衡量排放指标之一—MPG
[汽车之家 新闻] 上个月，有关特斯拉MODEL S在新加坡因二氧化碳排放超标被处罚的消息，再一次把电动车是否环保的话题带到了公众面前。据报道，车主Joe Nguyen在香港花费4万美元购买了一台二手MODEL S车型，并耗时六个月时间为其办理妥当进口手续。车主本以为，根据新加坡政府车辆碳排放(CEVS)标准，他可收到退税额度的金额为10880美元。然而让他震惊的是MODEL S在测试后被认定为“非环境友好车型”，被新加坡陆路交通管理局(LTA)处以1.5万美金的税金。此事一出，人们对电动车零排放的认知再一次受到了挑战，而特斯拉、车主和新加坡陆路交通管理局三方也各执一词。
新加坡采用的是联合国欧洲经济委员会R101标准进行测试，并且根据本国的法规，所有电动车消耗的电量，都要按照计算公式1瓦/时=0.5克二氧化碳折算成新加坡上游电力消耗，二手MODEL S每公里要消耗444瓦时电量，对应的碳排放应该是222g/km，属于严重超标。
外媒戏称，特斯拉官方对于此事的态度是，这完全是数学没学好。而新加坡陆路交通管理局对此的解释是，该车主购买的特斯拉MODEL S为二手车，计算上游电网二氧化碳排放量的时候会有所增加。作为特斯拉排放事件当事人的车主Joe Nguyen则表示，如果说自己的特斯拉MODEL S应该缴纳上游电力二氧化碳排放超标费用，那么使用iPhone是不是也应该为此上税。
对电动车是否应该为上游发电企业（尤其是传统燃煤发电站）排放的二氧化碳排放埋单的问题，从电动车诞生至今一直存在巨大的争议，并且在世界范围内还没有达成所谓的共识。我们也曾在汽车之家的网友当中做过调查，在近四万名接受调查的网友中有59.29%的人认为，电动车同样需要承担上游电力企业的二氧化碳排放成本，这个结果说明虽然有越来越多的人开始青睐或购买电动车，但对于电动车是否为清洁出行方式这一点上还存在分歧。
我们暂且把特斯拉排放事件中那些互相抬杠的言论搁置一边，不如一起来看看美国针对电动汽车的二氧化碳排放标准是如何规定的，以及特斯拉在美国的二氧化碳排放量是如何计算得出的。
■ 衡量指标之一——MPG
美国政府针对机动车的燃油经济性制定了一系列详尽的测算方法，简而言之称其为“MPG（miles per gallon）”，即一加仑油能跑多少英里，翻译成咱们国内通俗的说法就是“几个油”，MPG的数值越大代表这辆车越省油。美国政府以近乎洗脑的方式告诉民众，燃油经济性很重要！
『美国各州MPG值与温室气体排放的相关性』
Ⅰ.对于个人来说，MPG数值越高，你越省钱
例如：一台MODEL S 70的平均MPG（也即MPGe，miles per gallon equivalent）值为89，一台宝马740i的平均MPG值为24。如果年行驶里程为10000英里（16093.44公里），拥车期为五年，那么特斯拉车主将比宝马车主节省大约3150美元（20366.325人民币）。
一台MODEL S 70的平均MPG（即MPGe）值为89，可以理解为这台车用一加仑汽油能跑89英里，或可理解为其跑100英里耗费38度（kWh）电能；而一台日产聆风的平均MPG（即MPGe）值为112，跑100英里耗费30度（kWh）电能。同为电动车，二者在能源消耗和节省用车支出方面也有着不小的差异。
Ⅱ.机动车年平均排放居高不下，提升能源可持续发展迫在眉睫
根据美国能源部公布的数据，机动车平均每年能够排放出17亿吨主要成分是二氧化碳的温室气体（GHG，greenhouse gas），其中每加仑汽油能够燃烧释放出20磅（9kg）左右二氧化碳。粗略计算，一辆车一年大约能排放出7-10吨温室气体。面对如此惊人的数据，你是不是该考虑购买一辆MPG值更高的座驾呢。
说到这儿问题来了，MPG跟咱们今天讨论的电动车到底有什么关系？
『机动车环境友好度等级标准』
