碳經(jīng)濟(jì)模型建模目的是比較各技術(shù)路線乘用車的減碳效果和評(píng)估應(yīng)用新減碳技術(shù)的經(jīng)濟(jì)性，以碳稅價(jià)格及植樹成本評(píng)估減碳技術(shù)的經(jīng)濟(jì)性，結(jié)合單車碳經(jīng)濟(jì)模型與單車碳排放模型，可以綜合性地評(píng)估降碳技術(shù)路線的可行性與經(jīng)濟(jì)性。

2022年10月26日，由NDE Automotive Group、蓋世汽車主辦，上海虹橋國際中央商務(wù)區(qū)管委會(huì)、上海閔行區(qū)人民政府指導(dǎo)，上海南虹橋投資開發(fā)（集團(tuán)）有限公司協(xié)辦的2022第十屆汽車與環(huán)境創(chuàng)新論壇暨第十四屆全球汽車產(chǎn)業(yè)峰會(huì)上，上海交通大學(xué)特聘教授、汽車工程研究院院長許敏表示。

許敏 上海交通大學(xué)特聘教授、汽車工程研究院院長

以下是演講內(nèi)容整理：

《全生命全生態(tài)周期乘用車碳模型》上海交通大學(xué)汽車工程研究院和蓋世汽車共同承擔(dān)的一個(gè)項(xiàng)目的中期匯報(bào)。

雙碳背景

首先看一下整個(gè)大環(huán)境，為力爭到本世紀(jì)末控制全球溫升不超過1.5℃，全球已有超過76個(gè)國家或地區(qū)通過立法、政治承諾和政策文件等形式明確了碳中和目標(biāo)，其碳排放之和占全球的比例超過85%。

2020年9月22日，國家主席習(xí)近平在聯(lián)合國大會(huì)上表示：中國將提高NDC（國家自主貢獻(xiàn)力度），采取更加有力的政策和措施，CO2排放力爭于2030年前達(dá)到峰值，爭取在2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和。

歐盟已經(jīng)開始行動(dòng)，在今年相繼推出兩個(gè)法案：碳關(guān)稅和新動(dòng)力電池法案，這兩個(gè)法案將直接對(duì)中國和歐洲的汽車市場產(chǎn)生作用。比如碳關(guān)稅方面，2023-2026年之間屬于過渡期，2027年開始實(shí)施碳關(guān)稅法案，針對(duì)原材料中的水泥、電力、化 肥、鋼鐵、鋁、有機(jī)化工、塑料、氫、氨水泥、電力、化肥、塑料等的直接排放和間接排放提出了要求。

其免費(fèi)配額在2027年是93%，之后逐年下降：2028年為84%；2029年為69%；2030年為50%；2031年為25%；2032年則直接變?yōu)?%，就是百分之百地按照法案施行，這將直接影響中國的汽車整車出口以及零部件出口市場。

目前，化石能源依然是我國能源的主要來源，非化石能源只有17.4%，這樣的能源結(jié)構(gòu)是我國碳排放持續(xù)增加（尚未達(dá)峰）的主要原因之一。另外，我國原油對(duì)外依存度已連續(xù)四年超過70%，能源安全問題突出，短期內(nèi)改變能源結(jié)構(gòu)的挑戰(zhàn)巨大。

中國的整體碳排放量中，汽車排放量已經(jīng)連續(xù)多年超過10%，主要是源自于重型貨車的碳排放，占總體的54%。輕型乘用車占33%。汽車行業(yè)是實(shí)現(xiàn)碳中和的一個(gè)非常重要的領(lǐng)域，為此，我國實(shí)行了三步走的國家減碳戰(zhàn)略。

在2030年前，全國以減少排放、提高效率為主要目標(biāo)。2030-2045年是快速減排期，全面使用清潔能源，降低對(duì)化石能源的需求。2045-2060年是中和期，采用大量的零碳和負(fù)碳技術(shù)實(shí)現(xiàn)中和，非化石能源比例≥80%。相對(duì)國家的三步走戰(zhàn)略，汽車行業(yè)也有三步走的減碳目標(biāo)：

2028年：汽車產(chǎn)業(yè)碳排放相較于2020年增長2%，2035年：碳排放較峰值降幅≥20%，2050年：碳排放較2020年降幅≥80%，2060年：相較于2020年減碳100%（包含碳吸收技術(shù)抵消實(shí)現(xiàn)中和）。

汽車行業(yè)要實(shí)現(xiàn)雙碳，目前面臨四大挑戰(zhàn)：一是汽車行業(yè)規(guī)模大，現(xiàn)在保有量已經(jīng)達(dá)到三億輛以上，未來還要達(dá)到六億輛，與此相比，雙碳目標(biāo)的時(shí)間緊迫，要在2028年達(dá)峰，比國家戰(zhàn)略還要提前兩年。此外，全球范圍的碳排放競爭激烈，尤其在歐洲，碳排放稅馬上會(huì)成為新的貿(mào)易壁壘。

