2022面向生命周期净零排放的汽车低碳发展路径研究.pdf

面向生命周期净零排放的汽车低碳发展路径研究生态业务部-绿色低碳研究室孙锌1交通行业碳排放是全球第二大排放部门交通行业碳排放是全球第二大排放部门 全球交通行业的二氧化碳排放量逐年增加，是碳排放量第二大的部门（占比25%）。3数据来源：国际能源署（IEA)交通乘用车的碳排放是道路交通碳排放的管理重点乘用车的碳排放是道路交通碳排放的管理重点 包括乘用车在内的轻型车的碳排放是交通行业的碳排放的主要来源。4数据来源：世界资源研究所道路运输行业占交通碳排放量的 75%，而其中轻型车的碳排放所占比例最大，占交通行业碳排放量的45%，占道路交通的60%45%轻型车4%两轮和三轮车21%卡车5%巴士道路=75%3%铁路11%航空11%水运乘用车的碳排放是道路交通碳排放的管理重点乘用车的碳排放是道路交通碳排放的管理重点 中国道路交通的碳排放逐年增大，其中乘用车碳排放量增长最快。5数据来源：EPA,BTS,ACEA,European Transport&Environment 2018,China Statistical Bureau,WRI 2019,ERI 201702004006008001000120020102011201220132014201520162017Mt CO2中国道路交通碳排放量（2010-2017年）乘用车轻型货车客车中重型货车乘用车我们看到的只是冰山一角我们看到的只是冰山一角 车辆使用直接的碳排放并不代表汽车碳排放的全貌，其燃料上游、车辆上游的排放不容忽视。6车辆使用直接的碳排放乘用车货车客车汽油、柴油的生产燃料生产的碳排放火电、水电、风电、光伏等发电的碳排放氢燃料、e-fuel 等替代燃料的碳排放钢、铝、铜等金属材料的碳排放汽车材料和零部件的碳排放橡胶、塑料、织物等非金属材料生产的碳排放动力蓄电池及其材料生产的碳排放电动车并非“零排放”电动车并非“零排放”零排放其实是排放的“转移”，或者说是排放的“泄漏”。7来源：大众汽车电动车并非“零排放”电动车并非“零排放”汽车生命周期系统边界：燃料周期（燃料生产+燃料使用）+车辆周期（材料、零部件、生产及维修保养）。8汽车生命周期系统边界燃料周期Fuel cycle车辆周期Vehicle cycle燃料生产 Well to pump燃料使用 Pump to wheels电动车并非“零排放”电动车并非“零排放”目前纯电动乘用车有近50%的碳排放来自于车辆周期（材料、电池、整车生产及维修保养），未来车辆周期的占比将会超过90%。946%62%89%91%54%38%11%9%2020年2030年2050年2060年纯电动车生命周期碳排放占比变化车辆周期燃料周期数据来源：中国汽车低碳行动计划研究报告（2021）欧洲气候法标志着欧洲气候变化政策从市场机制走向法律机制 2021年6月28日欧盟理事会通过欧洲气候法以法律明确2050年碳中和，成为进一步法规政策的上位法。欧洲绿色新政2019年12月11日2020年1月14日欧洲绿色新政投资计划公正过渡机制2020年3月4日欧洲气候法草案2020年3月10日2020年3月11日欧洲新工业战略循环经济行动计划2020年5月20日欧盟2030年生物多样性战略农场-叉子策略2020年7月8日欧盟能源系统一体化氢战略2020年9月17日2030年气候目标计划2020年10月14日翻新浪潮甲烷战略化学品可持续性战略2020年11月19日近海可再生能源2020年12月10日欧洲电池联盟2021年1月18日新欧洲包豪斯2021年2月24日欧盟适应气候变化战略2021年3月25日有机行动计划2021年5月12日零污染行动计划2021年5月17日可持续蓝色经济2021年7月14日达成欧洲绿色协议碳中和欧洲绿色新政欧盟公布绿色发展投资计划，该计划总投资规模预计1万亿欧元，将在未来10年内陆续实施，涉及建筑翻新、绿色交通、降低化石能源使用、提高可再生能源发电比例、开发氢能等投资重点领域。