虽然纯电动汽车在行驶时不消耗石油、排放量为0，看似与燃油经济性毫无瓜葛，但理性的美国人民在核算MPG时十分明确的考虑到了电动车间接导致上游电力企业消耗能源并向环境中排放出一定量的二氧化碳，这种排放被命名为上游温室气体排放（Upstream GHG Emission），而这个过程中间接能源消耗也是不可忽视的。因而对于传统燃油动力车型以外机动车，如纯电动汽车、插电式混合动力汽车以及以天然气为动力的车型，美国人应用每加仑汽油当量（MPGe）作为衡量石油消耗量的指标，引入MPGe这个概念有利于使用不同燃料的车辆之间进行合理的比较。（关于上游温室气体排放的问题，我们下文会做进一步介绍。）
让我们再度以特斯拉MODEL S 70和宝马740i为例，当宝马740i消耗13.7桶石油时，特斯拉MODEL S 70的同等石油消耗量为0.2桶，说明电动车在能源消耗方面确实要明显低于传统燃油动力车型。具体的测算方法在此不便展开说明，但这种直观的数据对比有助于民众在购车时更全面的了解到，自己的购车决策在美国政府所强调的MPG值高低方面的重要性，因为你稍一任性，不仅仅是自己的钱包变轻，还有可能对全美生态环境、经济、能源等方面带来蝴蝶效应般的影响。
能源的可持续发展问题虽然是老生常谈，但在未来很长一段时间内依然是全世界共同面临的一个重要课题。美国人对此也没有略胜一筹的好办法，可再生能源、清洁能源的使用和提高能源利用率的新技术开发是提升现存能源可持续发展的必经之路。对于汽车工业来说，油电混合动力汽车、插电式混动汽车、纯电动汽车、氢燃料电池汽车是目前的主流研发方向，乙醇、生物能源等可再生资源未来同样有可能成为机动车的动力来源。
Ⅲ.从经济层面来讲，石油进口依赖不利于全美经济发展
之所以美国政府如此在意机动车的能源消耗量，特别是MPG值，是由于美国每年石油消耗量的四分之一来自于进口，对石油进口的过度依赖不利于美国经济的发展，例如2014年，美国石油进口支出约1160亿美元，可以说是笔巨额开支。因而美国能源局针对未来推出的新机动车制定了新的标准，通过研发能源利用率更高的汽车和开发可替代石油、更经济有效的新能源，尽可能减少美国国内的石油消耗量。
新标准期望在2012年-2025年使乘用车辆的平均MPG值达到45，而货运车辆的平均MPG值达到32，到2025年，美国国内石油日均消耗量将减少两百万桶，即目前美国从OPEC（Organization of Petroleum Exporting Countries，石油输出国组织）日均进口石油量的一半。
综上所述，为了国家经济的良性运行、为了国民生存环境的可持续性发展，每个美国公民都有责任购买一台MPG（MPGe）值较高的出行工具，纯电动车型最佳。当然，这只是个玩笑，除了考察车辆的MPG（MPGe）值，美国在衡量电动车排放量时还加入了上游电力企业排放因素。
衡量排放指标之二—上游温室气体排放
■ 衡量指标之二——上游温室气体排放（Upstream GHG Emission）
除了新能源汽车的间接能源消耗外，上文中提到的一个概念也同样重要——上游温室气体排放，正是由于这个概念，导致本文开头的新加坡车主Joe Nguyen被无情的额外征收1.5万美金罚款。与新加坡陆路交通管理局含糊其辞的解释不同，美国针对电动车的上游温室气体排放量的计算可以精确到车辆使用地区、生产年份等多项指标，并且这些数据查询权限完全对所有人开放，包你心服口服。
在此，让我们简单了解一下美国对上游电力企业排放的测量涉及哪些要素。
首先是美国26个地区的上游电力企业二氧化碳排放率。这项数据来自于一个名为eGRID2012 1.0版的大型数据库（感兴趣的朋友可以咨询度娘），该数据库主要负责监控收集全美整个电力系统在空气中排放物（包括氮氧化物、二氧化硫、二氧化碳、甲烷和一氧化二氮）、排放率、发电网络等几方面的环境影响数据。
其次是电力传输、分流过程中的损耗值，这项数据同样也能从上述数据库中查询。
最后是区域二氧化碳排放率。与第一项不同的是，此处所说的区域二氧化碳排放率可能会加入一些当地特殊环境影响因素，进行加权计算。
通过整合MPG和上游温室气体排放两大衡量指标的相关计算方式，我们已大致了解美国对机动车排放的核算逻辑。按照美国地区邮政编码我们可详细查询特斯拉MODEL S 70在全美各地的二氧化碳排放量，例如其在纽约的排放量约为150g/英里（约93.75g/km，相比新加坡的测算值222g/km低了不少）。