此外，產(chǎn)業(yè)生態(tài)的相互促進(jìn)和牽制以及相關(guān)政策措施不完善也是一大挑戰(zhàn)，當(dāng)務(wù)之急是摸清產(chǎn)業(yè)碳排放情況，給行業(yè)制定達(dá)標(biāo)技術(shù)路徑和完善產(chǎn)業(yè)政策、標(biāo)準(zhǔn)等提供參考。

碳模型介紹

汽車的碳排放牽扯到了方方面面，不只有生產(chǎn)過程和使用過程，要圍繞生態(tài)進(jìn)行減碳：從能源和原材料開采，材料冶煉、各種能源發(fā)電、燃油精煉、運(yùn)輸損耗、物流、生產(chǎn)制造環(huán)節(jié)、使用環(huán)節(jié)的損耗、運(yùn)行中的排放、回收等等環(huán)節(jié)的碳排放都需要進(jìn)行考慮。

我國關(guān)于碳模型已經(jīng)很多了，以下舉幾個(gè)有代表性的例子：比如，中國汽車技術(shù)研究中心的CALCM 模型，優(yōu)勢(shì)在于在提出模型的同時(shí)建立了相對(duì)完整的數(shù)據(jù)庫CALCD，比較了ICEV、BEV、HEV和PHEV的全生命周期碳排放；缺點(diǎn)在于并沒有考慮回收階段碳排放和減排效應(yīng)，對(duì)于不同燃料類型以及不同等級(jí)的乘用車采用相同的全生命周期里程。

國外的國際清潔運(yùn)輸理事會(huì)提出了Carbon Emission 模型，優(yōu)勢(shì)在于進(jìn)一步比較不同國家的電力結(jié)構(gòu)和燃料生產(chǎn)及使用條件下的排放量，缺點(diǎn)在于計(jì)算汽車生產(chǎn)階段的排放時(shí)，基于車輛重量的核算方法并不準(zhǔn)確，未考慮電池回收的碳排放影響。

簡單介紹一下我們的單車碳排放模型，企業(yè)在開發(fā)車型的時(shí)候，如何利用碳排放理念選擇正確的技術(shù)路線，如何開發(fā)對(duì)社會(huì)的碳排放貢獻(xiàn)最小，同時(shí)如何兼顧成本，考慮經(jīng)濟(jì)效益。單車碳排放模型會(huì)涵蓋汽車全生命周期內(nèi)涉及的全產(chǎn)業(yè)鏈的碳足跡，包含汽車使用相關(guān)各種要素的全生態(tài)，立足于企業(yè)提供的實(shí)際數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

全生命全生態(tài)碳模型有四大亮點(diǎn)：首先，基于各大企業(yè)一手?jǐn)?shù)據(jù)與實(shí)際需求，為汽車行業(yè)低碳發(fā)展提供參考意見；涵蓋各種技術(shù)路線：內(nèi)燃機(jī)，代用燃料，純電，插電混動(dòng)，增程式，燃料電池，涵蓋各種能源形式：化石燃料，電能，氫能，代用燃料等；基于不同技術(shù)路線與現(xiàn)有結(jié)構(gòu)提供降碳經(jīng)濟(jì)成本核算，評(píng)估降碳技術(shù)路線可行性與經(jīng)濟(jì)性；從能源結(jié)構(gòu)與技術(shù)路線角度出發(fā)，為乘用車市場結(jié)構(gòu)發(fā)展，碳排放情況提供預(yù)測與發(fā)展建議。

這些亮點(diǎn)對(duì)企業(yè)較為友好，因?yàn)槊恳粋€(gè)企業(yè)需要生產(chǎn)很多車型，那么基于每一個(gè)單車模型，都需要不同的技術(shù)路線和碳排放分析，從經(jīng)濟(jì)成本和經(jīng)濟(jì)效益出發(fā)，對(duì)產(chǎn)品策略、技術(shù)路線進(jìn)行優(yōu)化。對(duì)政府也是如此，乘用車市場加商用車市場的范圍非常廣，也可以應(yīng)用這個(gè)模型進(jìn)行優(yōu)化。無論是用戶、企業(yè)，還是國家，都能夠通過該模型對(duì)碳排放量和成本有一個(gè)清晰的預(yù)估。

乘用車單車碳排放模型主要覆蓋三個(gè)階段：一是生產(chǎn)階段，二是使用階段，三是回收階段。生產(chǎn)階段包括原材料、零部件、整車、內(nèi)部運(yùn)輸，以及廢棄物處理。使用階段包含維護(hù)保養(yǎng)、能源供應(yīng)、技術(shù)設(shè)施等?；厥针A段包含回收過程、拆解過程、回收工廠等環(huán)節(jié)。

具體來說，生產(chǎn)階段中會(huì)考慮到原材料用量，不同類型材料的碳排放系數(shù)，細(xì)化至每個(gè)零部件的能源消耗量，深入至購置工廠或者單個(gè)設(shè)備的碳排放量……將每個(gè)零部件的能源消耗量都攤銷到每一輛車上，還會(huì)包含運(yùn)輸和廢棄物的處理環(huán)節(jié)。

