CN110162859B

CN110162859B - 一种电动车二氧化碳减排量估算方法

Info

Publication number: CN110162859B
Application number: CN201910401157.8A
Authority: CN
Inventors: 宋志忠; 栾捷; 韩璐羽; 毛建伟; 李波; 李梁; 汪宏华; 李成
Original assignee: State Grid Zhejiang Electric Vehicle Service Co Ltd
Current assignee: State Grid Zhejiang Electric Vehicle Service Co Ltd
Priority date: 2019-05-14
Filing date: 2019-05-14
Publication date: 2022-12-13
Anticipated expiration: 2039-05-14
Also published as: CN110162859A

Abstract

本发明公开了一种电动车二氧化碳减排量估算方法，属于电动汽车技术领域。现有的电动车二氧化碳减排估算方法，无法直接体现不同车辆二氧化碳减排量；无法区分电能的来源，导致计算的二氧化碳减排量不准确。本发明根据电动汽车每百公里耗电量以及对比同车型的燃油车每百公里油耗，结合销量加权计算电动汽车燃油替代率，将电动汽车充电量代入转换得到等效燃油替代量。本发明提供一种基于实时充电数据，并对不同来源的电能进行区分，进而能够准确计算出某一或某车型或某区域电动汽车二氧化碳减排量，满足不同用户群获知相应电动汽车二氧化碳减排量的需求，利于电动车推广。

Description

一种电动车二氧化碳减排量估算方法

技术领域

本发明涉及一种电动车二氧化碳减排量估算方法，属于电动汽车技术领域。

背景技术

传统的电动汽车二氧化碳减排估算一般采用抽样法或平均值法，计算总的二氧化碳减排量，但是电动汽车根据其应用领域可分为：乘用车、公交车、商用车等，不同车型其耗电量差异较大，即使同一车型，不同的使用状况，其二氧化碳减排量也不相同。

现有的二氧化碳减排估算方法只能计算总的二氧化碳减排量，无法根据具体的电动汽车单独计算二氧化碳减排量，不能直接体现某一或某车型或某区域电动汽车二氧化碳减排量，无法满足不同用户群获知相应电动汽车二氧化碳减排量的需求。

由于国内电能来源比较复杂，有水电、火电，不同时间段的电能来源比例也不同，水电清洁度较高，二氧化碳减排量较大，火电二氧化碳减排量较少，因此电动汽车使用不同种类的电能，其二氧化碳减排量也不同。并且社会上存在一种质疑认为电动汽车既是烧煤汽车，因此在碳排放上与传统燃油车相比并无优势，这是基于电动汽车电能完全来自于火电这一假设而言的。因此如果不准确区分电能的来源，将导致计算的二氧化碳减排量不准确。

进一步，传统的电动汽车二氧化碳减排量计算方法无法实时得到动态的二氧化碳减排量，不利于向大众直观展示电动汽车的二氧化碳减排量，不利于电动汽车推广。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种基于实时充电数据，能够对不同电能来源进行区分，并且能够计算某一或某车型或某区域电动汽车二氧化碳减排量的计算准确、利于电动车推广的电动车二氧化碳减排量估算方法。

本发明的另一目的在于提供一种根据实时更新的充电数据，提供一种能够实时展示某一或某车型或某区域电动汽车二氧化碳减排量的电动车二氧化碳减排量估算方法。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：

一种电动车二氧化碳减排量估算方法，包括以下步骤：

第一步，根据设定的采样周期实时获取充电数据

所述充电数据即调度接入数据包括：某一或某车型或某区域电动汽车的充电量以及电能来源数据；

第二步，计算某一或某车型或某区域电动汽车的等效燃油替代量

根据电动汽车每百公里耗电量以及对比同车型的燃油车每百公里油耗，结合销量加权计算相应电动汽车燃油替代率，将相应电动汽车充电量代入转换得到等效燃油替代量；根据等效燃油替代量计算出该电动汽车的等效二氧化碳排放量；

