增加电动汽车的采用可能会加剧中国发电厂的碳排放

《iScience》：Increasing the adoption of electric vehicles may exacerbate carbon emissions from power plants in China

　　

中国已承诺发展电动汽车（EV）以实现“双碳”目标。然而，电动汽车带来的电力需求增长可能会加剧电力部门的碳排放。这项实证研究利用2017年至2022年的面板数据，考察了中国电动汽车采用对电力部门碳排放的影响。工具变量（IV）回归结果显示，电动汽车销量每增加10%，发电厂排放增加0.39%。空间计量结果进一步表明，发电厂之间存在显著的排放溢出和空间联系。此外，研究人员的场景分析表明，可再生能源和交通电气化的协同发展进一步促进了碳减排。研究人员的发现强调了更清洁的能源结构在释放电动汽车完全脱碳潜力方面的重要性。

在全球应对气候变化与环境污染的背景下，交通电气化成为关键战略。中国作为全球最大汽车市场，承诺通过发展电动汽车（EV）实现“双碳”目标。然而，电动汽车虽能消除尾气排放，但其电力需求可能加剧以煤电为主的电力部门碳排放。现有研究多聚焦交通部门的减排效益，忽视了电力系统的间接碳排放与空间依赖性。为填补这一空白，研究人员开展了一项实证研究，利用2017—2022年中国城市层面面板数据，考察电动汽车采用对电力部门碳排放的因果影响与空间溢出效应，并探讨清洁能源协同发展的脱碳潜力。该研究发表于《iScience》。

研究人员主要采用以下关键技术方法：首先，构建双向固定效应模型，并运用工具变量（IV）回归解决内生性，工具变量为城市电动汽车充电桩数量与2001年道路长度的对数乘积。其次，采用空间自回归模型（SAR）和空间误差模型（SEM）识别发电厂之间的排放溢出效应，空间权重矩阵基于逆距离和二进制邻接性。此外，使用双重机器学习（DML）方法（随机森林、支持向量机、梯度提升、神经网络）验证稳健性，并进行中介效应分析与区域异质性分析。最后，基于国际能源署（IEA）的《宣布承诺情景》（APS）与中国新能源汽车产业发展规划，构建未来场景分析。数据来源包括：电动汽车销量来自中国公安交强险数据库，碳排放数据来自全球大气研究排放数据库（EDGAR），社会经济数据来自中国国家统计局，气象数据来自美国国家环境信息中心（NCEI）。样本覆盖845个火电厂，观测值55,369个。

**EVs' impact on carbon emissions from thermal power plants**
通过工具变量回归，研究人员发现电动汽车销量每增加10%，火电厂碳排放增加0.39%（在5%水平显著）。基准回归中未控制内生性时系数不显著，而IV回归后效应显现。DML方法（随机森林、支持向量机等）进一步验证了正向关系。此外，对一氧化二氮（N₂O）、甲烷（CH₄）及中国多尺度排放清单（MEIC）中碳排放的检验也支持了结论的稳健性。

**Mechanism analysis**
中介效应分析表明，电动汽车采用通过两条路径增加碳排放：一是显著增加化石燃料发电量（系数0.0679，p<0.01），二是显著提高电力进口量（系数0.557，p<0.01）。这表明电动汽车充电需求不仅刺激本地化石燃料发电，还通过跨省电力传输引发空间排放转移。

**Spatial dependence**
空间计量分析显示，发电厂碳排放存在显著空间溢出效应。SAR模型的空间自回归系数（rho）和SEM模型的空间误差系数（lambda）均为正且高度显著，表明相邻发电厂通过互联电网和区域电力交易相互影响。在控制空间依赖后，电动汽车销售对碳排放的边际效应为0.92%（采用SEM模型）。

**Regional disparity**
区域异质性分析揭示了显著差异：在西部地区，电动汽车采用使碳排放减少4.49%（5%显著），而在中部地区则增加33.3%（1%显著）。东部地区系数不显著。进一步分析表明，低清洁能源比例地区、高收入省份以及低容量（<300 MW）火电厂受电动汽车采用影响更大，排放增幅更显著。这反映了清洁能源禀赋与电力传输格局导致的环境不公平。

**Decarbonization scenarios**
场景分析基于2035年和2050年的电动汽车渗透率与清洁能源比例设定。结果显示，在低脱碳场景（清洁比例<20%）下，高电动汽车采用会加剧排放；而在高脱碳场景（清洁比例>50%）下，电动汽车采用能有效实现碳减排。从2022年到2050年，若电动汽车比例从0.20增至0.90、清洁能源比例从0.24增至0.74，总碳排放可下降约53%（从0.85亿吨降至0.40亿吨）。当清洁能源比例超过0.6时，减排效果最为显著。

在讨论部分，研究人员强调电动汽车增长与高碳能源依赖的解耦至关重要。研究发现，电动汽车采用增加了化石燃料消耗，因此煤电依赖地区应优先发展可再生能源。同时，区域间生态补偿机制与协调政策框架有助于平衡环境负担分布。储能技术、智能电网、电力现货市场与绿色电力交易等市场机制可优化充电行为与清洁能源的时空匹配。研究结论指出：**电动汽车的采用会增加电力部门的碳排放，其脱碳潜力依赖于清洁能源结构的协同发展；更清洁的能源结构是释放电动汽车完全脱碳潜力的关键。** 该研究为交通电气化与电力系统脱碳的协同政策提供了实证依据。