汽車行業(yè)碳排放研究報告

1、汽車行業(yè)碳排放研究報告KOE Environmental Consultancy,Inc |汽車業(yè)碳排放研究報告Contents汽車行業(yè)碳排放現(xiàn)狀能源危機政策約束環(huán)保壓力汽車行業(yè)碳減排技術(shù)傳統(tǒng)汽車節(jié)能減排路徑新型動力汽車發(fā)展低碳汽車產(chǎn)業(yè)，我們有這樣的建議1汽車行業(yè)碳排放現(xiàn)狀改革開發(fā)30年來，中國經(jīng)濟迅猛發(fā)展，作為支柱產(chǎn)業(yè)的汽車工業(yè)，在推動國民經(jīng)濟快速發(fā)展的過程中，成為最大的受益者之一，同時也給社會帶來了諸如能源缺失、環(huán)境污染、安全危機以及交通擁堵等多方面的巨大壓力。發(fā)達國家汽車行業(yè)CO2排放量占總排放量25%左右，根據(jù)這一數(shù)據(jù)專家預(yù)測我國汽車行業(yè)的CO2排放占總排放量的比例在8%-10%左右。

2、然而，未來歐、美、日等國家的汽車保有量不會有太大變化，他們所要面對的是如何為現(xiàn)有數(shù)量的汽車找到燃料并處理排放，即處理“存量”的問題，而中國面對的是令世界關(guān)注的巨大“增量”問題。從2008-2030年，隨著中國汽車產(chǎn)銷量和保有量的不斷增長，由此導(dǎo)致的溫室氣體排放量及交通運輸排放所占的比重將分別以年均1.2%、3.5%的速度增長。圖1. 中國石油消費量和碳排放量預(yù)測從汽車行業(yè)的發(fā)展來說，盡管中國市場仍有巨大發(fā)展空間，宏觀調(diào)控、油價持續(xù)走高等重大因素就像高速公路上的一條條減速帶，讓高速奔跑的“中國汽車”不得不減速：1.1 能源危機據(jù)國際能源機構(gòu)(IEA)預(yù)測，隨著越來越多中國消費者購買汽車，到203

3、0年，中國石油消耗量的80%需要依靠進口，年進口石油8億噸，中國將深陷“石油魔咒”。如何滿足未來汽車發(fā)展的能源需求，轉(zhuǎn)變汽車能源消費結(jié)構(gòu)，不僅僅關(guān)系著汽車行業(yè)的發(fā)展，更是關(guān)系到我國能源安全的重大課題。1.2政策約束為了緩解城市擁堵及氣候問題，部分一線城市相繼實施汽車限購、限行等措施，同時取消購置稅優(yōu)惠等促進政策，一連串政策變化使國內(nèi)汽車行業(yè)增速大幅回落，由2010年的高速增長轉(zhuǎn)為平緩增長。為緩解汽車保有量不斷增長所引起的能源和環(huán)境問題，我國先后于2005年7月1日和2008年1月1日發(fā)布實施了乘用車燃料消耗量限值第一階段和第二階段強制性國家標準，限制單車的百公里耗油量。目前歐盟已經(jīng)把汽車二氧化

4、碳排放量作為一個最重要的指標，來衡量市場上出售的汽車的能耗指標，規(guī)定到2015年時歐洲汽車平均的排放水平要降到130g/km，而到2020年時要降到95g/km，如果廠商達不到標準，將被罰款。長遠來看，2015年后中國汽車的排放標準也將以限制CO2排放為主。表1. 世界主要地區(qū)汽車行業(yè)排放預(yù)計目標國家預(yù)期目標歐洲2012年開始120g/km2020年開始95g/km美國2016年155g/km日本2020年115g/km中國2015年161g/km表2. 世界主要地區(qū)汽車排放管理政策方案提高燃油經(jīng)濟性方案具體執(zhí)行方案實行地區(qū)燃油經(jīng)濟性標準每加侖行駛英里數(shù)，每升行駛公里數(shù)或百公里油耗中國、美國、