第三步，根据调度接入数据计算出充电时段当前采样周期电能来源中火电占比θ；

第四步，根据某一或某车型或某区域电动汽车充电电量以及充电时段实时电能来源比例计算出相应电动汽车的发电二氧化碳排放量；

第五步，根据电动汽车等效二氧化碳排放量和发电二氧化碳排放量数据得出某一或某车型或某区域电动汽车在某一采样周期内的二氧化碳减排量。

本发明提供一种基于实时充电数据，并对不同来源的电能进行区分，进而能够准确计算出某一或某车型或某区域电动汽车二氧化碳减排量，满足不同用户群获知相应电动汽车二氧化碳减排量的需求，利于电动车推广。

充电量作为电动汽车运营企业的核心运营数据，也是电动汽车行业发展的核心指标，主要体现在：

1)电动汽车作为整个将电能从生产到传输再到消费的完整链条，由于充电设施输出的电量＝电动汽车输入的电量＝电动汽车消耗的能量，充电量是将充电设施和电动汽车紧密联系在一起纽带。

2)电动汽车推广水平，最终还需要从电动汽车真正的使用频率和应用范围的提高上来体现，而与电动汽车使用直接关联的指标就是电动汽车充电量，它能直接反映电动汽车真实运行使用情况。

3)与政府、车企、社会运营商相比，国网公司负责归口统的充电量准确、全面、实时性高，为数据的细分处理提供了可能性。

因此，本发明以电动汽车充电量作为输入数据。

作为优选技术措施，还包括第六步，对某一或某车型或某区域电动汽车在不同采样周期内的二氧化碳减排量进行实时展示；所述采样周期的单位为秒或分或时或日或月或季度或年，本领域人员可根据实际需要选择数据采集周期。

本发明提供有效技术手段，对充电数据进行整合、归类，计算出不同电动汽车在实时二氧化碳减排量，并能够根据实时更新的充电数据，进行实时、动态展示，利于向大众直观展示电动车的二氧化碳减排量，利于电动车推广，方案简单实用，方案切实可。

作为优选技术措施，把某一辆电动汽车在某一时间段内的二氧化碳减排量累积，能够得到某一辆电动汽车在某一时间段总的二氧化碳减排量；把某一区域内的电动汽车在某一采样周期内的二氧化碳减排量累积，能够得到某一区域内的电动汽车在某一采样周期内总的二氧化碳减排量；把某一区域内的电动汽车在某一时间段内的二氧化碳减排量累积，能够得到某一区域内的电动汽车在某时间段内总的二氧化碳减排量；把若干区域内的电动汽车在某时间段内的二氧化碳减排量累积，能够得到若干区域内的电动汽车在某时间段内总的二氧化碳减排量。本领域技术人员可根据具体需要计算相应时间段内、相应区域内电动汽车总的二氧化碳减排量，满足各类用户需求，进而进行实时、动态展示若干区域内电动汽车总的二氧化碳减排量，利于向大众直观展示电动车的二氧化碳减排量，利于电动车推广，方案简单实用，方案切实可。

作为优选技术措施，根据电动汽车的应用车型不同，电动汽车分为乘用车、公交车、商用车。当前电动车应用车型较多，不同的车型的对应的燃油车也不同，乘用电动车对应的燃油车一般是使用汽油，电动公交车对应的燃油车一般是使用柴油，导致计算二氧化碳减排量的参照标准不同，因此根据电动汽车的车型进行区分，便于后续准确计算。

