CN110222377B - 一种电动车大气污染物减排估算方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电动车大气污染物减排估算方法，属于电动汽车技术领域。现有的电动车大气污染物减排估算方法，无法直接体现不同车辆大气污染物减排量；无法区分电能的来源，导致计算的大气污染物减排量不准确。本发明根据电动汽车每百公里耗电量以及燃油汽车每公里大气污染物排放因子，结合电动汽车的充电量，计算等效燃油汽车大气污染物排放量。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大气污染物减排量，满足不同用户群获知相应电动汽车大气污染物减排量的需求，利于电动车推广。

Description

一种电动车大气污染物减排估算方法

技术领域

本发明涉及一种电动车大气污染物减排估算方法，属于电动汽车技术领域。

背景技术

传统的电动汽车大气污染物减排估算一般采用抽样法或平均值法，计算总的大气污染物减排量，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，其大气污染物减排量也不相同。

现有的大气污染物减排估算方法只能计算总的大气污染物减排量，无法根据具体的电动汽车单独计算大气污染物减排量，不能直接体现某一或某车型或某区域电动汽车大气污染物减排量，无法满足不同用户群获知相应电动汽车大气污染物减排量的需求。

并且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，大气污染物减排量较大，火电大气污染物减排量较少，因此电动汽车使用不同种类的电能，其大气污染物减排量也不同，如果不准确区分电能的来源，将导致计算的大气污染物减排量不准确。

进一步，传统的电动汽车大气污染物减排量计算方法无法实时得到动态的大气污染物减排量，不利于向大众直观展示电动汽车的大气污染物减排量，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大气污染物减排量的计算准确、利于电动车推广的电动车大气污染物减排估算方法。

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大气污染物减排量的电动车大气污染物减排估算方法。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：

一种电动车大气污染物减排估算方法，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大气污染物排放量

根据电动汽车每百公里耗电量以及同车型的燃油车每百公里大气污染物排放量，结合电动汽车的充电量，得到相应电动汽车等效大气污染物排放量；

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大气污染物排放量；

第五步，根据电动汽车等效大气污染物排放量和发电大气污染物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大气污染物减排量。

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大气污染物减排量，满足不同用户群获知相应电动汽车大气污染物减排量的需求，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大气污染物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大气污染物减排量，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大气污染物减排量，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大气污染物减排量累积，能够得到某一辆电动汽车在某一时间段总的大气污染物减排量；把某一区域内的电动汽车在某一采样周期内的大气污染物减排量累积，能够得到某一区域内的电动汽车在某一采样周期内总的大气污染物减排量；把某一区域内的电动汽车在某一时间段内的大气污染物减排量累积，能够得到某一区域内的电动汽车在某时间段内总的大气污染物减排量；把若干区域内的电动汽车在某时间段内的大气污染物减排量累积，能够得到若干区域内的电动汽车在某时间段内总的大气污染物减排量。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大气污染物减排量，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大气污染物减排量，利于向大众直观展示电动车的大气污染物减排量，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，导致计算大气污染物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，

电动汽车电能导致的大气污染物排放量：

式中：

P_i′——发电导致的第i种大气污染物排放量；

p_i′——发电导致的第i种大气污染物排放因子；

C——某一或某车型或某区域电动汽车在当前采样周期内的充电电量；

θ——当前采样周期电能来源中火电占比；

η₁——电网线路损耗率(4.19％)；

η₂——充电损耗率(5％)。

作为优选技术措施，

电动汽车等效燃油汽车大气污染物排放量计算公式：

式中：

P_in——电动汽车等效燃油汽车第i种大气污染物排放量；

p_im——某一车型燃油汽车第i种大气污染物排放因子；

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；

e_m——同车型电动乘用车平均百公里电耗；

n-表示某一或某车型或某区域电动汽车；

m-表示某一车型。

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，因此在计算大气污染物排放量时应选择与电动汽车大小、功能相近的燃油车作为计算大气污染物排放量的对象。

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，

某一或某车型或某区域电动汽车污染物减排量等于等效的燃油汽车大气污染物排放量减去因发电产生的大气污染物排放量，其计算公式为：

ΔP_i＝P_in-P_i；

根据等效的燃油汽车大气污染物排放量和发电大气污染物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大气污染物减排量；进而能够得到若干区域内的电动汽车在某时间段内总的大气污染物减排量；进而根据需要，能够计算出总区域的大气污染物减排量。

