Quantifying real-world energy use and CO2 emissions of electric vehicles via a city-scale bottom-up framework
本研究采用上海城市尺度的自下而上框架，揭示现实世界中电动汽车的能耗显著高于官方测试循环值——尤其是插电式混合动力汽车和增程式电动汽车——并表明，尽管纯电动汽车目前能提供最大的二氧化碳减排效益，但要充分实现电气化的气候效益，必须将车队增长与电网脱碳相协调，并解决性能差距问题。
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想象一下，你正试图弄清楚在像上海这样繁忙的城市中，一支电动汽车车队实际消耗了多少“燃料”，以及它们究竟产生了多少污染。政府提供了来自实验室测试的官方数据，但这项研究却说：“等等，让我们看看街道上实际发生了什么。”
以下是研究人员发现的简要说明：
1. “实验室与现实”的差距
把汽车制造商提供的官方能耗数据想象成一家高档餐厅的菜单描述。菜单上说汉堡“多汁且轻盈”。但当你真正吃下去时，它却是一顿油腻沉重的饭菜。
研究人员发现，官方实验室测试（即菜单）始终低估了电动汽车实际消耗的能源。
- 纯电动汽车（BEV）： 实际能耗比官方数据高出约21%。
- 插电式混合动力车（PHEV）： 实际使用量高出约55%。
- 增程式电动汽车（EREV）： 这些车型的差距最大。其中一些汽车的能耗是官方数据声称的3.75 倍！
事实证明，在现实生活中驾驶——应对交通拥堵、坡道和空调——会让这些汽车比在测试跑道上那种平稳、完美的条件下“更费油”。
2. “脏电网”问题
你可能会认为电动汽车是零污染机器。但研究人员解释说，电动汽车的清洁程度取决于为其充电的发电厂。
想象电动汽车是一个干净的水瓶。如果你用它装满纯净的泉水（绿色能源），那当然很好。但如果你用它装满泥水（煤电为主的电力），瓶子虽然满了，但里面的水却是脏的。
- 在上海，电网仍部分依赖化石燃料（如煤炭）供电。
- 因此，这些电动汽车**75% 到 87%**的碳排放实际上来自发电厂，而非汽车本身。
- 2024 年，为这些汽车充电所消耗的电力产生了近100 万吨的二氧化碳。
3. 三种类型的“电动”汽车
该研究考察了三种不同类型的电动汽车，它们的表现截然不同：
- 纯电动汽车（BEV）： 它们就像帆船。它们完全依赖风（电力）。它们在上海最为常见，并且总体上节省的碳最多，但前提是风必须是干净的。如果电网是脏的，它们仍会留下碳足迹。
- 插电式混合动力车（PHEV）： 它们就像带小马达的自行车。它们可以靠脚踏（电力）或燃油行驶。研究发现，许多这类车主严重依赖燃油发动机，这使得它们在减少排放方面的效果不如预期。
- 增程式电动汽车（EREV）： 它们就像带备用发电机的自行车。它们靠电力运行，但有一个小型汽油发动机，仅在电池耗尽时启动。这类车在上海正变得非常流行。研究发现，它们 surprisingly 擅长坚持使用电力，尤其是在充电站易于找到的情况下。
4. “交通拥堵”的意外发现
这里有一个反直觉的发现：交通拥堵实际上可能让电动汽车看起来更好。
把交通拥堵中的燃油车想象成一个漏水的龙头——它只是停在那里就浪费燃料。而拥堵中的电动汽车则像一个智能龙头，当你不用它时就会关闭。由于电动机在低速下效率极高，在交通状况糟糕时，它们比燃油车节省更多的能源。
- 研究发现，如果交通状况恶化，电动汽车的碳减排量实际上会增加，因为它们在走走停停的条件下比燃油车高效得多。
5. 未来：需要发生什么？
研究人员构建了一个水晶球（计算机模型）来预测未来 10 年（2025–2035 年）。他们发现，仅仅购买更多的电动汽车是不够的。要真正净化空气，必须同时发生三件事：
- 净化电网： 我们需要将电力来源从煤炭转向风能和太阳能。如果电网保持脏污，汽车也会保持脏污。
- 完善充电设施： 如果充电站难以找到，人们就会更多地使用混合动力车中的燃油发动机。让充电变得容易，就像打开花园的大门；它能鼓励人们使用电力部分。
- 管理交通： 虽然交通拥堵通过对比让电动汽车看起来更好，但目标仍然是让所有人的交通更加顺畅。
核心结论
上海的电动汽车是一个巨大的进步，但它们并非万能魔杖。官方数据过于乐观，汽车的环保程度仅取决于为其供电的电力。要获得完整的气候效益，这座城市需要净化其发电厂，建设更多的充电站，并关注人们实际如何驾驶，而不仅仅是汽车在实验室中的表现。
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