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弗雷泽研究所:《电动汽车和电力需求》

弗雷泽研究所       2024-04-26

2024314日,弗雷泽研究所发布了《电动汽车和电力需求》报告,探讨了电动汽车普及率的提高对加拿大电网的影响,估算了满足电动汽车不断增长的需求所需的额外发电能力。

报告指出,推广电动汽车已成为许多国家减少甚至消除化石燃料使用的主要政策工具。在加拿大,联邦政策规定,到2035年,所有销售的新乘用车和轻型卡车均实现净零排放,最终都是全电动汽车。

过去六年电动汽车的普及虽然在稳步增长,但进展缓慢。根据加拿大统计局提供的数据,2022年四季度,加拿大电动汽车销量占加拿大汽车总量的比重已从2017年的不到1%增至的9.1%。但整体来看,电动汽车(EV)在加拿大汽车市场中所占份额仍然相对较小。此外,电动汽车还存在几个具体问题:由于它们的重量比同等内燃机重约30%,因此轮胎磨损得更快,同时进入­大气中的颗粒物也更多;电动汽车的保值程度似乎不如内燃机(Haynes2023);电动汽车在较好的充电插座上充电大约需要2.511小时,而在其他插座上则需要更长的时间;电动汽车(和备用电池)可能会引发化学燃料火灾,与内燃机汽车着火相比,燃烧温度更高,更难扑灭,并且可能会损坏混凝土结构;生产和处置电动汽车电池所需的金属开采也存在环境问题­。此外,与西方拥有技术优势的内燃机不同,中国在生产电动汽车方面具有优势,并且正在迅速取代福特、通用、丰田和大众等传统制造商,成为电动汽车的主要生产商,从而导致电动汽车的空心化。

电动汽车的增加可能会给加拿大电网带来压力,每年电力年负荷46.8太瓦时(占总发电量的7.5%)到95.1太瓦时(占总发电量的15.3%)。这将需要在加拿大河流上建造十座新的巨型水坝(或十三座新的平均规模的天然气工厂。不列颠哥伦比亚省C区大坝容量为1100兆瓦,预计可为45万户家庭提供足够的电力,根据最近的经验,该大坝花了十多年的时间进行规划和遵守环境法规,并花费了大约十年的时间进行建设。与此同时,由于对环境的影响,越来越多的人反对修建更多的天然气管道和天然气工厂。

报告指出,人均GDP(收入)、汽油/柴油价格、返利(补贴)、冬季温度和充电站可用性均对电动汽车的购买产生影响,其中人均GDP(收入)是最重要因素,其次是汽油价格,然后是回扣;城市的冬季平均温度和充电站的可用性相对是并不重要的因素。

美国和加拿大的汽油价格差距约为每升0.50加元。虽然碳税和其他一些获取汽油的成本是造成­加拿大和美国价格差异的重要因素,但一个主要因素是燃油税,其中一些旨在加强和维护交通基础设施,并有助于公共交通工具。燃油税旨在激励人们减少开车并更多地依赖公共交通,从而减少拥堵和CO2排放。电动汽车的驾驶员无需缴纳燃油税。电动汽车免征燃油税,它们通常受益于低电费(特别是在不列颠哥伦比亚省和魁北克等依赖水力发电的司法管辖区),并且在某些情况下受益于不受限制地使用高占用率车道(HOV)。总体而言,这些激励措施增加了驾驶­距离并减少了对公共交通和其他交通的依赖交通方式,包括步行和骑自行车。因此,与电动汽车相关的政府政策­通常会因重型车辆的使用增多而导致更严重的拥堵和道路基础设施的恶化,从而抵消了电动汽车的减排效益。

如果电网要完全绿色,本研究中的每个管辖区都需要用绿色能源替代其当前的能源输出。一些司法­管辖区,例如不列颠哥伦比亚省和魁北克省,由于其水力系统,将能够利用可再生能源满足额外的电力需求。即便如此,由于建设过程中存在障碍(不列颠哥伦比亚省C站的情况),建设新的水力发电能力可能会面临挑战。在加拿大的其他地区,将需要天然气,甚至可能需要煤炭来满足额外的需求。当然,这将大大降低采用电动汽车的减排效益。

研究表明,根据生命周期分析和平均电网的构成,电动汽车带来的好处小于预期。与同等的内燃机汽车相比,电动汽车在行驶20万公里后可减少CO2排放量约15%Ridley2023)。如此大规模的节省也许可以通过未来内燃机技术的改进来实现。当计算生命周期排放时,减排效益可能要小得多,具体取决于电池和车辆的制造地点以及开采钴、锂和其他矿物时燃烧的化石燃料量­。它还取决于重建当地电网和生产电动汽车所需电力的终生排放量。

总之,转向纯电动车仍需克服许多障碍。在国际上,它们包括与采矿和制造过程污染相关的外部成本­。就当地而言,主要障碍在于能否建设足够的发电能力来满足电动汽车对电网的预期需求。在切换到电动汽车时,进入电网的电力类型也将是一个重要的考虑因素,因为司法管辖区需要使用绿色能源来提高其电力生产能力,以满足额外的每小时负载要求,并可以快速使用来平衡间歇性可再生能源能源。这些主要是储存以及水电和核电的开发——及时部署具有挑战性。现实世界的情况并不像仅仅用电动汽车取代现有的内燃机汽车那么容易,而且在加拿大私人车队电气化的道路上还有许多障碍需要克服。


关键词:弗雷泽研究所:《电动汽车和电力需求》