電動汽車更環(huán)保，“偽命題”還是“大趨勢”？

一直以來，從以電動車型為代表的新能源汽車在國內(nèi)推廣至今，就不斷有傳統(tǒng)車企高管、業(yè)內(nèi)外知名專家質(zhì)疑純電動汽車是否真正環(huán)保。拋開動力電池回收利用這一環(huán)節(jié)，很多人認(rèn)為國內(nèi)主要以煤炭為主的化石燃料發(fā)電的方式，從全生命周期角度計算，新能源電動汽車并非能夠做到比傳統(tǒng)燃油車更減排、更環(huán)保。由此判定汽車的電動化路徑無法真正打破“碳中和”困局。這種觀點(diǎn)是真的正確嗎?

汽車電動化并非偽命題

清華大學(xué)一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)煤電發(fā)電量占總發(fā)電量比例達(dá)到86%時，電動汽車全生命周期上所產(chǎn)生的碳排放量與燃油汽車所產(chǎn)生的碳排放量達(dá)成一致。這也就意味著當(dāng)煤電發(fā)電量比例低于86%時，電動汽車所帶來的碳排放量要低于燃油車所帶來的碳排放量。

2020年中國的煤電發(fā)電量占比約為60%，實(shí)際上已經(jīng)大大低于86%的臨界閾值，隨著“碳中和”戰(zhàn)略目標(biāo)的推進(jìn)，未來煤電比例還將持續(xù)下降，而清潔能源發(fā)電比例將上升，屆時電動汽車相比于傳統(tǒng)燃油汽車的碳減排優(yōu)勢也將更加明顯。

電動化將助力能源結(jié)構(gòu)“脫碳”轉(zhuǎn)型

隨著中國“碳中和”發(fā)展與中國能源結(jié)構(gòu)調(diào)整工作的推進(jìn)，風(fēng)能、太陽能在電力結(jié)構(gòu)中占比增加，其隨意性和波動性將導(dǎo)致電網(wǎng)調(diào)節(jié)能力的不足與頻率穩(wěn)定性的欠缺。中國若想長久使用這類能源，則必須對于這類能源的隨意性和波動性特征進(jìn)行調(diào)節(jié)：比如，在風(fēng)能與太陽能發(fā)電能力富余時，進(jìn)行電力儲存;在風(fēng)能與太陽能發(fā)電能力不足時，通過儲存的電能進(jìn)行及時補(bǔ)充。而電動汽車作為可調(diào)節(jié)負(fù)荷與儲能的工具，與電網(wǎng)之間的 V2G 協(xié)同將顯得尤為重要。電動汽車未來可以作為一個重要的能源穩(wěn)定性的調(diào)節(jié)工具——儲電器。

2020年，中國每天消費(fèi)的總電量約為200億度電。目前主流電動車的電池容量約為50-70千瓦時。因此當(dāng)中國市場上電動車保有量達(dá)到3億輛以上，電動汽車就可以儲存約150-210億度——相當(dāng)于中國一天消費(fèi)的總電量。通常情況下，電動汽車90%的時間都處于停駛狀態(tài)。若在停駛狀態(tài)下將電動車接入電網(wǎng)進(jìn)行放電(V2G)，足以解決清潔能源使用過程中的隨意性與波動性等問題。

銅材料助力電動汽車更高效、更安全

在“雙碳”愿景和國家節(jié)能減排的大趨勢下，以電動車型為代表的新能源汽車已經(jīng)迎來了產(chǎn)銷的節(jié)節(jié)攀升，帶動了動力電池、電機(jī)、電控、高壓線束等核心零部件的快速增長，這些零部件有別于傳統(tǒng)燃油車的鮮明特點(diǎn)之一是，在銅材料的使用量方面有著顯著的提升，并且對銅材料的性能提出更嚴(yán)格的要求。

首先，里程焦慮始終是新能源汽車最大的痛點(diǎn)，而通過擴(kuò)大電池包的容量能夠有效地增加續(xù)航里程，滿足消費(fèi)者的訴求，這給銅材料的應(yīng)用帶來更多的機(jī)會。但里程焦慮也是把雙刃劍，隨著電池包的容量、能量密度的大幅提升，對安全可靠性也提出新的考驗(yàn)，相關(guān)企業(yè)一直在不遺余力地改善銅箔的性能。鋰電銅箔越薄，對電池的能量密度提升作用越大。因此要想在電芯體積不變的情況下，增大活性材料鎳鈷錳的用量，使電芯的能量密度提升，加大續(xù)航里程，就必須嘗試將電芯中的導(dǎo)電銅箔厚度從8微米減少到更薄。

其次，新能源汽車“三電系統(tǒng)”中，驅(qū)動電機(jī)是僅次于動力電池的核心部件，驅(qū)動電機(jī)的趨勢是在體積更小更緊湊的同時，除了扁線電機(jī)，近年來一個新的名詞越來越受到行業(yè)的聚焦——銅轉(zhuǎn)子電機(jī)。根據(jù)在工業(yè)電機(jī)領(lǐng)域的實(shí)踐，銅轉(zhuǎn)子電機(jī)比相同的鋁轉(zhuǎn)子電機(jī)效率提升3%以上。銅的電導(dǎo)率更高，反之銅的電阻率就更低，在80℃的條件下，銅的電阻率僅為鋁的60%，可以有效降低熱量的產(chǎn)生，防止發(fā)生過熱等熱失控風(fēng)險的發(fā)生。

再次，新能源汽車的高壓線束仍將以銅導(dǎo)線為主，包括裸圓銅線和鍍錫軟圓銅線絞合而成。銅材料具有優(yōu)良的導(dǎo)電性能。在大電流情況下，其工作溫升更低，一方面可以減少輸電時發(fā)熱損失，另一方面銅材料優(yōu)良的導(dǎo)熱性能也確保了高壓線束的工作溫度穩(wěn)定在安全范圍之內(nèi)。除了導(dǎo)電性能出色外，銅材料用于高壓線束導(dǎo)線，還具有良好的拉伸強(qiáng)度、彎曲性能、化學(xué)穩(wěn)定性、抗腐蝕性等，在復(fù)雜的車輛行駛工況下可以保證較高的可靠性和使用壽命。

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