电动汽车与燃油汽车关于能量消耗的比较

1电动汽车与燃油汽车关于能量消耗的比较摘要:随着人类社会石油资源供应的短缺，燃油汽车的能量供应逐渐受到人们的关注，而新生的电动汽车与传统的燃油汽车哪个更节能，成为人们关注的一个焦点。本文就电动汽车与燃油汽车的能量消耗做了一下计算比较，使用生命周期的评价办法及模型，根据它们在行驶相同距离后，计算所需要的能量，比较电动汽车与燃汽油车的耗能情况。关键字:电动汽车燃油汽车节能Abstract:Withthesupplyofhumansociety,theshortageofoilresources,Thereisagrowingconcernaboutenergysupplyautomotivefuelshortage.Newelectricvehiclesandconventionalfuelvehiclewhichismoreenergy-saving,becomeafocusofattention.Inthispaper,electricvehicleandfuelvehiclearetodoalittlecalculatingenergyconsumptioncomparison.Usingthelife-cycleapproachtotheevaluationandmodel.Aftertheytravelthesamedistance,theenergywhichtheyconsumptionneedstocalculation.Thencomparetheelectricvehicleandfuelenergyconsumptionofgasolinesituation.Keyword:electricvehiclefuelvehiclesavingenergy1、前言随着全球能源危机的不断加深，石油资源日趋枯竭，尤其我们中国的石油资源相对匮乏，早在1993年中国已成为石油净进口国，并且随着我国汽车保有量的不断攀升，汽车已逐渐成为石油消耗的第一大户。同时随着人口的进一步增加与资源的不断消耗，中国面临的能源与环境问题十分严峻。电动汽车作为新型清洁能源汽车的出现，将降低中国对石油产品的依赖，大幅减少温室气体排放并有效降低城市污染，是中国建设资源节约型、环境友好型社会的重要技术途径。各国政府及汽车企业普遍认识到节能和减排是未来汽车技术发展的主攻方向，发展电动汽车将是解决这两个技术难点的最佳途径。以下将对电动汽车和传统汽车在能源消耗等方面进行详细对比分析。2、电动汽车与传统汽车在能耗方面的比较与分析2.1生命周期的评价办法及模型生命周期评价（LCA）是一种研究某种产品、工艺从原料开采到生产、运输和销售、使用、报废回收直到竟如环境并消失的整个生命周期系统的方法。为全面评价电动车与传统汽车的能耗指标，采用“油井“到“车轮”（WTW，WelltoWheel）2的评价办法，主要从微观角度研究车用燃料的能源使用问题，包括两个主要阶段：从“矿井”到“加油机”（WTP，WelltoPump）和从“加油机”到“车轮”（PTW，PumptoWheel）。前者的研究对象是车用燃料的上游生产阶段：包括能源开采、能源输运、燃料生产、燃料输运、分配和储存以及燃料加注过程。后者的研究对象是车用燃料的下游使用阶段：从加油机到车轮（PTW）模块，这是能源的最终使用过程，也是电动汽车和燃油汽车的运行过程。2.2计算过程对能源消耗评价，在燃料采集加工运输阶段，将功能单位统一设定为在加油（气、氢）机、充电口，低热值为1MJ（兆焦耳）的燃料。车行驶100km的全生命周期能耗=汽车100公里燃料耗量×（单位燃料燃烧的能耗+生产单位燃料所导致的能耗）。由此，为了比较电动汽车与传统燃油汽车的节能效应，通过车辆行驶每百公里所消耗的能量和汽车能源转化效率这两个方面进行比较。2.2.1WTP过程的能量消耗我们知道：1度电完全转化可产生63.610J能量；1kg标准煤完全燃烧能产生73.410J能量；1kg汽油完全燃烧能产生74.410J能量。