碳中和目标下的汽车产业碳减排分析_孔垂颖.pdf

4 AUTO TIMEFRONTIER DISCUSSION|前沿探讨碳中和目标下的汽车产业碳减排分析孔垂颖门峰中国汽车技术研究中心有限公司 天津市 300300摘 要：汽车产业碳排放是我国碳排放的主要来源之一，本文基于汽车产业碳排放现状，通过对产业规模和碳排放量预测，从汽车生产制造、使用、报废回收全生命周期角度提出碳减排路径。在生产阶段通过能效提升、工艺创新、燃料/原料替代和绿色能源使用等方式减少碳排放；在使用阶段，通过纯电动汽车的使用以及绿色电力的使用降低碳排放；在报废回收阶段，通过研发和应用环保高效的技术手段以提升材料的回收与再利用效率等手段控制碳排放。关键词：碳达峰碳中和汽车产业碳减排 1汽车产业碳排放现状化石燃料的大规模利用和二氧化碳的大量排放发生在工业革命以后，但大气中二氧化碳浓度有实质性增加是近 100 年来出现的现象。我国工业发展始于 19 世纪后半叶，但由于当时社会环境动荡，工业化进程相当缓慢，直至新中国成立，我国开始进入系统性工业化，而二氧化碳排放进入快速增长时期则要追溯到 1978 年改革开放以后，尤其是 2001 年加入世界贸易组织（WTO）以后。据统计，2019 年我国温室气体排放总量为140 亿吨，占到全球排放总量的 26.7%。分行业来看，我国碳排放中，电力和供热的碳排放约占 51%，工业占 28%，其次分别为交通运输、民用、其他能源部门、商业和公共服务、农业等，分别占到 10%、4%、3%、2%、1%。交通运输行业是我国第三大碳排放行业，是碳减排的核心领域，在交通运输领域中，汽车产业所占的碳排放最高，超过80%。从产品结构角度看，我国较高的汽车保有量和销售量对碳减排任务的完成带来较大压力。截至 2021 年，我国汽车保有量为3.02 亿辆，其中 97.4%为传统燃油车。在Analysis of Carbon Emission Reduction of Automobile Industry Under Carbon Neutrality TargetKong ChuiyingMen FengAbstract：The carbon emission of the automobile industry is one of the main emissions in our country.Through the prediction of industrial scale and carbon emissions,the reduction path is proposed from the perspective of the whole life cycle of automobile production,use,scrapping and recycling.During the production stage,reduce carbon emissions through energy efficiency improvements,process innovations,fuel/feedstock substitution and green energy use.During the use phase,reduce carbon emissions through electrification of products and the use of clean electricity.In the scrap recycling stage,through the research and development and application of environmentally friendly and efficient technical means and improve the recycling and reuse efficiency of materials to control carbon emissions.Key words：carbon peak,carbon neutral,automotive industry,Carbon emissions电力和供热工业交通运输民用其他能源部门商业和公共服务业农业其他图 1我国分行业碳排放情况AUTO TIME 5 FRONTIER DISCUSSION|前沿探讨产销量方面，2021 年，我国汽车产销分别为 2608.22 万辆和 2627.48 万辆，连续 13年稳居全球第一。根据联合国相关研究，全球气候变暖超过 1.5将使全球至少增加 4.2 亿人口面临极高温天气，增加 50%的人口面临水资源短缺。而根据伯克利地球实验室研究数据，90 年代初至今，全球地面温度已上升超过1，通过碳减排控制温室效应已刻不容缓。