,阐明了电动汽车的优势。最后对两者的

噪声污染进行比较分析。指出发展电动汽车对改善环境的重

要性。

关键词：电动汽车；传统汽车；排放性；噪声污染；比较

0 引言

汽车工业是我国国民经济的支柱产业。作为最

常见的交通工具，汽车也是人民提高生活水平必不

可少的一部分。然而，近年来随着汽车保有量的迅

速增长，能源枯竭及环境污染等问题也被推到了日

益严重的位置。因此迫切需要一种新型汽车来代替

传统的燃油汽车。

电动汽车是以蓄电池作为动力的新型汽车。第

一辆电动汽车诞生于1881年，但由于蓄电池技术

的限制，发展缓慢。直到20世纪70年代以后，美

国、日本和德国等国家的汽车公司才陆续开发出电

动汽车。“十五”期间，我国电动汽车的关键技术

取得了突破性进展，电动客车已进入小批量运行与

应用

[1]

。它具有低噪声、低排放、综合利用能源等

突出优点，是新世纪汽车工业缓解能源危机和环境

污染的重要途径。电动汽车必将取代传统燃油汽车

成为汽车工业的发展方向。本文将定量比较电动汽

车与传统汽车的排放性。

1 传统汽车排放性

传统汽车运行过程中会产生大量有害气体，不

仅对环境造成巨大压力，而且对人体健康产生危

害。其中主要包括

[2]

：

一氧化碳(CO)，CO是一种无色的有毒气体，

易于血液中的血红蛋白结合，危害中枢神经系统，

轻则头痛、头晕、四肢无力，重则中毒死亡，对人

体造成严重不良影响。

氮氧化物(NO

x

)，NO

x

是一种强烈的腐蚀剂，危

害人体呼吸系统，削弱血液的输氧功能，引起气管

炎、肺炎等。燃油汽车加速行驶时尾气排放激增，

尤以NO

x

排放量最大。

碳氢化物(HC)，HC为汽车尾气中的一类有机

物废气，包含苯、甲苯、二甲苯等有害物质，其中

以苯危害最大。苯是一种致癌物质，可引发人体贫

血、血小板减少、粘膜出血、血癌等疾病。

二氧化硫(SO

2

)，SO

2

为一种无色无味的气体，

危害人体肝、肾、心脏等器官，对呼吸系统有强烈

的刺激作用。另外它还是造成酸雨的重要原因，给

人民生活和国民经济带来巨大损害。

臭氧(O

3

)，O

3

对人体的肝、肺、心脏等都产生

不同程度的不良影响。

此外，传统燃油汽车释放最多的气体便是二氧

化碳(CO

2

)，CO

2

是造成温室效应的主要气体，致使

全球变暖，物种减少，极端天气频发，直接威胁人

类生存。

由于传统汽车种类繁多，各车型排放量参差不

齐，本文为方便起见，对某一典型客车的排放性进

行分析，该车型为上海通用五菱生产的

LZW6381BF微型客车。文献[3] 通过使用均值方

法、统计量方法、标准偏差分析、单因素方差分析、

基于稳健的Z比分数以及控制图分析方法等对该车

型尾气排放量的实验结果如表1所示。

表1 LZW6381BF微型客车排放性试验结果

污染物 实验数据（g/km）

CO 0.394

HC 0.046

NO

x

0.022

CO

2

168.5

由表中数据可得知燃油汽车排放的尾气中二

氧化碳量占了99%以上，同时CO

2

对自然环境影响

巨大。因此下文从汽油燃烧的化学角度分析、核实

该车型的CO

2

排放性。

在工信部发布的各类车型油耗数据库

[4]