5、日本、加拿大、澳大利亞、中國臺灣等溫室氣體排放標準 克每公里或克每英里歐盟、美國加州、中國燃油稅在收取油費的基礎(chǔ)上增加燃油附加稅中國、歐盟、日本、政府財政補貼 基于發(fā)動機尺寸、效率及二氧化碳排放實施稅務(wù)減免，補貼政策中國、歐盟、日本技術(shù)改進為特殊技術(shù)及替代燃料技術(shù)提供補貼中國、歐盟，美國，日本經(jīng)濟處罰高油耗稅、碳排放稅或政策減排美國、歐盟、中國、法國1.3環(huán)保壓力2009年11月26日，哥本哈根氣候變化大會前夕，中國政府正式對外宣布控制溫室氣體排放的行動目標，決定到2020年單位國內(nèi)生產(chǎn)總值CO2排放比2005年下降40%-45%，并將其作為約束性指標納入“十二五”規(guī)劃中，制定了相應(yīng)的國內(nèi)統(tǒng)計

6、、監(jiān)測和考核辦法。據(jù)海外研究機構(gòu)估計，中國CO2的排放量2006年就已經(jīng)超過美國，成為世界第一大溫室氣體排放國，20年內(nèi)還會翻番甚至更多，中國在兌現(xiàn)CO2減排諾言的實踐中面臨巨大的挑戰(zhàn)，而備受矚目的汽車行業(yè)也勢必會遭遇更加嚴格的環(huán)保壓力。圖2. 主要國家2006年CO2排放情況（單位：百萬t）通過以上各方面分析都不難看出，中國汽車行業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略正在面臨重大調(diào)整，低碳時代的車企競爭已經(jīng)從銷量競爭轉(zhuǎn)移到低碳技術(shù)的競爭上。2汽車行業(yè)碳減排技術(shù)在中國應(yīng)對氣候變化、積極推動可持續(xù)發(fā)展、加速結(jié)構(gòu)調(diào)整的背景下，發(fā)展節(jié)能與新能源汽車已成為一種共識。政府連續(xù)出臺的三大政策一個標準（電動汽車科技發(fā)展“十二五”專項規(guī)

7、劃、節(jié)能與新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2012-2020）、“十二五”國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃、純電動乘用車技術(shù)條件GB/T28382）更加明確了我國純電動與插電式混合動力協(xié)同發(fā)展的新能源汽車產(chǎn)業(yè)化轉(zhuǎn)型的主體技術(shù)路線。雖然新能源汽車是目前國際、國內(nèi)最主流的低碳技術(shù)，但是汽車工業(yè)要實現(xiàn)減碳目標不僅僅單靠發(fā)展新能源汽車，而是要通過傳統(tǒng)發(fā)電機技術(shù)升級、優(yōu)化整車設(shè)計、采用輕量化材料等多種手段與發(fā)展新能源汽車相結(jié)合的方式提高汽車的綜合節(jié)能減排技術(shù)水平。2.1傳統(tǒng)汽車節(jié)能減排路徑燃油經(jīng)濟性是汽車的一個重要性能，它表示汽車在一定使用條件下，以最小的燃油消耗量完成一定行駛里程數(shù)的能力。因此，燃油經(jīng)濟性可作為最直

8、接的衡量汽車節(jié)能減排效果的指標。來自 WWF 的研究顯示，中國機動車燃油經(jīng)濟性比歐洲低25%，比日本低20%，比美國整體水平低10%。根據(jù)影響汽車燃油經(jīng)濟性的主要因素，傳統(tǒng)汽車節(jié)能減排路徑主要可分為以下幾類：發(fā)動機設(shè)計升級、汽車結(jié)構(gòu)優(yōu)化、開發(fā)汽車智能控制系統(tǒng)以及改善駕駛習(xí)慣等。圖2. 影響汽車燃料經(jīng)濟性的主要因素根據(jù)影響汽車燃油經(jīng)濟性的主要因素，傳統(tǒng)汽車節(jié)能減排路徑主要可分為以下幾類：發(fā)動機設(shè)計升級、汽車結(jié)構(gòu)優(yōu)化、開發(fā)汽車智能控制系統(tǒng)以及改善駕駛習(xí)慣等。（1）發(fā)動機節(jié)能減排技術(shù)專家認為：未來20-30年，汽車的減碳排放還將以發(fā)動機為主。燃油的霧化、噴射、燃爆進而轉(zhuǎn)化為動力都是在發(fā)動機內(nèi)部完成的