2020年12月9日欧洲气候公约2021年6月28日欧洲气候法欧洲气候法明确欧洲气候法明确20502050年碳中和年碳中和Fit for 55欧盟一揽子减排方案为建筑和交通领域引入新的排放交易系统扩大排放交易市场能源效率土地利用及农林业条例欧盟各成员国减排分担条例碳边界调整机制可再生能源新能源汽车基建设施能源税航空燃料海运燃料民用轿车与轻型商用车的排放新标准社会气候基金针对上游燃料生产商，到2030年减排43%提高2030计划减排量2023年开始具有约束力，2025年将进行一次修订非欧盟国家进口部分产品时需购买碳许可提高2030年可再生能源比例目标;交通领域减排13%对高耗能公司实行强制性能源审计或强制实施能源管理评估与认证到2030年达到3.1亿吨固碳量适用于交通用能产品基于能源含量与环境可持续性对税率进行分类分级高速沿线建设快充站与加氢站增加可持续航空燃料比例促进海运可持续低排放燃料与零排放技术取消对电池电动车、氢动力燃料车和插入式混动电动车的扶持;提高减排目标，2035年禁燃为微型企业提供投资应对气候变化一揽子计划：欧盟委员会2021年7月14日提出应对气候变化一揽子计划提案，旨在到2030年在1990年的基础上减排55%，2050年实现碳中和。Fit for 55 Fit for 55 助力助力20502050年碳中和年碳中和法规管理重点涵盖汽车全生命周期法规管理重点涵盖汽车全生命周期12替代燃料基础设施指令：要求建立电力、天然气（LNG和CNG）和氢作为替代燃料的最低基础设施，预计投资8亿欧元欧洲替代燃料战略：替代燃料包括LPG、天然气，包括生物甲烷（CNG、LNG或GTL）、电力、生物燃料（液体）、氢，可促使乘用车减排50%（2021-2030年）电池战略行动计划：欧洲电池与废电池法规欧洲氢战略：开发主要利用风能和太阳能生产的清洁、可再生氢，减少工业、交通、电力和建筑部门的温室气体排放电力清洁化：欧盟能源系统整合战略：包括能源效率更高的循环系统；清洁电力系统；清洁燃油系统；2030年，可再生能源份额达到38.5%，预计可实现55%的减排目标；预计100亿欧元投资可再生能源生产阶段使用阶段原材料获取阶段回收阶段循环经济2.0：进入立法程序，进一步促进二次原料(如包装、车辆和电池)回收市场；未来十年，可循环材料使用率增加一倍。材料及零部件碳足迹法规欧盟汽车碳足迹法规：计划2023年发布汽车碳足迹标准可持续和智能交通2050年将交通部门的温室气体排放量减少90%256137849 欧盟已基本完成对汽车生命周期碳排放管理的全覆盖，碳贸易壁垒已经形成.13202020212022202320242025202620272028202920302050碳边境调节机制欧盟碳市场欧洲气候法欧洲电池法7.14 最终草案通过立法进入不征税的过渡阶段进入征税的正式实施阶段6.24正式通过2050碳中和7.14 建议道路交通纳入碳交易2035至2035年逐年递减免费配额10%，直至为012.10 新电池法草案最终法案“减碳55%”一揽子立法提案 主要法规：欧洲应对气候变化相关法规密集出台，从不同角度对碳排放进行制约。欧盟实现产业竞争优势的手段和措施欧盟实现产业竞争优势的手段和措施计算规范报告样式分类基准标签样式门槛值设定国际车企长期关注全生命周期研究国际车企长期关注全生命周期研究越来越多的企业在汽车产品全生命周期寻求碳中和解决方案。14国际车企确定了全生命周期零排放目标国际车企确定了全生命周期零排放目标15丰田于2015年发布了丰田环境挑战2050，提出了三个CO2零排放的挑战。16 国际汽车集团纷纷提出各自实现全生命周期“碳中和”或“零排放”的时间表。戴姆勒碳中和戴姆勒碳中和沃尔沃零负荷沃尔沃零负荷大众碳中和大众碳中和丰田零排放丰田零排放2039年2040年2050年20402040环境计环境计划划 在2022年之前，实现欧洲所有工厂的CO2中和；到2030年，让电动汽车的销量占据集团总销量的50%以上；最终在未来20年内建立一支碳中和的新汽车车队 在2040年之前将公司发展成为全球气候零负荷标杆企业。