电动车的这些顾虑
你也有吗？
交通领域碳减排是实现1.5℃温升目标的关键之一，而汽车电动化是交通领域碳减排的最重要手段。为如期实现1.5℃温升目标，我们预计2030年电动汽车占全球乘用车新销量的比重需要达到35%-75%，2040-2050年超过75%。
世界各地各级的决策者都意识到了这一点。他们投资于必要的基础设施，为消费者提供经济激励，并推动汽车制造商生产和销售更多更好的电动车型。在这些政策的发力下，车企越来越多的电动车型推向市场，产量越来越大，普通消费者对电动车的青睐也越来越大。
不过，不少消费者对电动汽车仍存在一些疑虑和顾虑。这些疑虑和担忧大多来自对电动汽车的无知。本文将从续驶里程、充电时间、公共充电桩数量、环境影响和成本五个方面对电动汽车进行科学介绍，为消费者答疑解惑。
首先我们来看一个小动画，看看消费者对电动车有哪些顾虑？
顾虑一：续航里程不够？
对于电动汽车的续驶里程，一直有不少消费者心存疑虑。2019 年对美国消费者进行的一项调查发现，超过 50% 的受访者将续航里程问题列为他们对购买电动汽车犹豫不决的原因之一。
随着长续航电动车型的推出和公共充电基础设施的加强60伏电动车需要充多长时间，消费者对续航里程的担忧逐渐减少。对车主实际出行行为的数据分析表明，目前市面上的电动车型充满电后可以满足大部分车主的日均行驶里程需求。
图1 美国和德国车主典型电动汽车的续驶里程和日均行驶里程分布（数据来源：美国2017年数据，德国2017年ät数据（Öko分析）和ADAC）
让我们以美国和德国为例。上图中红色和棕色的柱子分别代表美国和德国车主日均行驶里程的分布。例如，24%的德系车主和15%的美系车主日均行驶里程在10公里以下，20%的德系车主和17%的美系车主在10-20公里之间。图中横向箭头为特斯拉Model 3、日产聆风e+、大众e-Golf等三款欧美市场代表性电动车型的续航里程。完整的箭头表示新车的续航里程，而深色部分代表8年保修期内需要更换或维修电池的续驶里程（约占新车续驶里程的70%）。最新测试数据显示，新型电动汽车使用的锂离子电池可使车辆行驶的里程远超质保期（160万公里），甚至超过典型车辆直至报废的累计行驶里程。
大众e-Golf的续驶里程比较低，只有200公里，但也能满足96%德系和美系车主的日均行驶里程需求。即使电池衰减到需要通过保修更换的地步，其续驶里程仍能满足93%的美德车主的日均行驶里程要求。电池容量更高的日产聆风e+和特斯拉Model 3可以满足几乎所有车主的日均里程需求。
89%的德国车主和87%的美国车主日均行驶里程不足100km，是大众e-Golf、日产聆风e+和特斯拉model 3的两倍、三倍和四倍分别。
当然，图中的日均里程数是平均值，车主某一天的里程需求可能会超过平均值。这就引出了第二个和第三个典型的问题，即充电时间和公共充电基础设施的分布。
疑虑二：充电时间过长？
对 EV 性能的另一个普遍关注是充电时间的长短。
充电时间取决于充电功率。充电功率越高，充电时间越短。功率是电压和电流的函数，能量传输在更高的电压和更低的电流下更有效。电动汽车可以在不同瓦数的电路上充电，电路的类型和车辆可以接受的最大功率决定了充电需要多长时间。
简单来说，电动汽车的充电方式可以根据充电速度和充电接口类型分为三类：
» AC 慢速充电。使用来自电网的交流电以较低瓦数（在美国最高 2.4 kW，在欧洲最高 3.7 kW）充电，120 伏 20 安培（美国）或 230 伏 16 安培（欧洲）电路就足够了，这是类似的给微波炉、吹风机等使用相同的电路。这种充电方法在美国通常称为 Level 1 充电，使用标准插头。
» 交流快速充电。以 7.2 kW（美国）到 7.4 kW（欧洲）的交流电充电需要 240 伏 30 安培分相（美国）或 230 伏 32 安培（欧洲）电路，与热水器或火炉相同。在采用400伏32安三相电路的欧洲房屋中，充电功率可达22千瓦。这种充电方式在美国被称为Level 2充电，需要特殊的插头。在欧洲，这种充电点被称为快速家庭充电点（住宅）或普通充电点（公共场所）。