本发明提供了一种客观、真实、反映电动车大气污染物减排量的估算方法，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大气污染物减排量，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：

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大气污染物减排量，满足不同用户群获知相应电动汽车大气污染物减排量的需求，利于电动车推广。

本发明提供有效技术手段，对充电数据进行整合、归类，计算出某一或某车型或某区域电动汽车在实时大气污染物减排量，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大气污染物减排量，利于电动车推广，方案简单实用，方案切实可。

附图说明

图1为本发明电动汽车大气污染物减排示图。

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。

一种电动车大气污染物减排量估算方法应用实施例：

根据电动汽车每百公里耗电量以及燃油汽车每公里大气污染物排放因子，结合电动汽车的充电量，计算等效燃油汽车大气污染物排放量。所述电动汽车分为乘用电动汽车、电动公交车；进而分别计算出等效乘用车大气污染物排放量、等效公交车大气污染物排放量。

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。根据电动汽车充电电量以及火电占比计算出因发电产生的大气污染物排放量。根据等效的燃油汽车大气污染物排放量和发电产生的大气污染物排放量计算出电动汽车污染物减排量。

所述电动乘用车的每百公里耗电量为：e₁＝17；

所述电动公交车的每百公里耗电量为：e₂＝90；

所述燃油乘用车的每公里大气污染物排放因子p_i1取值为：

pco＝2.1g/km，pthc＝0.241g/km，pNOx＝0.124g/km，ppm＝0.008g/km；

所述燃油公交车的每公里大气污染物排放因子p_i2取值为：

pco＝6.31g/km、pthc＝0.293g/km、pNOx＝12.6g/km、ppm＝0.529g/km；

其中i表示第i种大气污染物，pco表示一氧化碳排放因子，pthc表示碳氢化合物排放因子、pNOx表示氮氧化合物排放因子、ppm表示可吸入颗粒物排放因子。

等效乘用车大气污染物排放量计算公式为：

式中：

P_i1——乘用车第i种大气污染物排放量，g；

p_i1——乘用车第i种大气污染物排放因子，g/km；

C₁——某采样周期内乘用电动汽车充电电量，kwh；

e₁——电动乘用车平均百公里电耗；

等效公交车大气污染物排放量计算公式为：

式中：

P_i2——公交车第i种大气污染物排放量，g；

p_i2——公交车第i种大气污染物排放因子，g/km；

C₂——某采样周期内电动公交车充电电量，kwh；

e₂——电动公交车平均百公里电耗。

本发明对等效燃油汽车大气污染物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大气污染物排量，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。

电动汽车电能导致的大气污染物排放量：

式中：

P_i′——发电导致的第i种大气污染物排放量，g；

p_i′——发电导致的第i种大气污染物排放因子，g/kwh，其取值：

pco＝0g/kwh，pthc＝0g/kwh，pNO_X＝0.39g/kwh，ppm＝0.11g/kwh；

C——某采样周期内电动汽车充电电量，kwh；

θ——当前采样周期电能来源中火电(包括燃煤、燃气、燃油电厂)占比。

电动汽车污染物减排量等于等效的燃油汽车大气污染物排放量减去因发电产生的大气污染物排放量，其计算公式为：

ΔP_i＝P_i1+P_i2-P_i。

应用本发明对浙江省电动汽车大气污染物减排量进行分析

大气污染物减排量计算结果

a)电动乘用车

CO(g)	HC(g)	NO<sub>x</sub>(g)	PM10(g)
				14.93C<sub>1</sub>	1.713C<sub>1</sub>	0.881C<sub>1</sub>	0.0569C<sub>1</sub>

b)电动公交车

CO(g)	HC(g)	NO<sub>x</sub>(g)	PM10(g)
				7.01C<sub>2</sub>	0.326	14.1C<sub>2</sub>	0.529C<sub>2</sub>

C)电动汽车电能导致的大气污染物排放

CO(g)	HC(g)	NO<sub>x</sub>(g)	PM10(g)
				0	0	0.308(C<sub>1</sub>+C<sub>2</sub>)	0.087(C<sub>1</sub>+C<sub>2</sub>)

污染物总减排量为

ΔP_i＝P_i1+P_i2-P_i′。

进而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
			一氧化碳减排(克)	14.93	7.01
碳氢化合物减排(克)	1.713	0.326
			氮氧化合物减排(克)	0.881	14.1
可吸入颗粒物减排(克)	0.0569	0.529