2018至2025年期间，将旗下每辆汽车全生命周期中的碳排放平均降低40%（较2018年）2050年实现整个集团层面的全面碳中和 2025年汽车和轻型货车全生命周期的温室气体排放总量减少30%（较2015年）;积极推动汽车全生命周期向可再生能源的转变 新车CO2零排放：2050年全球新车平均行驶过程中CO排放量削减90（较2010年）生命周期CO零排放：力求在汽车的整个生命周期内实现CO零排放 工厂CO零排放：2050年全球工厂实现CO零排放2020年博世博世碳中和碳中和 2020年，集团全球400个业务所在地所有相关工程、制造和管理设施，将不再留下碳足迹 2030年前，逐步增加可再生能源份额，并投资10亿欧元提升分支机构能效大陆大陆碳中和碳中和 2020年底，在所有生产基地使用可再生能源发电 2040年，达成二氧化碳中和目标 到2050年底实现CO2中性价值链 2050年，车辆生命周期碳中和日产零排放日产零排放通用碳中和通用碳中和 2035年实现所有新款轻型汽车的零排放 2040年实现全球产品和运营碳中和16国际车企确定了全生命周期零排放目标国际车企确定了全生命周期零排放目标到2030年平均单车全生命周期碳排放较2019年降低40%力争到2050年达成全价值链气候中和的目标17 国际车企发起生命周期碳中和竞赛。欧盟气候中和目标2050205020502050204020402039日产福特丰田大众沃尔沃通用戴姆勒宝马国际车企确定了全生命周期零排放目标国际车企确定了全生命周期零排放目标 汽车全生命周期碳中和的路径涵盖汽车全产业链181.电网清洁化非化石能源发电比例火电、水电、风电、核电、光伏等的碳排放因子4.材料效率提升重点材料能源结构变化、循环材料使用比例、电网清洁化7.车辆使用能效提升燃料消耗量的降低、电网清洁化2.车辆电动化混合动力在传统能源的占比新能源占比纯电动在新能源的占比氢燃料车占比5.车辆生产能效提升生产能效提升、电网清洁化8.出行距离降低车辆使用强度的改变，即车辆年行驶里程的变化3.替代燃料使用氢燃料、e-fuel6.动力蓄电池碳排放降低电池材料、制造碳排放降低.提出实现汽车全生命周期碳中和的八大路径提出实现汽车全生命周期碳中和的八大路径路径一：路径一：电网清洁化电网清洁化2050年以后，电网中光伏和风电占比大幅提升（均30%以上），保持水电和核电占比（各10%左右），火电占比降低在9%以下。2060的发电碳排放因子比现在降低97%。19635 489 202 30 16 01002003004005006007002020年2025年2030年2050年2060年gCO2e/kWh全国电网结构与发电碳排放因子数据来源：国家应对气候变化战略研究和国际合作中心、国家发展和改革委员会能源研究所、中国电力企业联合会、CALCD数据库、中国2030年能源电力发展规划研究及2060年展望等报告、IPCC第五次评估报告等乘用车车队中的汽柴油车在2045年左右被淘汰；包括常规混合动力车在内的传统能源车在2050年左右被淘汰；2060年纯电动车约占81%、氢燃料电池车占比接近10%。20路径二：路径二：车辆电动化车辆电动化数据来源：中国汽车低碳行动计划研究报告（2021）强化减排情景路径三：替代燃料使用路径三：替代燃料使用 合理配置蒸汽甲烷重组制氢、煤气化制氢、氯碱制氢、焦炉气制氢、生物质制氢以及可再生发电电解水制氢等制氢工艺的结构占比，考虑未来以可再生发电电解水制氢为主，氢燃料生产碳排放因子比现在降低61%。2125.419.115.79.85.010.015.020.025.030.02018年2030年2040年2050年kgCO2e/kg氢燃料生产结构与碳排放因子数据来源：阿美亚洲，中国氢能联盟改变材料用能结构、创新工业智能化生产技术、提升循环材料使用比例以及电网清洁化，2050年和2060年车用材料的碳排放将比现在降低95%以上。