此外，美国政府对于新能源汽车尤其是纯电动汽车给予了高度支持和认可。消费者购买新能源车可享受大额退税福利，例如特斯拉MODEL S 70在美可享受7500美元的全额退税金额，并且其在能源利用率最高的前十款车型中排名第七，是前十名中唯一的一款中大型车。难怪埃隆·马斯克认为新加坡排放事件是一次由于数学没学好而造成的误会。
『燃料利用率最高的前十款车型』
『燃料利用率最低的前十款车型』
而我的同事在赴美参加MODEL 3发布活动时也曾询问过特斯拉相关负责人对于此事的态度，最终没有得到明确的答复。的确，新能源汽车是否为真正的绿色出行方式是由车辆本身的动力总成设计、车辆使用地区的电力企业分布情况、发电所采用的能源类型以及当地新能源汽车相关政策等一系列复杂因素决定的。
『美国电力来源平均分布图』
即使在美国，火力发电也占据着全国电力来源的首要位置，为33.28%。2015年8月3日，奥巴马政府宣布推行号称“史上最严”的环境能源政策——清洁能源计划，将重点针对温室气体和其他有害气体排放较高的电力企业进行改革。然而这个看似你好我好大家好的计划，在今年2月份被美国最高法院以5票赞成4票反对的微弱优势裁定为暂缓施行。并非美国政府不认可清洁能源计划对于减少碳排放、减缓气候变暖等方面的有利影响，且能源领域从以燃煤为主的能源结构调整到以更清洁和廉价的能源为主的趋势已成定局，但是，饭要一口口的吃、路要一步步的走。
关于电动车的未来，我们能期待什么。
《科学美国人》杂志中的一篇文章中曾提到，未来智能汽车电网V2G（vehicle-to-grid）将有可能得到广泛应用，V2G的核心在于电动车和电网之间的互动，利用大量电动汽车存储能源作为电力网络和可再生能源的缓冲带。翻译成与我们生活相关的普通话是，V2G将使电动车成为家庭中最大号的“充电宝”。
『比亚迪关于未来智能汽车电网的规划』
其实V2G技术的提出已有若干年时间，在我国，目前最具实际应用价值的研究成果可能要属比亚迪的“双向逆变充放电技术”，它的工作模式可分为三种：V2G（车对电网）、V2V（车对车）、V2L（车对负载），通过V2G模式实现削峰填谷，V2V模式实现车辆之间互相充电，V2L模式则可实现在车辆远离电网时在紧急状况下应急供电。而作为本文的主角，特斯拉也推出了名为Powerwall的储能设备，目的是缓解家庭用电对电网的依赖。
除了我们通常理解的利用电动车移峰填谷的作用之外，V2G技术的应用还将使风能、太阳能等新能源大规模接入电网成为可能。风能、太阳能等新型可再生能源受制于天气、地域、时间段的影响，导致其不可直接接入电网，以免影响电网稳定。通过V2G技术，可用电动汽车来存储风能和太阳能发出的电能，再稳定地送入电网。
● 美国模式带给我们的启示
这些展望听起来很美好对不对，然而纯电动车的发展还需要走很长的路，车辆自身动力技术的升级和电网系统的净化是未来提升能源利用率两方面决定因素。在我国，火力发电和工业生产中的燃煤消耗对环境造成的影响全国多数地区的居民都感同身受，一到冬季中国北方城市弥漫开来的雾霾就是最好的例证，当然其中也有机动车的一部分贡献。大家之所以对机动车对雾霾的“贡献”比例为多少争论不休，正是因为我国缺乏类似于美国那样系统的关于机动车燃油消耗和排放数据的公开信息，这也导致了纯电动车在我国是否为绿色出行方式成为了一个待解的谜题。
通过本文的分析介绍，美国的现有模式给予了新加坡和中国很有价值的启示，电动车乃至新能源汽车的二氧化碳排放量核算是一个庞大而宏观的体系，但其中包含的要素却又细致入微到上下游企业的方方面面。正如马里兰大学经济学教授莫林所说，无论我们讨论的是传统的汽油动力车、电动汽车，还是混合动力汽车，大部分的环境危害实际上是来自各个阶段的，而不仅仅是使用车辆的阶段。从长远的视角来看，电动车是环保、清洁的出行方式这一点毋庸置疑，然而在求证这个命题的过程中还有许多问题亟待我们解决。（文/汽车之家 张晓丹）
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