» 直流快充/超级快充。采用直流充电，功率为50-100千瓦，最新的充电桩设计甚至可以将充电功率提升至350千瓦。当然，这需要电动汽车具备接受这种大功率充电的能力。这种充电方式在美国被称为Level 3 ，其电压和电流要求不同于我们在住宅或商业建筑中可以找到的任何电路。我们可以把Level 3充电桩想象成智能手机中的AC-DC转换器，将电网的交流电转换为与电池兼容的直流电，但Level 3充电桩的电压和电流要求是智能手机的 AC-DC 转换是设备的 20,000 倍。
此外，我们还可以根据位置对充电桩进行分类。慢速充电桩（Level 1和功率较低的Level 2）可以接入大部分住宅或商业楼宇的供电网络，车主可以在家中和工作场所充电。快速充电桩（Level 3及更高功率的Level 2）需要专用的供电网络，通常价格较高，因此在高速公路服务区、商场、停车场等人流量集中的公共场所更为常见。在这些公共场所，快充桩比慢充桩更实用。
电动汽车电池容量以千瓦时衡量。将电池充满所需的时间主要（但不完全）取决于充电功率和电池容量。使用相同充电器时，续航里程更长的电动汽车通常需要更长的时间才能充满电。下表为三种典型电动汽车在不同充电功率下的充电时间：
当然，车主们并不关心电池容量。他们真正关心的是续驶里程，即在一定的充电时间内能够获得多少续驶里程。其实这不能简单计算，因为电动汽车的百公里耗电量会随着行驶条件的不同而不同。在图2中，我们测算一辆实际道路行驶里程为300公里，百公里耗电量为17kWh/100公里的电动汽车，通过不同类型的充电桩充电不同时长后，可以获得的续航里程。
图2 不同类型充电桩充电不同时长后电动汽车的续驶里程
图中最长的柱子是300公里，因为这款车型的续航里程只有300公里，但是如果换成续航里程更长的电动车型，柱子还可以继续加长。比如换成实际公路续航里程429公里的特斯拉Model 3，在午休时间的一个小时内，使用100千瓦直流超级快充，几乎可以将电池充满，获得400+的续航里程。里程。
综上所述，如果车主和大多数人一样，经常把车停在家里或上班，平均每天行驶里程不到200公里，那么家里或上班的交流慢充桩可以整夜或白天充电可以满足其日常驾驶需求。如果某天需要进行超里程的长途出行，可以选择在公共充电桩充电。即使是最低功率的快充桩，他也能在一个小时内获得100多公里的续航。续航里程，如果使用功率更大的快充桩，一个小时就可以充满。
关注点三：公共充电桩太少？
AAA 的一项新调查发现，美国消费者对充电基础设施可用性的担忧与他们对续航里程的担忧一样，但两者都低于两年前接受调查时的水平。在美国和欧洲，公共充电基础设施的数量继续快速增长。
如图3所示，从2015年到2019年，欧洲的公共充电桩数量从6.7万个增加到21.1万个，美国的公共充电桩数量也从3.2万个增加到7.7万个。
图3 2015-2019年美国和欧洲公共充电桩发展情况
随着国家和各级政府不断加大对充电基础设施建设的支持力度，未来公共充电桩的数量将继续以较快的速度增长。欧盟委员会呼吁到 2025 年底安装 100 万个充电点。美国总统拜登在竞选期间承诺在全国范围内建立一个由 50 万个公共充电桩组成的充电网络。欧盟成员国和美国多个州都在加强对充电基础设施建设的支持。例如，纽约州近期承诺投资7.5亿美元建设充电技术设施；加州已批准近4.5亿美元资金安装4万个充电站。桩; 德国计划到2030年将其公共充电桩的数量增加到100万个，并计划到2023年底投资30亿欧元用于充电基础设施网络建设。此外，伦敦金融城等市级政府，还承诺为充电基础设施提供财政支持。除了资金支持，在建筑规范中明确提出充电停车位比例要求，也是推动充电基础设施网络建设的重要途径。
在评估公共充电桩数量是否充足时，还需要关注私人充电桩的可用性。在欧美，大部分车主都可以在家中或工作场所充电。2018年加州一项针对车主的调查显示，85%的车主经常使用家用充电桩进行充电，只有11%的车主完全依赖公共充电桩。德国的一项调查也发现，92%的私家车主都拥有私人停车场，而这些私人停车场要么配备了私人充电桩，要么具备配备私人充电桩的能力。