在使用階段，我們對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施的加油站、充電樁等建設(shè)和使用中的碳排放量都會(huì)進(jìn)行折算。對(duì)補(bǔ)能過程中能源的來源也會(huì)進(jìn)行溯源，然后將排碳量計(jì)算進(jìn)去。最后是行駛過程，我們使用的是標(biāo)準(zhǔn)循環(huán)工況用電/用油的能源消耗成本，還會(huì)根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行修正，維護(hù)保養(yǎng)的零部件更換環(huán)節(jié)也會(huì)計(jì)算進(jìn)去。

回收階段，我們考慮回收工廠和設(shè)備建設(shè)的碳排放，拆解、粉碎、再制造等回收過程的碳排放，最重要的是回收材料和部件再利用帶來的碳排放減少。

我們希望通過該模型比較各個(gè)技術(shù)路線之間減碳積極性的差別，借以評(píng)估怎樣的技術(shù)路線是企業(yè)所需要的。這個(gè)模型首先為企業(yè)而做，如果效應(yīng)很好，還會(huì)在社會(huì)、國家范圍內(nèi)通過統(tǒng)計(jì)學(xué)方法進(jìn)行準(zhǔn)確預(yù)測和規(guī)劃。

碳模型應(yīng)用分析

下面是以三款典型乘用車為例的碳模型計(jì)算，汽油內(nèi)燃機(jī)、插電混合動(dòng)力、純電動(dòng)是三種乘用車主流技術(shù)路線，我們選取了在中國市場銷量較高，且數(shù)據(jù)來源詳盡可靠的三款B級(jí)乘用車為典型車型進(jìn)行計(jì)算，以下是全生命全生態(tài)碳模型計(jì)算結(jié)果。

首先是汽油內(nèi)燃機(jī)車：本田·雅閣，車重為1470kg，使用年限為12年;年平均行駛里程為12000km。在生產(chǎn)環(huán)節(jié)，原材料產(chǎn)生3830kg的二氧化碳，零部件生產(chǎn)是1408kg的二氧化碳，整車裝備是1178kg的二氧化碳。在使用階段，配套設(shè)施產(chǎn)生41kg的二氧化碳，行駛過程產(chǎn)生26620kg的二氧化碳，能源補(bǔ)給產(chǎn)生5470kg的二氧化碳，維護(hù)保養(yǎng)產(chǎn)生2927kg的二氧化碳。在回收階段，拆解過程會(huì)產(chǎn)生204kg的二氧化碳，回收過程則可以節(jié)省3990kg的二氧化碳，合計(jì)一臺(tái)車的碳排放貢獻(xiàn)是37688kg，碳經(jīng)濟(jì)則達(dá)到165021人民幣。

綜合比較下來，特斯拉Model 3的生產(chǎn)過程中產(chǎn)生二氧化碳比較高，然后是比亞迪漢DM-i，燃油車是最少的。這主要是由生產(chǎn)電池引起的，是電池生產(chǎn)過程當(dāng)中的二氧化碳排放量高。使用過程這三款車型的排碳量排序是反過來的，燃油車最高，純電動(dòng)最少。

綜合下來，總計(jì)還是燃油車的碳排放高，純電碳排放最低。但是從成本的角度，電動(dòng)車在生產(chǎn)過程當(dāng)中的成本更高；電車的使用成本最低，燃油車的使用成本最高；總計(jì)還是電動(dòng)車比插混的成本高，插混比純?nèi)加蛙嚨某杀靖摺?/p>

再加上國家的補(bǔ)貼進(jìn)行測算。美國碳交易市場價(jià)格為13.9 USD/t (RGGI, 2022.06)，插電混動(dòng)與純電技術(shù)路線相較于內(nèi)燃機(jī)路線所降低的全生命周期碳排放分別為3.4噸，11.9噸, 按照碳交易市場價(jià)格換算為經(jīng)濟(jì)成本，分別對(duì)應(yīng)47.27美元，165.7美元，但技術(shù)路線改革的實(shí)際成本（根據(jù)模型計(jì)算）分別為：971美元（PHEV） 2169美元 （BEV）。補(bǔ)貼遠(yuǎn)不能抵消成本的增加。

中國碳交易市場價(jià)格更低，以國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算此差異則更為明顯，值得注意的是，當(dāng)前降碳技術(shù)路線所帶來的經(jīng)濟(jì)效益無法彌補(bǔ)技術(shù)本身帶來的成本增長，電池等關(guān)鍵部件的高成本可能是導(dǎo)致這一現(xiàn)象的主要原因。

最后再介紹一下，本次活動(dòng)期間，上海市國際貿(mào)易促進(jìn)委員會(huì)將聯(lián)合蓋世汽車、上海交通大學(xué)舉辦《汽車產(chǎn)業(yè)雙碳指數(shù)評(píng)價(jià)白皮書》項(xiàng)目簽約儀式，2022年12月，《汽車產(chǎn)業(yè)雙碳指數(shù)評(píng)價(jià)白皮書》將在首屆“上海國際碳中和技術(shù)、產(chǎn)品與成果博覽會(huì)”的展會(huì)現(xiàn)場進(jìn)行重磅發(fā)布。

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