各国在应对气候变暖问题中也都表现出积极态度，巴黎协定中的 196 个缔约国均在政治意愿上大力支持巴黎协定，欧洲各国也制定了严格的低碳发展路线。我国自主提高国家贡献力度，彰显大国的担当与使命，提出“2030 年前实现碳达峰、2060 年前实现碳中和”的发展目标，并将其写入了政府工作报告。2汽车产业规模及碳排放预测2.1汽车产业规模预测汽车产业中长期发展规划和新能源汽车产业发展规划（2021-2035 年）均提出了 2025 年的产业规划目标，随着新型城镇化和工业化的加快推进，海外新兴汽车市场的发展，我国汽产销量仍将保持平稳增长，预计 2025 年达到 3500 万辆左右，其中，新能源汽车销量达到新车总销量的 20%左右。未来，随着宏观经济的恢复向好，将促进汽车销量的持续增长，加之各类宏观政策对汽车消费的引导，将带动底层消费复苏，进一步推动汽车消费增长。同时，随着供应链短缺问题逐渐缓解，海外需求反弹，全球汽车市场回暖，恢复性增长将持续。2025 年产量（万辆）汽车3500新能源汽车700表 1十四五末汽车产量预测从长期来看，我国汽车产销量将保持持续增长的态势，2021 年我国千人汽车保有量为 213 辆，与发达国家相比还存在较大差距，汽车产销增长还有较大空间。随着经济的持续发展、城镇化率水平的提高以及都市圈的进一步扩大，居民出行需求增加，未来较长时期内，我国汽车保有量仍将持续增长。2.2汽车产业碳排放预测节能与新能源汽车技术路线图 2.0提出，中国汽车产业碳排放将于 2028 年左右先于国家碳减排承诺提前达峰，至 2035年碳排放总量较峰值下降 20%以上。在汽车领域总排放中，燃油车排放始终占绝对主导，其中，乘用车和货车是主要排放源，客车碳排放相对较小。乘用车领域碳减排潜力较大，作为全球最大的新能源汽车市场，我国的纯电动汽车保持了高速增长态势，在未来的一段时间内，在各种利好环境及政策的作用下，增长将继续保持。首先，纯电动汽车个人接受度明显提升，区域市场下沉明显，发展势头强劲；其次，在增购、换购需求双重驱动下纯电动汽车销量增长迅速；再次，与其他国家相比，我国在汽车电动化的目标规划上过于保守，未来的实际增长可能会远超目标。电动汽车的大规模增长，将助力汽车领域碳减排目标的实现。货车领域碳减排的不确定性较大，受货车本身使用属性的影响，同货车整体销售情况相似，新能源货车销售受政策影响波动较大，增长趋势不明朗。此外，从电动重型货车的安全性、全生命周期成本角度出发，其优势不明显，车主购买意愿并不强烈，新能源货车销售前景的不确定性影响了该领域的碳减排贡献。客车领域的碳排放贡献较小，随着高铁完善，私家车普，客车销量预计仍呈下降趋势，此外，传统燃油客车在政策的推动下正在被快速替代。鉴于客车在汽车领域的销量占比较低以及相关政策的支持，长期来看，客车领域的完全电动化较易实现，未来客车领域的碳排放贡献较小。3汽车产业碳减排路径近年来，我国已制定和实施了一系列针对汽车领域减排控排的政策和行动方案，涉及汽车电动化转型、燃油经济性改善、车辆技术水平升级、出行结构调整、运输效率改善等多方面。2020 年国务院印发了新能源汽车产业发展规划（2021-2035 年），提出到 2025 年，新能源汽车新车销售量达到汽车新车销售总量的 20%左右，至 2035年，纯电动汽车成为新销售车辆的主流。2021 年，国务院印发的2030 年前碳达峰行动方案，提出到 2030 年，当年新增新能源、清洁能源动力的交通工具比例达到40%左右。对于汽车产业，国家从宏观层面提出了碳减排路径，但对于汽车产业本身来说，碳减排是一场系统性变革，需要产业内部上下游联动减碳，产业外部跨行业、跨领域协同脱碳。从产业内部来看，涉及汽车生产制造、使用、报废回收三个环节。3.1生产阶段碳减排分析汽车产业是典型的离散型制造业，生产工艺多样，涉及多个工序，包括冲压、焊装、涂装、总装等，属于技术密集和资本密集型行业。随着技术的进步，柔性化、智能化、信息化成为汽车制造行业的发展趋势，基于技术进步汽车生产制造碳减排潜力明显，主要包括能效提升、工艺创新、燃料/原料替代和绿色能源使用等方式。在能效提升和工艺创新方面，通过采用低能耗设备，降低生产过程中的能源消耗；通过采用新技术、新工艺，减少生产过程碳排放；通过采用智能信息化设备，提高生产过程可控性，提升生产排产合理性，减少人工等待、设备待机过程中的能源消耗；通过采用智能化管理系统，实现生产数据的实时采集和监控，减少能源消耗，提高生产效率。在原料/燃料替代和绿色能源使用方面，生产过程通过可再生能源的使用降低碳排放。如通过分布式光伏发电的采用，为汽车生产提供绿色电能，减少生产使用过程中电力消耗二氧化碳排放，通过采用地源热泵技术，提供绿色循环的冷热能，减少相关能源消耗。6 AUTO TIMEFRONTIER DISCUSSION|前沿探讨3.2使用阶段碳减排分析在全球碳减排趋势下，我国汽车产业实现碳中和最直接的方式是新能源汽车的大规模使用，尤其是纯电动汽车和氢燃料电池汽车的市场渗透。