目前，我国有由于发电厂发电效率与发电厂的规模类型有关，其发电效率也不同（我国发电厂是靠煤炭驱动涡轮机发电，美国等地发电厂是靠燃油驱动涡轮机发电）。表一国家电厂的发电效率发电方式2010年2020年比例构成发电效率比例构成发电效率燃煤发电68.3%36.4%67%38.8%燃油发电0.5%40%0.3%40%燃气发电4.5%52.1%4.2%55%水力发电22.6%100%21.6%100%核电3.6%33%5.7%33%其他0.6%78.5%1.1%89.5%综合43.9%46.1%3表二2000～2005年线损耗年份2000年2001年2002年2003年2004年2005年线损率（%）7.707.557.527.717.557.18根据表一2010年我国各类电厂的发电效率综合为43.9%，再根据表二最近我国输电线电量年线损耗，按2005年的算起，是7.18%。则电量的WTP过程能量转换率为：143.9%(17.18%)40.75%P（1-1）产生1度电所需要的能量是：66113.610Q8.8310JJP（1-2）所需要煤的质量为：172603.410Qmg（1-3）我国原油开采能量效率为90%左右，其中：汽油炼制效率为90.71%，柴油炼制效率为91.46%。那么炼制1L汽油，WTP过程能量转换率为：290%90.71%81.64%P（1-4）若使用93号汽油（93号汽油密度是0.725g/ml），则需要的能量是：772210.7254.4103.9110QJJP(1-5)表三不同型号汽油柴油密度型号90号汽油93号汽油97号汽油-20号柴油密度大小（g/ml）0.720.7250.7370.832.2.3PTW过程的能量消耗首先，电动车与燃油车从能量来源上考虑：电动车的能量来源是自身携带的电池，它直接消耗的是电能；而燃油车则是烧油，车上配有燃油机（发动机），靠燃油为车供能，它们的驱动过程是：传统汽车是将燃油在燃烧室中燃烧之后产生热能→机械能,通过曲柄连杆机构→传动系统→驱动轮转动；而电动汽车则是由蓄电池释放出化学能→电能→机械能,通过控制系统→调节电机转速→驱动轮转动。这是两者在结构组成和工作原理上的本质区别。下表列出了某种电动汽车与燃油汽车的参数，根据其参数，可计算行驶一百公里所消4耗的能量。表四某种电动汽车与燃油汽车的参数比较汽车类型整备重量油耗（/百公里）最大电动机/2.0L发动机功率电动汽车2020kg16-20kwh75kw燃油汽车1435kg8.3L103kw电动汽车的电动机工作效率一般是设计在≥80%上，而燃油汽车的发动机工作效率在40%—60%之间，由式（1-2），那么产生20度电所消耗的能量是：831201.76610QQJ（1-5）即，电动汽车行驶一百公里消耗的能量为：81.76610J。由式（1-4），产生8.3L的汽油，需要消耗的能量是：8428.33.24510QQJ（1-6）即，燃油汽车行驶一百公里消耗的能量为：83.24510J。结论：根据以上计算，一台较燃油汽车重量重的电动汽车，行驶一百公里的能耗是燃油汽车的54.4%。相对来说，电动汽车比较节能。3、电动汽车节能的其他措施同时，纯电汽动车可以制动、下坡时的能量，提高能量的利用率，特别是在大城市里行车，由于交通拥挤、在交通路口处停车与启动，燃油车是一直消耗能量的，而电动汽车是可以停火的。同时，电动汽车也可以在夜间充电，利用夜间电网处在用电低谷，避开用电高峰，用电廉价，还起到平抑电网峰谷差的作用。虽然这部分能量节省算到了电厂，但还是省去一部分能耗。4、结论最后，随着石油紧缺，环境的保护，以及新能源（包括风能、核能、氢能）、新技术的不断开发，电动汽车的春天将会到来。参考文献：[1]陈清泉.现代电动汽车技术.北京理工大学出版社,2002[2]孙力，田光宇，帅鸿元，陈勇.2009中国电动车辆研究与开发.北京理工大学出版社，52009.11[3]