9、，因此，發(fā)動機性能方面的差異是決定汽車燃油性能的關(guān)鍵因素。麥肯錫調(diào)查報告說，更節(jié)能的內(nèi)燃機產(chǎn)品對未來減排目標的貢獻度為50%。目前已經(jīng)有多種成熟的發(fā)動機節(jié)能減排技術(shù)在各種車型上使用，例如通過增壓器強制進氣，提高汽缸內(nèi)空氣密度，或直接將燃油噴嘴安裝于氣缸內(nèi)，都能使燃燒更加徹底提高燃油效率；使發(fā)動機在不同的轉(zhuǎn)速時合理分配進氣開啟時間的可變氣門技術(shù)，能夠避免正常行駛過程中出現(xiàn)氣門開啟過早、氣門開啟過多等情況而導(dǎo)致燃燒不充分；而通過對少量廢氣的再次燃燒可減少燃燒過程中氮氧化物的生成歷經(jīng)百年不斷完善的汽柴油發(fā)動機正在經(jīng)歷著一場技術(shù)巨變。不同技術(shù)的節(jié)油率如下圖所示（最大潛能估計）。圖3. 不同發(fā)動機技術(shù)的

10、節(jié)油率雙離合自動變速器曾是大眾最引以為豪的技術(shù)之一，通過兩套離合器的相互交替工作在換擋之前下一檔位已被預(yù)選咬合，確保發(fā)動機總是運轉(zhuǎn)在最佳轉(zhuǎn)矩區(qū)，在任何檔位都可及時輸出足夠的牽引力。其優(yōu)勢是換擋速度快，經(jīng)濟性能高，節(jié)油率可達20%，能同時滿足消費者對駕駛樂趣和節(jié)油的雙重要求。然而該技術(shù)的先進性似乎只是停留在廣告中，近些年由于安全問題屢被投訴，甚至遭到國家質(zhì)檢總局多次約談。（2）整車設(shè)計與優(yōu)化整車燃料經(jīng)濟性的高低，除了受發(fā)動機本身影響外，整車匹配和整車狀態(tài)的調(diào)整也對經(jīng)濟性有很大的影響，如輪胎的選用、風阻的降低和整車質(zhì)量等。在新能源路線遲遲不清晰的形勢下，輕量化是全球主流汽車企業(yè)“曲線救國”的必要方

11、式。甚至有人認為：汽車輕量化將拯救全球汽車業(yè)。研究顯示，若汽車整車重量降低10%，燃油消耗可降低6%-8%。除此之外，汽車在正常行駛情況下，其燃料主要消耗在行駛阻力上。而汽車行駛阻力又主要包括空氣阻力和輪胎滾動阻力。因此從節(jié)能減排的角度考慮，改善空氣動力性和采用低滾阻輪胎不失為降低燃料消耗、減少碳排放的有效途徑。風阻系數(shù)的大多取決于汽車的外形。毋庸置疑，流線型的車身可獲得理想的風阻系數(shù)。風阻下降10%，油耗可節(jié)省約7%。而使用低阻輪胎能降低車輛油耗3%左右。圖4. 不同整車優(yōu)化措施的節(jié)油率（3）智能輔助駕駛系統(tǒng)為了降低汽車日常使用中的能源消耗和碳排放量，國外部分汽車廠商已經(jīng)開發(fā)出了一些有實用價

12、值的智能輔助駕駛系統(tǒng)，如起步停車系統(tǒng)、智能汽車踏板。起步停車系統(tǒng)在堵車時能使發(fā)動機自動適應(yīng)城市里走走停停的路況。據(jù)資料顯示節(jié)油效率最高能達到15%。智能汽車踏板根據(jù)發(fā)動機的即時轉(zhuǎn)數(shù)和相應(yīng)的變速器傳動效率，計算出最佳燃油效率的數(shù)值，從而對加速踏板踏踩力度進行控制和智能干預(yù)，安裝智能踏板的汽車燃油效率有望提高5%-10%。雷諾推出的ZE（Zero Emission）概念車在設(shè)計上格外注重對能量管理的優(yōu)化。ZE概念車的車窗是綠色的，可以起到隔熱的作用；其車身噴涂熱反射涂料，可以像保溫瓶一樣起到保溫作用；而且其隔熱車身具有較大的表面面積，這樣的設(shè)計有助于減少溫度波動，避免駕駛員開啟氣候調(diào)節(jié)系統(tǒng)或暖氣系