根据交通领域碳排放计算方法中的行驶里程法计算汽车碳排放量，碳排放量=保有量 年行驶里程 燃料效率 单位能耗排放因子。因此，汽车保有量、年行驶里程、单位能耗排放因子等因素对汽车行业碳排放都将产生影响。汽车保有量的结构构成对碳排放影响较大，在经济低碳化发展的大趋势下，传统内燃机汽车面临前所未有的挑战。汽车燃料结构的改变是循序渐进的过程，从短期看，提高燃油汽车经济性是降低汽车碳排放的重要途径。中长期来看，纯电动汽车和氢燃料电池汽车的使用是实现碳减排的有效方式，虽然动力电池在生产和回收过程碳排放大，但在使用过程中，其碳排放明显优于传统燃油车。根据相关统计，从全生命周期角度出发，纯电动汽车减排效果明显优于传统内燃机汽车。氢燃料电池汽车因其燃料的清洁化，具有较强脱碳潜力，将是未来低碳化发展的重要方向，特别是在商用车领域降碳明显。当前我国电力生产结构中，可再生能源电力占比不足 30%，碳排放量高的火电仍居于主流，其中煤电占比达到 49.07%，在燃料使用周期，纯电动汽车的碳排放量仍占较大比例，未来随着电力系统的低碳化，风光资源将逐步转变为主力发电和供能资源，大规模绿电的使用，将会大幅降低纯电动汽车的全生命周期碳排放，减排效果会愈加明显。3.3报废回收阶段碳减排分析根据再生资源回收利用协会统计数据显示，我国汽车市场每年注销车辆的规模在700 万至 800 万辆，大规模报废车辆的回收拆解面临较大的碳排放压力。从碳减排角度出发，汽车报废回收阶段减碳途径主要是通过应用环保高效的技术手段，提升材料回收与再利用效率。材料的回收与再利用意味着原材料生产的减少，进而减少原材料生产从矿产开采到加工应用全过程的碳排放。在汽车报废回收过程中，通过积极应用环保高效的技术手段来处理残渣，减少二氧化碳的排放。对于冷却液、燃料、防冻剂和空调制冷剂等液体残渣，通过无害化处理减少碳排放；对于安全气囊、蓄电池等可能对环境造成影响的部件，通过科学回收和分类处理，尽可能实现对回收材料的再利用，提高使用效率，减少相关材料的制造碳排放。4结论碳达峰、碳中和是个长期目标，不可一蹴而就，相关领域减排要求及政策制度均在研究制订中。目前，我国正在围绕“双碳”目标制定汽车产业碳减排实施路线图，通过加大整车集成技术创新、整车软件技术应用力度，推动电动化、网联化、智能化并行发展，从产品端减少碳排放；通过配套法律法规的制定、回收利用体系的完善、发布相关标准的发布等，从回收利用端减少碳排放。随着碳达峰、碳中和目标的明确和相关政策的推进，汽车产业实施碳减排直至碳中和已迫在眉睫，通过对汽车产业规模和汽车碳排放预测可知，汽车产业碳达峰将先于国家承诺，提早达峰。从全生命周期和可持续性角度出发，需要从汽车生产、使用、报废回收各环节采用相关措施实现碳减排。在生产阶段通过能效提升、工艺创新、燃料/原料替代和绿色能源使用等方式减少碳排放；在使用阶段，通过产品电动化以及清洁电力的使用降低碳排放；在报废回收阶段，通过研发和应用环保高效的技术手段、提升材料的回收与再利用效率等手段控制碳排放。在汽车全生命周期，通过先进生产技术的协同，高效管理技术的应用，绿色循环技术的发展，以降低碳排放为发展目标，实现汽车产业高效、低成本的碳减排。参考文献：1 冯浩，熊兆钦.“双碳”背景下新能源汽车产业机遇及发展战略思考J.决策与信息，2022（05）：68-76.2 杜娟.创新引领中国汽车产业“双碳”路径 J.可持续发展经济导刊，2022（Z1）：70-71.3 左培文.双碳目标下的汽车产业发展路径J.汽车与配件，2021（22）：30-32.4 陈秀娟.汽车行业的“双碳”路径 J.汽车观察，2021（10）：55-57.5 伊万.“双碳目标”下汽车行业的减排探索J.汽车纵横，2021（07）：92-96.6 代迪尔，张宇辉.双碳目标背景下中国汽车行业碳减排的经验与启示 J.海峡科技与产业，2021，34（10）：63-66.7G Refiadi，IS Aisyah，JP Siregar.Trends in Lightweight Automotive Materials for Improving Fuel Efficiency and Reducing Carbon EmissionsJ.Automotive Experiences，2019，（10）：29-32.8A Giampieri，J Ling-Chin，Z Ma，AJ Smallbone，AP Roskilly.A review of the current automotive manufacturing practice from an energy perspectiveJ.Applied Energy，2020，261：1-29.作者简介孔垂颖：（1989），女，汉族，硕士，高级工程师。研究方向：新能源汽车、绿色低碳方向。