电动汽车应用对大气污染的影响

电动汽车应用的另一大优势在于尾气零排放，燃油汽车燃料燃烧排放的尾气中主要污染物包括一氧化碳、氮氧化物、碳氢化合物、微粒等。近年来，PM2.5指数受到公众广泛关注，以公众关注度较高的PM2.5为例，据《中国机动车环境管理年报(2017)》披露：根据我国已经完成的第一批城市大气细颗粒物源解析结果，部分城市机动车排放已经成为tm2.5的首要来源。北京、上海、杭州、广州和深圳的机动车排放为首要来源，占比分别达到31.1％，29.2％，28.0％，21.7％和41.0％。

但由于对于每日尾气排放量难以准确监控，只能粗略估计，因此目前的研究缺乏量化数据的印证。而通过污染物减排指数，可以量化地衡量某地区电动汽车使用带来的污染物减排量。这对于机动车排放对空气污染的影响研究提供了参考。

如图1所示，2017年1-10月电动汽车应用带来的几种主要大气污染物累计减排量。一氧化碳减排量1409吨，以全年计占2016年机动车总排放量的0.12％；碳氢化合物减排量91.2吨，以全年计占2016年机动车总排放量的0.08％；氮氧化合物减排量2070吨，以全年计占2016年机动车总排放量的1.59％；可吸入颗粒物减排量86.8吨，以全年计占2016年机动车总排放量的0.67％。

图1中，

表示等效的燃油汽车大气污染物排量，

表示电动公交车大气污染物排量，

表示电动乘用车大气污染物排量。

随着电动汽车市场份额的逐步增大，电动汽车应用带来的尾气减排效果开始显现。以杭州为例，目前杭州公交车电动化率已达到40％，未来当杭州公交电动化率达到50％-100％时，通过比较污染物的减排量，有助于量化分析目前机动车尾气排放的贡献值。

到2020年底，预计全年累计可减排313170吨一氧化碳、42158吨碳氢化合物、299118吨氮氧化合物、2008吨可吸入颗粒物，对大气污染的缓解作用将更加明显。

Claims (5)

1.一种电动车大气污染物减排估算方法，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

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大气污染物排放量

根据电动汽车每百公里耗电量以及同车型的燃油车每百公里大气污染物排放量，结合电动汽车的充电量，得到相应电动汽车等效大气污染物排放量，其计算公式如下：

式中：

——电动汽车等效燃油汽车第i种大气污染物排放量；

——某一车型燃油汽车第i种大气污染物排放因子；

——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；

——同车型电动乘用车平均百公里电耗；

表示某一或某车型或某区域电动汽车；

表示某一车型；

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；

所述火电占比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：

——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大气污染物排放量，其计算公式如下：

式中：

——发电导致的第i种大气污染物排放量；

——发电导致的第i种大气污染物排放因子；

——某一或某车型或某区域电动汽车在当前采样周期内的充电电量；

——当前采样周期电能来源中火电占比；

——电网线路损耗率；

——充电损耗率；第五步，根据电动汽车等效大气污染物排放量和发电大气污染物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大气污染物减排量，其计算公式为：

；

进而能够得到若干区域内的电动汽车在某时间段内总的大气污染物减排量。

2.如权利要求1所述的一种电动车大气污染物减排估算方法，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大气污染物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所述的一种电动车大气污染物减排估算方法，其特征在于，

把某一辆电动汽车在某一时间段内的大气污染物减排量累积，能够得到某一辆电动汽车在某一时间段总的大气污染物减排量；把某一区域内的电动汽车在某一采样周期内的大气污染物减排量累积，能够得到某一区域内的电动汽车在某一采样周期内总的大气污染物减排量；把某一区域内的电动汽车在某一时间段内的大气污染物减排量累积，能够得到某一区域内的电动汽车在某时间段内总的大气污染物减排量；把若干区域内的电动汽车在某时间段内的大气污染物减排量累积，能够得到若干区域内的电动汽车在某时间段内总的大气污染物减排量。

4.如权利要求1所述的一种电动车大气污染物减排估算方法，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所述的一种电动车大气污染物减排估算方法，其特征在于，所述火电包括燃煤、燃气、燃油电厂制造的电能。

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