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中汽中心刘斌:燃油车保有量达峰之日,决定碳排放达峰之时

继习近平总书记提出“3060”目标以来,国家发改委加速构建双碳“1+N”政策体系,其中“1”是总的路线,“N”是八大行业和领域。“1+N”政策体系为双碳目标的实现提供了顶层设计和行动部署,随后全国各地区、各行业都在研究碳达峰、碳中和的路线图和实施方案。汽车产业从属于交通领域,作为制造业的代表性产业,肩负着低碳、绿色转型的重大使命以及巨大潜力。

中汽中心一直是政府部门的重要智库,多年来协助财政部、工信部、国家发改委等部委开展行业政策研究,为政策制定提供理论依据。中国汽车技术研究中心首席专家、中国汽车战略与政策研究中心副主任刘斌博士曾直接参与新能源汽车产业发展规划、补贴政策、免征车辆购置税、汽车促消费等政策研究工作,目前受工信部委托进行《面向碳达峰、碳中和的汽车产业实施路线图研究》。

中汽中心刘斌:燃油车保有量达峰之日,决定碳排放达峰之时

刘斌

在第八届全球华人汽车精英联合年会暨“中国拥抱世界”汽车产业创新论坛上,刘斌分享了《面向碳达峰、碳中和目标的汽车产业实施路线图》阶段性研究成果,为行业企业应对双碳大考厘清方向。

直接减碳分析:汽车保有量与碳达峰时间

在会上,刘斌从直接减碳分析出发,分享了关于汽车碳排放的四个结论:

1

燃油汽车保有量决定了汽车直接碳排放

每年汽车产生了多少碳排放?

按照IPCC的分类,计算碳排放按照直接排放来算,即汽车作为运输工具在使用过程中产生的直接碳排放。汽车每燃烧一升汽油会产生2.37公斤CO 排放,去年百公里平均油耗是6.31L。中国一共有2.8亿辆车,其中2.4亿辆车是乘用车,2.4亿辆乘用车中还有约0.5%是出租车,年均行驶里程相当于7-8辆的私家车,初步计算出,乘用车碳排放一年是4亿吨;另外商用车有0.3亿辆,其中88%是商用货车(包括43%的轻型货车、25%的重型货车等),12%是商用客车(包括公交客车、道路运输客车、轻型车和中型车),经过计算,商用车碳排放一年约6亿吨。两者相合,汽车总排放一年在10亿吨左右。

不同研究机构测算的汽车碳排放大概都在7亿-10亿吨左右,根据成品油消费税收的数据反推,汽车燃烧消耗成品油导致的碳排放是6.6亿吨,其中60%左右碳排放由商用车导致,40%左右由乘用车导致。商用车虽然少,但是碳排放比较高。

除了现在保有汽车运行带来的碳排放之外,中国每年还生产2500万辆新车,生产一辆车大概产生550公斤的碳排放。一年2000万辆乘用车碳排放是0.1亿吨,再加上500万辆商用车碳排放,一共是0.15亿吨。这一数据只是算的整车厂,还不包括零部件企业。

汽车直接碳排放导致的结果是,90%来自于在用车行驶,10%来自于新车制造生产。由此得出第一个结论:燃油汽车保有量决定了汽车直接碳排放。

2

燃油汽车保有量达峰时间决定碳排放达峰时间

汽车的峰值或拐点究竟是多少?

中国现在汽车保有量为2.8亿辆,交通运输部认为未来将达到3.5亿辆。真的如此吗?

如果按大多数研究机构汽车千人保有量预测,美国的数据是800辆,日本和欧洲是500辆,中国是200辆。按照千人保有量计算,330辆是中国的峰值,正好是一户一辆车,在这种情况下,中国未来汽车保有量峰值达到4.8亿辆。

如果按中国的道路资源可以容纳多少汽车计算,参照天津汽车道路资源匹配车辆的情况,按照中国80%的城镇化率来计算的话,汽车保有量高的峰值是5.6亿辆。

中汽中心刘斌:燃油车保有量达峰之日,决定碳排放达峰之时

在这两种保有量的情况下,汽车的碳排放未来会怎么演进?