综上所述，电动汽车车主有充分的理由对公共充电基础设施的可用性充满信心（当然这部分受到居住地的影响，因为公共充电桩在地理上分布不均匀）。未来，随着电动汽车销量的增加，公共充电桩的需求量也会增加。政府需要落实充电基础设施建设规划，加大公共和民间对充电基础设施建设的投入，不断提高公共充电的便利性。
关注点四：假环保？
有人质疑，电动车的碳排放水平并不低于传统燃油车，这是假环保。有两个常见的原因。一是电池的生产非常耗能，二是发电过程的碳排放量高于内燃机燃烧汽油和柴油产生的碳排放量。第一个理由在理论上是正确的，但对碳排放总量的影响并没有很多人想象的那么高；第二个理由是完全错误的。
以典型的石墨锂离子电池为例，其制造过程的温室气体排放量在65至100公斤CO2e/kWh之间，具体取决于当地电网的清洁程度。总体而言，生产一辆传统燃油乘用车排放约7吨CO2e，而生产一辆电池容量为45千瓦时的电动乘用车排放约10-12吨CO2e。也就是说，电动车在制造过程中的碳排放量是传统燃油车的1.5倍左右。这种差异主要来自电池制造过程中的排放，包括采矿和原材料加工过程中的排放。
虽然电动汽车在制造过程中的碳排放量较高，但其在使用过程中的碳排放量低于传统燃油车。这主要是由于电动机的效率更高，与内燃机的 30% 相比，电动机的效率约为 80%，而且电动汽车在制动时也可以回收能量。因此，行驶同样的距离，电动车所需的能量远低于传统燃油车。在欧洲，e-golf和雪佛兰Bolt这两款典型的电动车型百公里耗电约20度电（计入充电损耗），对应百公里油耗为2.3升。高配燃油车型平均百公里油耗高达7升。
因此，使用中的电动汽车的排放优势很快就会超过其生产的排放劣势，具体取决于当地电网的清洁程度。在欧洲，大约 18,000 公里（1-2 年）；在美国，大约 20,000 公里。在整个生命周期中60伏电动车需要充多长时间，美国电动车的碳排放量约为传统燃油车的一半，欧洲仅为三分之一。
图 4 比较了电动汽车和传统燃油汽车的生命周期碳排放量，单位为克二氧化碳当量/公里。图中仅显示了欧美地区的结果，但即使在电网结构以煤炭为主的中国和印度，电动汽车的碳排放量仍低于传统汽油车。
图4 电动汽车与传统燃油汽车全生命周期碳排放
可以预见，未来电池技术将不断进步。随着电池制造效率的提高、电芯化学的不断进步以及低碳能源在制造过程中的充分应用，到2030年，电池制造过程中的碳排放量将减少三分之一。如果将电池的回收也考虑在内，电池的碳排放量将进一步减少。
顾虑五：成本太高？
电动汽车的价格仍然高于同级别的传统燃油汽车。根据我们的分析，随着电池成本的持续下降，电动汽车有望在未来几年内实现与传统汽油车的制造成本持平。
但在购置补贴、减税等财税优惠政策的影响下，电动汽车的实际购置成本已接近甚至低于传统燃油车。更重要的是，汽车的总拥有成本不仅包括购置成本，还包括燃料成本和维护成本，而电动汽车在燃料成本和维护成本方面较传统燃油车具有明显优势。即使不考虑购置补贴和税收减免，电动车也可以在几年内实现与传统燃油车的全生命周期成本持平。
例如。在四个欧洲国家（西班牙、意大利、法国和德国），消费者在 2020 年购买了大众 e-，这要归功于对电动汽车的大量财政激励（作为为应对 COVID-19 大流行而推出的经济复苏激励措施的一部分）。一辆高尔夫的成本已经低于购买同级别的汽油车。随着持有时间的增加，大众e-Golf在燃油成本和维护成本方面的优势越来越大。持有10年，消费者最多可节省8000欧元的成本，尤其是在电价非常低的法国。
图 5 根据 2018 年的数据评估了美国消费者拥有电动汽车与传统汽油汽车的成本。可以看到，到2025年，无论是轿车、SUV还是轿车，续驶里程在150-250公里的电动汽车全生命周期拥有成本已经低于传统燃油汽车。此外，2020年10月发布的最新报告显示，在美国，电动汽车全生命周期的拥有成本比汽油车低6000-10000美元，这主要是由于成本电动汽车在燃料成本和维护成本方面。优势。据统计，电动汽车的燃油成本比汽油车低60%，维修费用仅为汽油车的一半。
图5 美国消费者电动车和传统燃油车的拥有成本
参考
本文基于ICCT制作发布
“你知道的电动汽车不是真的”知识卡重写。
中文编译：李树阳、崔红阳