作为优选技术措施，所述火电包括燃煤、燃气、燃油电厂制造的电能。

作为优选技术措施，

所述火电占比θ的计算公式如下：

根据电网数据采样间隔ΔT刷新，全天共有

个采样周期

在任意一个采样周期中，计算公式如下：

某采样周期电能来源中火电占比θ：

式中：

L——采样周期内全社会发电功率(含外来电)；

L₁——火电发电功率；

L′_n——第n条外来输电功率；

θ′_n——第n条外来输电中火电占比。

作为优选技术措施，

所述某一或某车型或某区域电动汽车等效燃油替代量Q的计算方法为：

n表示某一或某车型或某区域电动汽车

式中：

C_n——某一或某车型或某区域电动汽车在某一采样周期内的充电电量，kwh；

EFC_n——同车型电动汽车油电转换率，L/kwh；

f_n——与该电动汽车同车型燃油汽车百公里油耗，L/100km；

e_n——同车型电动汽车百公里耗电量，kwh/100km。

由于电动汽车推广尚处于起步阶段，电动汽车市场占用率远远小于燃油车，因此在计算燃油替代时应选择与电动汽车大小、功能相近的燃油车作为计算替代率的对象。

目前电动汽车主要应用车型为电动乘用车车型和重型商用车车型，其中乘用车是指《汽车和挂车类型的术语和定义》(GB/T 3730.1-2001)第2.1.1.1款至第2.1.1.10款规定的、最大设计总质量不超过3500千克的车辆。重型商用车目前主要是客车车型，2016年，新能源客车占客车市场比重达23.86％，而公交车在新能源客车细分市场的销量结构占比高达81％，成为新能源客车市场的核心力量。且乘用车市场基本采用汽油发动机，重型商用车市场基本采用柴油发动机，因此将电动汽车分为乘用车组和重型商用车组分别进行计算，最终通过加权平均综合确定。

作为优选技术措施，

某一车型燃油汽车CO2排放量计算公式：

CO_2n＝Q_n×ρ_gm×P_m

CO_2n——燃烧等效的燃油二氧化碳排放量，

ρ_gm——20℃下的燃油密度；

P_m——燃油碳氢质量比。

作为优选技术措施，某一或某车型或某区域电动汽车充电量对应的发电二氧化碳排放量计算公式为：

CO₂₃——发电二氧化碳排放量；

η₁——电网线路损耗率；

η₂——充电损耗率；

p_co2——浙江省火电CO2基准排放强度；

C_n——某一或某车型或某区域电动汽车某一采样周期内充电电量；

θ——当前采样周期电能来源中火电占比；

某一或某车型或某区域电动汽车二氧化碳减排节约计算公式为：

ΔCO₂＝CO_2n-CO₂₃

根据等效的燃油汽车二氧化碳排放量和发电二氧化碳排放量得出某一或某车型或某区域电动汽车在某一采样周期内二氧化碳减排量；进而根据需要，能够计算出总的二氧化碳减排量。

作为优选技术措施，某一或某车型或某区域电动汽车充电量对应的发电二氧化碳排放量即电动汽车消耗的电能碳排放量计算公式为：

式中：

CO₂₃——发电二氧化碳排放量；

η₁——电网线路损耗率；

OM——区域电网基准线排放因子；

ΔCO₂＝CO_2n-CO₂₃′

根据等效的燃油汽车二氧化碳排放量和发电二氧化碳排放量得出某一或某车型或某区域电动汽车在某一采样周期内二氧化碳减排量；进而根据需要，能够计算出总的二氧化碳减排量

本发明提供了一种客观、真实、反映电动车二氧化碳减排量的估算方法，既有利于政府制定政策、决策规划的科学性，前瞻性，也可以为运营商及车企分析行业趋势、制定商业策略、谋求互利合作提供参考。

本发明作为一种估算方法，将之前离散的数据有机结合起来，综合体现电动汽车行业电动车二氧化碳减排量，为地区间、行业间的横向比较与量化评价提供数据支撑，也为同一地区、同一行业进行纵向分析和趋势预测提供数据参考。

本发明用简明直接的方式向民众展示电动汽车节能减排效果，使电动汽车绿色、节能、环保的特点深入人心。化解“充电焦虑”与“里程焦虑”等阻碍电动汽车推广的顾虑，从而促进电动汽车的宣传推广工作，增强政府、行业、大众对电动汽车发展的信心。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

附图说明

图1为本发明电动汽车二氧化碳量减排示图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

相反，本发明涵盖任何由权利要求定义的在本发明的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。进一步，为了使公众对本发明有更好的了解，在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本车型技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本发明。