中可查

得LZW6381BF微型客车的油耗为8.20L/100km(市

区工况)、6.20L/100km(市郊工况)。

汽油是对分子含C量在5～8的一类烷烃的通

称。汽油标号一般是以正辛烷的含量来标定的，正

辛烷含量越高，汽油的标号越高，汽油分子量在

90～120之间。汽油密度一般为730g/L，93比90

汽油密度略高，97和93基本没区别。则按照化学

方程式：

2C

8

H

18

+25O

2

=16CO

2

+18H

2

O

730g汽油完全燃烧排放的CO

2

质量为

730×(44×16)÷(114×2)=2.254kg

即一升汽油充分燃烧产生2.254kg CO

2

。

根据以上分析，LZW6381BF微型客车的CO

2

排放性为：184.828g/km(市区工况)、139.748g/km(市

郊工况)。表3中的数据符合实际情况。

另外由文献[5]知，以汽油为燃料的汽车燃烧一

升汽油会排放0.295g SO

2

，根据表3可计算出该车

型在该特定工况下的油耗为7.4756L/100km，则其

SO

2

排放性为0.022 g/km。

2 电动汽车排放性

电动汽车以蓄电池为驱动，在运行时几乎

没有尾气排放，直接的废气排放比燃油汽车减

少90%以上。电动汽车消耗电能取代消耗石油，

而现今我国电能大多数仍然来自燃煤发电。因

此，火电厂由此增加的废气排放要归算入电动

汽车的排放性之中。

2.1 电动汽车电能传输效率分析

根据财政部“节能量审核培训教材”资料显示，

电力产能的价值按当年火电发电标准煤耗计算，我

国2006年为0.367kgce/(kW·h)、2007年为

0.357kgce/(kW·h)、2008年为0.349kgce/(kW·h)。其

中kgce为用标准煤表示的能量消耗量，依据国家标

准（GB2589-81）规定，每千克标准煤的热值为29271

千焦（即7000千卡）。因此,取距今最近的2008

年的数据,从能量角度上可计算得火电厂的效率：

3600

0.349×29271

=35.24%

根据《2009中国工业化蓝皮书》，2007年全

国电网输配电线损率为6.97%。

在充放电方面，较为先进的动力锂离子电池充

放电电能转换效率可大于97%，而目前动力电池以

铅酸蓄电池的生产技术最为成熟，该技术充放电电

能量转换效率约为80%左右

[6]

。

因此，电动汽车电能传输效率为

35%×(1?6.97%)×80%=26%

如果采用充放电效率及安全性更高的镍氢电池或

者磷酸铁锂电池，则该效率将提升4个百分点以上。

2.2 电动汽车排放性分析

由于目前市场上电动汽车较少，为方便分析起

见，本文以已推出的车型为例。长城汽车公司推出

一款名为“欧拉II”的新能源电动汽车，该车型百

公里耗电10度。根据上文分析，考虑到火电厂发

电损耗、输电损耗、蓄电池充放电损耗，电动汽车

行驶100km折算到火电厂需要消耗的标准煤数量

为：

10×3600

26%×29271

=4.73(kg)

国家发改委发布的相关文件

[7]

中表示工业锅炉

每燃烧一吨标准煤,就产生二氧化碳（CO

2

）2620公

斤,二氧化硫（SO

2

）8.5公斤,氮氧化物（NO

x

）7.4

公斤。因此燃煤锅炉排放废气已成为大气的主要污

染源之一。

经过废气处理后发电厂向大气排放的CO

2

仍为

2.46kg/kg标准煤，SO

2

为0.006 kg/kg标准煤

[8]

。同

时根据相关资料预测2010年火电厂燃烧排放的

NO

x

为0.0087 kg/kg标准煤

[9]

。

根据以上分析，可计算出电动汽车行驶100km

排放的CO

2

为4.73×2.46=11.6358kg。同理可得SO

2

和NO

x

的排放量，如下表。

表2 “欧拉II”电动汽车排放性计算结果

污染物 计算数据（kg/100km）

CO

2

11.6358

SO

2

0.02838

NO

x

0.041

3 电动汽车与传统汽车排放性对比分析

3.1 电动汽车与传统汽车排放性比较

根据上文对电动汽车和传统燃油汽车各自排

放性的分析计算，可以得出两者之间的排放性对

比。如下表所示：

表3 传统汽车与电动汽车排放性比较

污染物 传统汽车排放电动汽车排放

（kg/100km） （kg/100km）

CO 0.0394 0

HC 0.0046 0

NO

x

0.0022 0.041

CO

2

16.85 11.6358

SO

2

0.0022 0.02838

上述表格中，传统汽车的排放为尾气直接排

放；而电动汽车基本没有尾气，其排放集中体现为

燃煤火电厂对大气的排放。由表可知，电动汽车较

传统汽车而言，向大气排放的有害气体的种类有所

减少，即基本不含CO和HC，而CO和HC正是大

气污染中危害最大的气体成分。对于NO

x

和SO

2

两项，虽然排放量提高了一个数量级，但排放量仍

然比较小。对于两者排放废气中占绝大多数的温室

气体CO

2

，电动汽车明显大幅减少了该气体的排放，

即减少了大约31%的排放量，这对缓解温室效应引

起的全球变暖及气候异常有较大的作用。

3.2 电动汽车在排放性上的优势

从长远发展来看，在有害气体排放上，电动汽

车较传统汽车而言更有以下几点优势：

1．随着充放电效率更高的镍氢电池或者磷酸

铁锂电池逐步进入产业化，电动汽车的效率将更为

提高，单位路程所消耗的电能将会减少，对应的火

电厂废气排放也随之减少。

2．电动汽车对大气的污染集中体现在发电厂

侧，相对于传统汽车的大范围分散污染而言，集中

治理废气效果更加明显。

3．随着火电比重减小，可再生能源（风力、

水力、潮汐能、太阳能等）发电和核能发电比重的

增大，电力产能对大气造成的废气将逐渐减少，进

而电动汽车对环境的间接排放进一步减少。

4．在我国节能减排的政策促进下，火电厂已

采取一系列措施来减少CO

2

的排放，由此电动汽车

的CO

2

排放也随之减少。具体措施有以下几种

[10]