22路径四：路径四：材料效率提升材料效率提升0369121518铝合金铜塑料钢铁kgCO2e/kg车用材料碳排放因子2020年2025年2030年2050年2060年数据来源：世界钢铁协会、北京工业大学等97%97%97%96%路径五：车辆生产能效提升路径五：车辆生产能效提升提升整车生产能效、兼顾电网清洁化，2050年和2060年单车生产碳排放将分别降低45%和55%。235504003503002502020年2025年2030年2050年2060年单车生产的碳排放（kgCO2e/辆）数据来源：中国汽车低碳行动计划研究报告（2021）强化减排情景55%45%路径六：动力蓄电池碳排放降低路径六：动力蓄电池碳排放降低 提升电池的生产能效、电池技术革新、兼顾电网清洁化，2050年和2060年动力蓄电池生产碳排放将分别降低50%和80%。2476 53 46 38 15 2020年2025年2030年2050年2060年动力蓄电池生产的碳排放（kgCO2e/kWh）数据来源：中国汽车低碳行动计划研究报告（2021）强化减排情景80%50%路径七：车辆使用能效提升路径七：车辆使用能效提升 一方面，提升传统能源车的燃油经济性，从而降低使用阶段的碳排放。25数据来源：中国汽车低碳行动计划研究报告（2021）强化减排情景0369汽油乘用车柴油乘用车常规混合动力乘用车L/100km传统能源乘用车燃料消耗量2020年2025年2030年2050年2060年24%38%15%路径七：车辆使用能效提升路径七：车辆使用能效提升 另一方面，提升替代燃料包括电动车和氢燃料电池车的使用能效，降低使用阶段的碳排放。26数据来源：中国汽车低碳行动计划研究报告（2021）强化减排情景03691215纯电动乘用车kWh/100km纯电动乘用车电耗00.51氢燃料电池乘用车kg/100km氢燃料电池乘用车燃料消耗36%44%75%83%路径分析八：出行距离降低路径分析八：出行距离降低 未来，随着智能网联和共享出行的普及，消费者的出行距离将降低，即车辆年行驶里程将变低；随着充电基础设施的不断完善，且燃油车和电动车的里程将趋同。270500010000150002020年2025年2030年2050年2060年Km/年乘用车年行驶里程汽油乘用车柴油乘用车常规混合动力乘用车插电式混合动力乘用车纯电动乘用车数据来源：中国汽车低碳行动计划研究报告（2021）强化减排情景050100150200250300350汽油车柴油车常规混合动力车插电式混合动力车纯电动车汽油车柴油车常规混合动力车插电式混合动力车纯电动车汽油车柴油车常规混合动力车插电式混合动力车纯电动车汽油车柴油车常规混合动力车插电式混合动力车纯电动车汽油车柴油车常规混合动力车插电式混合动力车纯电动车2020年2025年2030年2050年2060年单位行驶里程碳排放 gCO2e/km不同类型乘用车单车生命周期碳排放基准情景强化减排情景面向碳中和，电动乘用车最具生命周期碳排放降低优势面向碳中和，电动乘用车最具生命周期碳排放降低优势纯电动车的碳排下降通道最宽、幅度最明显（2050年83%，2060年90%），传统能源车碳排降幅有限并将在2050年后锁定在40%左右。28数据来源：中国汽车低碳行动计划研究报告（2021）纯电动车生命周期碳减排潜力将扩大纯电动车生命周期碳减排潜力将扩大2 2倍多达到倍多达到90%90%以上以上2020年到2060年，相比于汽油车，纯电动车乘用车的碳减排效果由39%扩大到超过90%。29数据来源：中国汽车低碳行动计划研究报告（2021）强化减排情景0501001502002502020年2025年2030年2050年2060年单位行驶里程碳排放 gCO2e/km不同类型乘用车单车生命周期碳排放汽油车纯电动车39%55%71%85%91%纯电动乘用车纯电动乘用车20502050年生命周期碳减排预计超过年生命周期碳减排预计超过80%80%电网清洁化、使用能效提升的作用最明显，材料效率提升、电池碳排放降低的贡献也不容忽视。