本发明一种电动车二氧化碳减排量估算方法应用实施例，由于燃油汽车尾气排放的碳来源于燃油中的碳，因此采用碳平衡法确定碳排放量。根据某区域某时间段内电动汽车每百公里耗电量以及对比燃油车型每百公里油耗，结合销量加权计算电动汽车燃油替代率，将电动汽车充电量代入转换得到等效燃油替代量。所述电动汽车分为乘用电动汽车、电动公交车；进而分别计算出乘用电动汽车燃油替代率、电动公交车燃油替代率。根据乘用电动汽车燃油替代量、电动公交车燃油替代量计算出等效的燃油汽车二氧化碳排放量。计算出采样周期电能来源中火电占比θ，所述火电包括燃煤、燃气、燃油电厂。根据某区域某时间段内电动汽车充电电量以及充电时段实时电能来源比例计算出发电产生的二氧化碳排放量。根据等效的燃油汽车二氧化碳排放量和电动汽车消耗等同的电能产生的二氧化碳排放量，计算出电动汽车二氧化碳减排量。

所述等效燃油替代量Q的计算方法为：

式中：

C——某区域某时间段内的充电电量，kwh；

EFC——油电转换率，L/kwh；

f——同类燃油汽车百公里油耗，L/100km；

e——电动汽车百公里耗电量，kwh/100km。

本发明对等效燃油替代量进行公式化计算，进而根据公式模型可转换为数字、曲线、图形的形式，能够克服背景技术中缺陷，公式化计算能够直观、简洁、清晰地反映燃油替代量，进而可以深度整合现有数据，挖掘平台潜力，直观反映电动汽车发展水平及趋势，为电动汽车发展模式由单纯数量上的简单积累转向效率上的提高奠定数据支撑。

根据经验可知：

乘用电动车同类燃油汽车百公里油耗：f₁＝6.56，

电动公交车同类燃油汽车百公里油耗：f₂＝40，

乘用电动车电动汽车百公里耗电量：e₁＝17，

电动公交车电动汽车百公里耗电量：e₂＝90，

乘用电动汽车油电转换率：

电动公交车油电转换率：

总燃油替代量：

式中：Q₁为等效的乘用电动车燃油替代量，Q₂为等效的电动公交车燃油替代量，C₁为某区域某时间段内乘用电动车充电电量；C₂为某区域某时间段内电动公交车充电电量。

目前电动汽车主要应用领域为电动乘用车领域和重型商用车领域，其中乘用车是指《汽车和挂车类型的术语和定义》(GB/T 3730.1-2001)第2.1.1.1款至第2.1.1.10款规定的、最大设计总质量不超过3500千克的车辆。重型商用车目前主要是客车领域，2016年，新能源客车占客车市场比重达23.86％，而公交车在新能源客车细分市场的销量结构占比高达81％，成为新能源客车市场的核心力量。且乘用车市场基本采用汽油发动机，重型商用车市场基本采用柴油发动机，因此将电动汽车分为乘用车组和重型商用车组分别进行计算，最终通过加权平均综合确定。

按下列公式计算等效燃油汽车CO2排放量：

a)燃烧等效汽油的二氧化碳排放量：(每百公里co2排放量)

b)燃烧等效柴油的二氧化碳排放量：

式中：

CO2——二氧化碳排放量，kg；

CO₂₁——燃烧等效的汽油的二氧化碳排放量，

CO₂₁——燃烧等效的柴油的二氧化碳排放量，

C₁——电动乘用车充电电量，kwh；

C₂——电动公交车充电电量，kwh；

ρg——20℃(293.15K)下的燃料密度，kg/L，

ρg₁——20℃(293.15K)下的汽油密度，0.745kg/L＝745g/L，

ρg₂——20℃(293.15K)下的柴油密度，0.83kg/L＝830g/L。

本发明对等效燃油汽车二氧化碳排量进行公式化计算，进而根据公式模型可转换为数字、曲线、图形的形式，能够克服背景技术中缺陷，公式化计算能够直观、简洁、清晰地反映燃油汽车二氧化碳排量，进而可以深度整合现有数据，挖掘平台潜力，直观反映电动汽车发展水平及趋势，为电动汽车发展模式由单纯数量上的简单积累转向效率上的提高奠定数据支撑。

