鉴于传统燃油汽车在使用过程中仅使用一种能源,其能量转化效率比较容易测算;而新能源汽车在使用过程中的主要能量消耗为电能,需要考虑我国发电能源结构,通过对各种不同能源的转化效率(包括开采、运输以及相应的发电效率)进行分析计算,在此基础上得到我国的发电综合效率。同时在考虑电网输电效率的基础上得到新能源汽车的电耗。为了便于对新能源汽车以及传统燃油汽车的能耗进行对比分析,本章采用汽油的热值为中介值,将其油耗转化为热值以实现单位的统一,方便进行对比分析。
(1)纯电动汽车的电耗
我国的发电能源由煤炭、水能、天然气、风能、核能、太阳能以及其他构成,要计算纯电动汽车在生命周期的电耗,需要首先计算我国的发电综合效率,根据车用燃料生命周期理论以及相关分析,在考虑发电结构、能源开采、运输以及能源发电效率的基础上,得到以下公式:
式中,Ai为第i种能源年发电量占全年总发电量的比重(按每年各种能源的装机容量测算);V为电源集合即我国的发电能源(主要包括煤炭、水能、天然气、风能、核能、太阳能以及其他);λp,i为第i种能源在开采中的效率;λt,i为第i种能源在运输中的效率;λe,i为第i种能源的发电效率(其中化石能源主要是1kW·h的热值与生产单位电能所消耗的第i种燃料的热值之比)。
根据纯电动汽车平均每百公里的电耗以及年均行驶里程可以得到单辆纯电动汽车年能耗量为(www.xing528.com)
式中,ηev为纯电动汽车每年运行中的电耗(kW·h);µev为单辆纯电动汽车年均行驶里程(百km);αkm,ev为每百km电耗(kW·h/100km);λtran为我国电网的平均输电效率;λtotal为我国的综合发电效率。
(2)混合动力及燃油汽车的能耗
目前我国多数混合动力汽车采用的是油电混动,而仅是在汽车处于低速行驶的状态下实现电力驱动。汽车在行驶过程中是产生电能的,因此目前混合动力汽车消耗电能是很少的,在此可以忽略不计。混合动力汽车和传统燃油汽车的年能耗可以采用以下公式进行测算:
式中,ηcv为混合动力/传统燃油汽车的年能耗量(kW·h);µcv为单辆混合动力/传统燃油汽车的年均行驶里程(km);αkm,cv为每百公里的能耗(L/100km);Qoil为汽油的单位热值(MJ/kg,用于将能耗转化为热值,便于与纯电动汽车的电耗进行比较);ρoil为汽油的密度(kg/L);λp,oil为原油开采提炼效率;λpro为汽油运输效率。
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