3010072 57 55 45 22 16 16 28 15 1 10 24 5 0204060801002020年电网清洁化材料效率生产能效电池碳排放使用能效其他2050年减排潜力百分比%强化减排情景下纯电动乘用车2050年生命周期碳减排潜力分析数据来源：中国汽车低碳行动计划研究报告（2021）强化减排情景乘用车车队生命周期碳排放达峰时间在乘用车车队生命周期碳排放达峰时间在20252025年左右年左右在强化减排情境下，乘用车车队生命周期碳排放达峰时间在2025年左右，碳排放峰值在7.5亿tCO2e左右;随着车辆电动化进程的加快,在2040年左右车辆周期碳排放占比将超过燃料周期，并主导之后的碳排放总量。31数据来源：中国汽车低碳行动计划研究报告（2021）强化减排情景乘用车车队燃料周期和车辆周期碳排放特征差异明显乘用车车队燃料周期和车辆周期碳排放特征差异明显强化减排情景下，车队燃料周期碳排放预计于2025年左右达峰，总量约为5.7亿t CO2e，随着乘用车车队电动化的迅速推广、电网碳排放因子降低等因素，燃料周期碳排放达峰后降幅较快，于2050年碳排放总量已低于0.3 亿t CO2e。车辆周期碳排放受当年新售乘用车影响较大，呈现下降趋势；随着2035年左右的全面电动化，之后主要由电动车所主导。32乘用车车队燃料周期碳排放乘用车车队车辆周期碳排放数据来源：中国汽车低碳行动计划研究报告（2021）强化减排情景建议通过汽车倒逼和牵引整个产业链的碳中和建议通过汽车倒逼和牵引整个产业链的碳中和针对未来汽车行业的低碳化发展针对未来汽车行业的低碳化发展，汽车行业碳中和的关汽车行业碳中和的关注点需要从燃料周期过渡到注点需要从燃料周期过渡到车辆车辆周期周期；电动车的碳减排效果明显电动车的碳减排效果明显，是面向碳中和的最佳解决方是面向碳中和的最佳解决方案；但仅依靠车辆电动化及使用能效的提升不足以使汽案；但仅依靠车辆电动化及使用能效的提升不足以使汽车行业实现碳中和车行业实现碳中和，需要需要探寻汽车探寻汽车全全生命周期减排措施生命周期减排措施及及负碳技术负碳技术；我国应进一步加强汽车产业链碳中和解决方案的我国应进一步加强汽车产业链碳中和解决方案的上下游上下游联动与系统集成联动与系统集成，特别是电力特别是电力、电池和材料供应商；电池和材料供应商；通过汽车行业全生命周期的碳中和通过汽车行业全生命周期的碳中和倒逼和牵引整个产业倒逼和牵引整个产业链的碳中和链的碳中和、由汽车行业全生命周期的碳中和由汽车行业全生命周期的碳中和引领各行引领各行业向净零排放迈进业向净零排放迈进。3334汽车企业及产品汽车企业及产品碳管理能力建设碳管理能力建设企业碳达峰暨低企业碳达峰暨低碳发展专项规划碳发展专项规划企业绿色低碳企业绿色低碳品牌建设品牌建设汽车企业及产品汽车企业及产品碳足迹核算咨询碳足迹核算咨询汽车企业碳排放/产品碳足迹核算碳核算能力建设建议一：摸家底确定市场、工厂、产品目标企业碳达峰、碳中和专项规划建议二：定目标汽车全产业链低碳资源整合建议三：定方案汽车企业绿色低碳宣传建议四：做宣传 摸家底、定目标、定方案、做宣传四步走企业碳管理四项应对建议企业碳管理四项应对建议汽车生命周期碳中研究体系汽车生命周期碳中研究体系35 已建立包括中国汽车生命周期数据库、模型、工具和系统在内的汽车生命周期碳排放研究体系，支持政府相关决策及企业碳管理咨询基础基础Basic对象对象ObjectsH2传统汽油车Internal Combustion Engine Vehicles混合动力汽车Hybrid Electric Vehicles纯电动汽车Battery Electric Vehicles氢燃料电池车Fuel Cell Vehicles应用应用Application客车Coach货车Truck公交车Bus中国工业碳排放信息系统（CICES）企业咨询服务 政府决策支持 生态环境部：汽车生命周期碳排放标准和政策 工信部：道路车辆产品碳排放标准体系建设，中国汽车低碳行动计划 CALCP 认监委：生态汽车认证 汽车企业及产品碳足迹核算咨询 汽车企业及产品碳管理能力建设 企业碳达峰暨低碳发展专项规划 企业绿色发展报告 国际合作研究 生命周期评价、碳足迹分析 资源风险分析 低碳技术研究 碳排放政策研究36