在每种保有量情况下,都有低政策、中政策、强政策的区别。低政策是按照有政策执行,购置税免征补贴,这是对新能源的优惠,到2022年终止,之后没有新的支持措施;中政策是2023年之后还有一些财税优惠;高政策是还有更多的压制燃油车的高强度的措施。

分析6种场景,可以看到汽车碳排放达峰时间和燃油汽车达峰高度正好吻合,因此得出了另一个结论:燃油汽车保有量达峰时间决定碳排放达峰时间,这个时间为2028—2031年。在此之后,中国汽车保有量还会继续增长,但是碳排放下降,也就是中国汽车保有量增长与碳排放脱钩。

3

新能源汽车保有量高于15%之日或是我国汽车行业碳达峰之时

汽车的峰值或拐点将呈现什么特点?

现在我国汽车保有量是2.8亿辆,而100辆车中98%是燃油车;到2031年保有量大概是3.7亿辆左右,就只有85%是燃油车。

也就是说,燃油汽车的保有量从98%消减到85%之时,汽车的碳排放就达到了峰值。反过来说,新能源汽车的渗透率从2%提高到15%之时,汽车的碳排放就达峰了。所以,拐点将在燃油车保有量低于85%、新能源汽车保有量高于15%的时候到来。

4

中国应继续坚持纯电驱动战略 同时兼顾节能汽车发展

如何加速推进?

中国不是自然而然地攀高峰,要人为压峰。为此,人为压峰对汽车来说必须要做两件事情:一是需要控制燃油车总量,二是调整结构,即提高新能源汽车的渗透率。为此,中国应继续坚持纯电驱动战略,大力推广新能源汽车,同时兼顾节能汽车发展。

深度减碳分析:纯电动汽车真的低碳吗?

除了直接减碳分析,刘斌还进行了深度减碳分析,并得出了五个结论以及建议:

BEV是降低行驶阶段碳排放的最重要技术

前不久,刘科院士(澳大利亚国家工程院外籍院士、南方科技大学创新创业学院院长)的关于“碳中和误区及其现实路径”中指出,第六个误区是认为电动车可以降低碳排放,但需要说明的是,如果能源结构不改变,电网67%的还是煤电,那电动车是在增加碳排放,而非减少碳排放。只有能源结构和电网里大部分是可再生能源构成的时候,电动车才能算得上清洁能源。

那么在火电情况下,纯电动汽车,不低碳吗?

在目前74%是火电、26%是电力清洁化的情况下,对纯电动汽车来说,每发一度电会产生0.61公斤的CO 排放,2020年我国销售100万辆纯电动乘用车,百公里电耗12.4度,行驶1万公里产生CO 0.76吨。其行驶阶段CO 排放是0吨,上游CO 排放是0.76吨,它的碳排放总和是0.76吨;而燃油车,上游的炼油等环节一年行驶一万公里会有0.2吨CO 排放,行驶阶段是1.5吨,一年的燃油CO 排放是1.7吨。

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所以,纯电动汽车相比燃油车每年可减少CO 排放0.94吨。一辆车行驶15年,纯电动汽车可以减少14.1吨的碳排放。也就是说,纯电动和燃油汽车相比,考虑燃料周期,减碳效果是14.1吨。

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那么,在电力100%都是清洁电力的情况下,一辆纯电动汽车就会把燃油汽车15年行驶的22.5吨的CO 排放全部减掉,实现了燃料周期的碳中和。那么就要多发展风电、光电等清洁电力。

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BEV是低碳发展最重要的技术路线 PHEV和HEV也具有良好的减碳效果

从电动车全生命周期来看,制造电池也有一定碳排放。

根据中汽数据,生产车用动力电池时,一度电会有95公斤的CO 排放,其中大概15公斤由宁德时代这样的厂商产生,还有80公斤由上游在刚果(金)等地排放。去年100万辆纯电动乘用车平均带电量是46度电,所以一辆纯电动乘用车的车用动力电池会增加4.4吨的CO 排放。因此,一辆纯电动车和燃油车相比,全生命周期行驶15年,减碳效果减少到9.7吨。

中汽中心刘斌:燃油车保有量达峰之日,决定碳排放达峰之时

前面针对两类车型作了分析,对同样大小的车辆进行全生命周期碳排放的评价更加科学。以丰田卡罗拉的汽油版、HEV版、PHEV版和比亚迪秦EV对比来看,4辆车行驶15年15万公里折算,考虑燃料周期和车辆周期,平均行驶一公里,卡罗拉汽油版会产生CO 排放176克,秦EV产生118克,削减效果是33%。由此可见,当前和未来,纯电动都是最重要的技术路线。

