考虑电网差异和中国寒冷气候的电动汽车与汽油车生命周期评估

这对日常驾驶者为何重要

随着越来越多人考虑从汽油车转向电动车，一个简单的问题随之而来：电动汽车总是有助于气候吗？本研究在中国这一背景下细致探讨了这个问题——在中国，电力往往来自燃煤发电，而东北远端的冬季严寒。通过追踪汽车在整个“使用阶段”——行驶与加油或充电时的污染排放——研究人员展示了电动车何时真正减少排放，以及何时是由肮脏的电网和严寒天气抵消了这些收益。

从插头或加油泵到尾气的全程考量

研究人员采用称为生命周期评估的方法，通俗地说，就是把使用一辆车多年过程中所有能源消耗和污染相加。不仅止于尾气排放，他们还把电动车的电厂环节和汽油车的炼油环节纳入计算。比较了两款在中国价格相近的热门车型：比亚迪海豚（电动）与大众朗逸（汽油）。两者都假设每年行驶20,000公里，使用期为15年，这是他们研究区域私人汽车的典型模式。

在煤炭占主导地区的电动与汽油车对比

研究聚焦于黑龙江省——中国东北的一个冬季极冷、以煤电为主的省份。在这种严苛环境下，电动车在气候污染方面仍然优于汽油车，但幅度并不像许多人想象的那么大。按年计算，电动车的温室气体排放大约比汽油车低25%。它对石油和天然气资源的压力也明显更小，转化为约90%的未来资源枯竭成本降低。然而，因为大量电力来自大型能源工程——包括带抽水蓄能的水电——电动车在“土地转变”影响上约高出2.6倍，即与能源生产相关的土地利用变化更多。

寒冷天气与季节如何改变结论

严寒给结果带来另一重变量。在黑龙江，冬季平均约−16 °C，电池效率下降且车舱取暖增加电力消耗。研究发现冬季充电效率可降至约59%，使得电动车该季节的排放最多上升约70%。在最冷的几个月里，电动车的温室气体排放甚至可能短时超过汽油车。但当研究者把四季合计，电动车仍然在年尺度上具有气候优势——在这一恶劣地区，其基于化石能源的年排放约比汽油车低14%。春季与秋季处于中间水平，夏季因气温温和是电动车表现最佳的时期。

不同电网，不同结果

中国并非单一统一的电力系统，而是划分为六个主要区域电网，有些以燃煤为主，另一些则以水电、风电或核电为主。研究团队在六个电网中运行情景，发现了一个一致模式：电动车在所有地区都优于汽油车，但益处的大小高度依赖电力的清洁程度。在西南电网，因可再生能源与低碳电力较多，电动车在人类健康、生态系统与资源方面的优势最明显；在东北电网，燃煤占主导，收益较小，且某些影响类别——如土地变化——对电动选项更不利。这表明仅仅统计电动车数量不足够，驱动电网的能源同样关键。

如果电网变清洁，会怎样？

为探讨未来情景，研究者检验了在东北电网逐步以风电、太阳能、天然气和核电等更清洁能源替代燃煤会发生什么。他们的不确定性与敏感性分析显示，增加清洁电力可使与健康相关的损害约减少15%，并使电动车的资源枯竭成本下降90%以上。换言之，随着电网去碳化，电动汽车在气候、长期资源使用与公众健康方面变得越来越有吸引力。对于汽油车而言，只有燃油效率发生大幅改善才会带来类似的收益，即便如此总体仍更为污染。

对驾驶者与政策制定者的含义

对普通驾驶者而言，核心信息是：即使在以煤为主的电网和寒冷冬季，电动车总体上通常比汽油车更有利于气候。然而，在这些地区它们的优势较小，并且在最冷月可能暂时消失。研究得出的结论是，要实现真正的“零排放”出行，推广电动车必须与净化电网和提升低温下电池性能并行推进。扩展风能、太阳能、核能等低碳电源的政策，以及能在冬季保持电池高效的技术，对让电动车兑现更清洁、更可持续交通的承诺至关重要。

引用: Ma, S., He, Z., Sharaai, A.H. et al. Life cycle assessment of electric and gasoline vehicles considering grid differences and cold climate in China. Sci Rep 16, 7010 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-38471-1

关键词: 电动汽车, 温室气体排放, 寒冷气候, 电网结构, 生命周期评估