θ的取值：

根据电网数据采样间隔ΔT刷新，全天共有

个采样周期

在任意一个采样周期中，计算公式如下：

式中：

L——采样周期内全社会发电功率，其包括外来电；

L＝浙江省内发电功率+省外发电功率

L₁——浙江省火电发电功率；

L′_n——第n条浙江省外来输电功率；

θ′_n——第n条浙江省外来输电中火电占比，目前可按0计。

电动汽车消耗的电能碳排放的计算方法为：

式中：

C——电动汽车充电电量，kwh；

CO₂₃——发电二氧化碳排放量，kg；

η₁——电网线路损耗率；

OM——区域电网基准线排放因子，kgCO2/kWh。

本发明一种计算二氧化碳减排量具体实施例：

二氧化碳减排量计算结果

乘用电动汽车二氧化碳减排量＝等效乘用车二氧化碳排放量-电动汽车发电碳排放量：

电动公交二氧化碳减排量＝等效公交车二氧化碳排放量-电动汽车发电碳排放量：

C——电动汽车充电电量，kwh；

CO₂——发电二氧化碳排放量，g；

η₁——电网线路损耗率，取4.19％；

计算该采样周期内某区域电动汽车总二氧化碳减排量

ΔCO₂＝0.1696C₁+0.3028C₂。

本发明根据等效的燃油汽车二氧化碳排放量和发电二氧化碳排放量得出电动汽车二氧化碳减排量：

1.提供了一种客观、真实、反映电动车二氧化碳减排量的估算方法，既有利于政府制定政策、决策规划的科学性，前瞻性，也可以为运营商及车企分析行业趋势、制定商业策略、谋求互利合作提供参考。

2.作为一种估算方法，将之前离散的数据有机结合起来，综合体现电动汽车行业电动车二氧化碳减排量，为地区间、行业间的横向比较与量化评价提供数据支撑，也为同一地区、同一行业进行纵向分析和趋势预测提供数据参考。

3.用简明直接的方式向民众展示电动汽车节能减排效果，使电动汽车绿色、节能、环保的特点深入人心。化解“充电焦虑”与“里程焦虑”等阻碍电动汽车推广的顾虑，从而促进电动汽车的宣传推广工作，增强政府、行业、大众对电动汽车发展的信心。

本发明另一种计算二氧化碳减排量具体实施例：

二氧化碳减排量计算结果

乘用电动汽车二氧化碳减排量＝等效乘用车二氧化碳排放量—电动汽车发电碳排放

电动公交二氧化碳减排量＝等效公交车二氧化碳排放量—电动汽车发电碳排放量：

C——电动汽车充电电量，kwh；

CO₂——发电二氧化碳排放量，g；

η₁——电网线路损耗率(取4.19％)；

η₂——充电损耗率(取5％)；

p_co2——浙江省火电CO2基准排放强度，(g/kWh)；(取

)。

计算该采样周期内某区域电动汽车总二氧化碳减排量：

ΔCO₂＝CO₂₁+CO₂₂-CO₂₃′

＝173.084C₁+306.334C₂。

相比第一种二氧化碳减排量计算模型，增加了充电损耗率以及基准排放强度等变量，使得本发明计算结果更为准确可靠，用户可根据实际情况进行选择。

应用本发明对浙江省电动汽车二氧化碳减排量进行分析

根据建立的数学模型计算，电动汽车每消耗1kwh电量所带来的节能环保效益如下表所示：

	乘用车	公交车
			燃油替代(升)	0.438	0.444
二氧化碳减排(千克)	0.1696	0.3028

根据上述定义，日均全省电动汽车的使用实现了燃油替代219752升，相当于1382桶燃油，减排二氧化碳129吨。

直观反映电动汽车发展现状形势

二氧化碳减排量反映电动汽车使用所替代的燃油量，根据各地市及全省电动汽车每日、每月、季度二氧化碳减排量绘制曲线，可以比较分析不同地区、不同车型、不同充电场所发展现状，并且可以通过同一地区不同阶段减排量进行纵向比较得到同比及环比增长，从而判断当地电动汽车发展趋势。