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另外,虽然纯电动的减碳效果是33%,而HEV、PHEV减碳效果分别是23%和25%,依然具有良好的效果。那为什么有的地方政府还要禁燃呢?这是站不住脚的。

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小型化可显著降低全生命周期碳排放 仅变化UF能至少达到10%的减碳效果

五菱宏光MINIEV削减的CO 排放很多,因为车型较小,所用材料较少,电池也较小,它对比秦EV的减碳效果是60%。也就是说,小型化可以显著降低全生命周期碳排放。

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对于同一款PHEV,需关注UF值, UF值(纯电行驶里程占总行驶里程比例)一般是0.54,即行驶一公里,其中0.54公里用电行驶。如果略微提高一辆PHEV的纯电行驶里程,比如当UF等于0.9,它的减碳效果是11%。

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制氢不清洁,FCEV全生命周期难以实现低碳

对比不同动力类型的SUV会发现,因为当前制氢不清洁,氢燃料电池的SUV在全生命周期要比混合动力的SUV碳排放高出20%左右。但是如果未来氢全部清洁化,都用绿电制氢,燃料电池汽车的碳排放量可以迅速削减到63.1克。

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要识别不同类型汽车碳排放的关键环节 注意不同类型汽车深度减碳路径

识别不同类型汽车碳排放的关键环节。对燃料电池而言,最大的碳排放是制氢;对纯电动来说,最大的碳排放是电池;对燃油汽车和混合动力汽车,最大的碳排放是行驶阶段。

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因此对不同的车辆,要采取不同的减碳路径。对燃油汽车和混合动力汽车抓能效改进,对PHEV抓用电率提升,对FCEV抓制氢清洁化,对BEV抓电池生产。

正在制定面向2060年的汽车产业技术路线图

据刘斌介绍,目前中汽中心正在构建一个面向2060的汽车产业技术路线图,最后会输出关于产品、保有量、能源、交通、基础设施和工业的六大路线图。他分享了我国汽车碳排放及低碳产品结构发展规划,并提出了对政府、行业和产业的建议。

我国当前98%是燃油汽车,如果继续使用化石能源,就要提高其能源效率,普及更多的HEV,比如到2035年,一半都是HEV。如果把HEV加一个插头,然后再增加一点电池容量,它就变成了一辆PHEV,这样用电也可烧油行驶,如果多用电则可以降低碳排放。如果把内燃机去掉,再把电池加大,切换为电能驱动,就变成了一辆BEV。如果把BEV的电池缩小,再加一个燃料电池堆,那就是FCEV。BEV和FCEV这两种类型的汽车,碳排放就是0,再加上HEV节能汽车就是汽车碳达峰的技术路线。

中汽中心刘斌:燃油车保有量达峰之日,决定碳排放达峰之时

为了实现碳中和,用能要保障,到2030年如果普及到1000万辆的纯电动,必须要建充电桩,燃料电池必须要低碳制能,电池生产要降碳和循环利用。

从长远来看,我国汽车碳排放及低碳产品结构发展规划大概是:到2030年左右,汽车碳排放碳达峰;2035年起,NEV在新车销售中成为主流,占到50%;2040年起,NEV在保有车中成为主流。在这种情况下,要分阶段实施相关的一些路径:2021年起,NEV与燃油车节能双轮驱动早达峰;2030年起,加快替代优存量;2035年起,奔向零碳控总量,此时要关注能源系统重构,智能交通和绿色出行,以及绿色生产和循环利用。

中汽中心刘斌:燃油车保有量达峰之日,决定碳排放达峰之时
中汽中心刘斌:燃油车保有量达峰之日,决定碳排放达峰之时

政府层面,要关注低碳发展战略,提升NEV渗透率,加严燃油车能耗(碳排放),提供清洁车用能源保障,引导绿色低碳出行,健全循环利用体系,鼓励绿色生产设计,保障政策引导。

行业层面,一要降本,尤其是电池降本;二要研发低碳产品和应用低碳技术,包括能耗、NEV、轻量化、新材料;三要关注充电等基础设施建设。

产业层面,一要研究低碳(零碳)发展战略、路径、政策;二要研究产品的技术路线,明确未来新能源、混合动力汽车、燃油汽车等等不同技术路线下深度减碳清单,并且要对FCEV是否低碳进行深入探讨;三要研究减碳成本和效益比较,如何将直接减碳与深度减碳结合;四要研究充电设施和布局;五要研究车用能源总量和结构;六要研究低碳工业和低碳供应链,甚至要研究企业碳中和的样本之路。

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