：

a)积极发展IGCC技术，即将固体煤气化、净

化与燃气—蒸汽联合循环发电相结合的一种洁净

煤发电技术。其热效率可超过40％，是国内外公认

的先进煤炭发电和综合利用应用技术，可实现包括

CO

2

在内的燃煤污染物的近零排放。

b)发展燃气—蒸汽联合循环(GTCC)技术。随着

GTCC发电技术的成熟，燃气轮机单机容量和热效

率的提高，燃气轮机发电机组的应用得到了迅猛发

展。它不仅可以作为紧急备用电源和调峰机组，而

且还能承担基本负荷和中间负荷，目前世界上新增

火电装机容量中有1/3采用GTCC机组。

c)提高大机组比重。积极采用60万kW和100

万kW级高参数、高效率、高调节性火电机组。

d)发展超临界机组和超超临界机组。常规高压

和亚临界机组的供电效率在35％左右，而超临界机

组(24.2~28MPa，540~593℃)的供电效率可达40％

以上。

e)发展热电联产，提高能源转换效率。热电联

产可以有效节约能源，减少废气排放。供热运行时

发电标准煤耗可以降到162~231g/(kW·h)，供热标

准煤耗在40~47kg/GJ之间，低于分散安装小锅炉的

煤耗(55~62kg/GJ)，有显著的节能效果。

3.3 电动汽车与传统汽车的噪声污染比较

除了有害气体对环境造成压力，汽车的噪声污

染也不容忽视。传统汽车产生的噪声有很多种，包

括轮胎噪声、传动机噪声、制动噪声、车体噪声等。

据统计，大型客车的噪声在70-75dB之间，小型汽

车在70dB左右，交通道上的噪声基本都在70dB以

上，已成为城市主要噪声污染源之一。当噪声超过

一定标准时，人们会出现头晕、头痛、耳鸣、烦躁、

恶心等不良反应，严重影响人民生活、工作及身心

健康。

与传统汽车相比，电动汽车没有气缸和复杂的

传动机构，其噪声只包括少量的电磁噪声和机械噪

声，通常降低了10-15dB。结合对电动汽车噪声的

试验

[11]

，可得到两者噪声比较结果，如表4所示

[12]

。

表4 传统汽车与电动汽车噪声比较

汽车行驶状态燃油汽车 电动汽车

车外车内 车外 车内

匀速35

67 73 66 66

匀速50 69 70 66 70

加速35 75 81 66 72

加速50 72 76 66 71

从表中数据可以看出电动汽车是降低道路交

通噪声的有效途径。

4 结论

综上所述，电动汽车与传统燃油汽车相比，在

排放性方面有极大的改观，对大气的污染集中体现

在发电厂侧，同时随着发电厂各种减排措施的施

行，大幅度减少了CO

2

的排放，更有利地缓解了温

室效应的恶化。另外，电动汽车在行驶时发出的噪

声也有所减小，为营造良好的道路环境起到巨大的

作用。电动汽车取代传统汽车将是汽车工业发展的

必然趋势。

致谢

作者感谢导师江道灼教授在学术上的谆谆教

诲和生活中无微不至的关怀；感谢梁一桥教授对本

文的指导和建议；感谢许挺帮助完善文中数据及提

供各种必要的信息；感谢实验室各位老师、同学们

营造了温馨、严谨的学术氛围。

参考文献：

[1] 吴光强. 汽车理论[M]. 北京：人民交通出版社，2007：288

[2] 郝汝林. 汽车排放污染物的产生及有效治理措施[J]. 轻型汽车技

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[3] 覃书勇. 轻型汽车排放试验对比试验结果的分析[J]. 装备制造技

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[4] 中华人民共和国工业与信息化部轻型汽车油耗查询

:8090/datainfo/miit/，2010.6.20

[5] 郭文双，申金升，徐一飞.电动汽车与燃油汽车的环境指标比较[J].

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[6] 电动汽车发展与比较

/zh-cn/news_04_, 2010.6.25

[7] 发改委文件：《节能中长期专项规划》发改环资[2004]2505号

/2006/jiaotongjj/07jiaotjnw/zhengcefg/guojiaz

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[8] 代百乾，张忠孝，王婧，何翔，陈国艳.我国火力发电节煤和CO2

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[11] 张春香，焦仁普，王再宙. 纯电动汽车用电动机系统噪声频谱特性

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[12] 魏丹．刘莘昱. 电动汽车环境效益比较分析研究[J]. 河南电力.

2009,(4):6

作者简介：

张磊（1984-），男，浙江宁波人,汉族,硕士研究生，主要

研究方向为电力系统自动化，电力系统仿真研究。Email：

dqgczl@

江道灼（1960-），男，福建福州人,汉族,教授，主要研究

方向是交直流电力系统运行与控制技术、电力电子及柔性交

流输电应用技术、电力系统现场智能测控技术及配电网自动

化技术等。Email：dzjiang@

许挺（1981-），男，浙江杭州人，汉族，硕士研究生，主

要研究方向为电力电子技术在电力系统中的应用。Email：

xuting@

梁一桥（1963-），男，浙江温州人，汉族，教授，长期从

事交直流电力系统运行与控制技术、电力电子及柔性交流输

电应用技术等领域的研究。Email：yiqiaol@