电动汽车应用带来的二氧化碳减排效益

如何使工业生产和消费者改变自身的生产和生活方式来减少温室气体排放，抑制气候变化，已经成为整个人类社会越来越关注的问题。

社会上存在一种质疑认为电动汽车既是烧煤汽车，因此在碳排放上与传统燃油车相比并无优势，但这是基于电动汽车电能完全来自于火电这一假设而言的，浙江电网的电能来源中，来自水电、风电、光伏等清洁电能的外来电比重很大，省内也有秦山核电、三门核电以及其他清洁电能，即使是省内火电机组，发电热效率和每千瓦时煤耗都很低，根据模型计算可知，浙江省电动汽车消费的电能与燃油车消耗的石化燃料相比，其二氧化碳减排效益为正。如图1所示，前三季度浙江省电动汽车应用累计减排的二氧化碳量，1-11月全省共实现CO2减排94742吨，全年等于26.84平方公里的森林一年吸收CO2总量，相当于西湖面积的3.5倍。

图1中

表示等效的燃油汽车二氧化碳排量，

表示电动公交车二氧化碳排量，

表示电动乘用车二氧化碳排量。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种电动车二氧化碳减排量估算方法，其特征在于，包括以下步骤：

第一步，根据设定的采样周期实时获取充电数据

根据电动汽车每百公里耗电量以及对比同车型的燃油车每百公里油耗，结合销量加权计算相应电动汽车燃油替代率，将相应电动汽车充电量代入转换得到等效燃油替代量，其计算方法为：

n表示某一或某车型或某区域电动汽车；

式中：

——某一或某车型或某区域电动汽车在某一采样周期内的充电电量；

——同车型电动汽车油电转换率；

——与该电动汽车同车型燃油汽车百公里油耗；

——同车型电动汽车百公里耗电量；

根据等效燃油替代量计算出该电动汽车的等效二氧化碳排放量，其计算公式如下：

——燃烧等效的燃油二氧化碳排放量，

—— 20 ℃下的燃油密度；

——燃油碳氢质量比；

火电占比θ的计算公式如下：

根据电网数据采样间隔

刷新，全天共有

个采样周期

在任意一个采样周期中，计算公式如下：

某采样周期电能来源中火电占比θ：

式中：

L——采样周期内全社会发电功率；

——火电发电功率；

——第n条外来输电功率；

——第n条外来输电中火电占比；

第四步，根据某一或某车型或某区域电动汽车充电电量以及充电时段实时电能来源比例计算出相应电动汽车的发电二氧化碳排放量，其计算公式为：

——发电二氧化碳排放量；

——电网线路损耗率；

——充电损耗率；

——火电CO2基准排放强度；

——某一或某车型或某区域电动汽车某一采样周期内充电电量；

——当前采样周期电能来源中火电占比；

第五步，根据电动汽车等效二氧化碳排放量和发电二氧化碳排放量数据得出某一或某车型或某区域电动汽车在某一采样周期内的二氧化碳减排量，其计算公式为：

2.如权利要求1所述的一种电动车二氧化碳减排量估算方法，其特征在于，还包括第六步，对某一或某车型或某区域电动汽车在不同采样周期内的二氧化碳减排量进行实时展示；所述采样周期的单位为秒或分或时或日或月或季度或年，根据实际需要选择数据采集周期。

3.如权利要求1所述的一种电动车二氧化碳减排量估算方法，其特征在于，

把某一辆电动汽车在某一时间段内的二氧化碳减排量累积，能够得到某一辆电动汽车在某一时间段总的二氧化碳减排量；把某一区域内的电动汽车在某一采样周期内的二氧化碳减排量累积，能够得到某一区域内的电动汽车在某一采样周期内总的二氧化碳减排量；把某一区域内的电动汽车在某一时间段内的二氧化碳减排量累积，能够得到某一区域内的电动汽车在某时间段内总的二氧化碳减排量；把若干区域内的电动汽车在某时间段内的二氧化碳减排量累积，能够得到若干区域内的电动汽车在某时间段内总的二氧化碳减排量。

4.如权利要求1所述的一种电动车二氧化碳减排量估算方法，其特征在于，根据电动汽车的应用车型不同，电动汽车分为乘用车、公交车、商用车。

5.如权利要求1所述的一种电动车二氧化碳减排量估算方法，其特征在于，所述火电包括燃煤、燃气、燃油电厂制造的电能。