13、統(tǒng)來應(yīng)對溫度變動；安裝在車頂上的太陽能電池板能夠為溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)提供能量，即使車輛靜止不動或泊車時該系統(tǒng)也能使駕駛室內(nèi)一直保持令人舒服的溫度。（4）駕駛習(xí)慣通過高品質(zhì)的材質(zhì)選用、高科技技術(shù)在發(fā)動機方面的應(yīng)用、良好設(shè)計實現(xiàn)傳動系統(tǒng)的配合、流暢的外形設(shè)計有效降低風阻，可以保證車輛本身擁有出色的燃油經(jīng)濟性，但出色的性能最終需要依靠駕駛者去實現(xiàn)。只有良好的駕駛習(xí)慣才能真正實現(xiàn)節(jié)油，將燃油經(jīng)濟性指標轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實。例如以手動檔為例，據(jù)資料表明駕駛者如果能夠根據(jù)汽車的運行條件合理操作，及時選定適合的檔位，節(jié)油幅度可達1025。2.2新型動力汽車新型動力汽車是指采用非常規(guī)的車用燃料(汽油、柴油之外的動力)作為動力

14、來源(或使用常規(guī)的車用燃料，但采用新型車載動力裝置)，綜合車輛的動力控制和驅(qū)動方面的先進技術(shù)，形成的技術(shù)原理先進，具有新技術(shù)、新結(jié)構(gòu)的汽車。按能源利用類型，新型動力汽車可分為如表3中的五大類。醇類、天然氣、液化石油、二甲醚、生物燃料等替代能源雖然能一定程度上減少汽車二氧化碳排放，但仍屬于次高碳燃料。而電和氫則屬于低碳燃料，是可再生的，氫更是一種理想的“脫碳燃料”。目前而言，最成熟和研究最多的新型動力汽車技術(shù)分別為：混合動力、純電力和氫燃料電池。表3. 新型動力汽車類型能源類型汽車類型石油類燃料清潔柴油車、混合動力車燃氣CNG車、LNG車、LPG車 替代燃料煤制油、汽制油、二甲醚汽車生物質(zhì)能源乙

15、醇汽油車、生物柴油車電能純電動車、燃料電池車（1）混合動力汽車混合動力是為了克服發(fā)動機長時間低負荷工作的缺陷而出現(xiàn)的一種驅(qū)動系統(tǒng)，由兩動力源組成-發(fā)動機和發(fā)電機，可以通過選擇較小發(fā)動機來滿足平常大多數(shù)情況下的功率需求，而當較少出現(xiàn)的極限驅(qū)動要求時由電動機協(xié)助完成?；旌蟿恿ο到y(tǒng)最早在豐田普銳斯上搭載。依據(jù)電動機在整個動力系統(tǒng)的角色不同，混合動力可分為并聯(lián)、串聯(lián)、混聯(lián)；依據(jù)對電能的依賴程度，可分為弱混合動力、中度混合動力、重度混合動力，節(jié)油效果也從10%到40%不等。雷克薩斯GS450h是一款引入中國的中度混合動力豪華轎車。該車配備一臺3.5L排量的V6發(fā)動機，可以迸發(fā)出218 kW/ 6400

16、r/min的最大功率和368 Nm/ 4800r/min的峰值扭矩，加上147kW的電動機，整車綜合功率輸出達到256kW，可以媲美V8發(fā)動機的動力。雷克薩斯GS450h整備質(zhì)量接近2t，卻只有8.1L的百公里綜合油耗，比同等的傳統(tǒng)汽車省油30%40%，二氧化碳排放量為180 g/km，只相當于2L以下汽油機車型的水平。（2）純電動汽車美國能源部認為：CO2排放最高的是汽油發(fā)動機汽車，氣候依次為柴油發(fā)動機汽車、汽油發(fā)動機混合動力車、柴油發(fā)動機混合動力車。最后，燃料電池汽車為CO2排放最小的一類。純電動車理論上來說是終極節(jié)油的方法，完全不依賴石化燃料，節(jié)油效果可達100%。從技術(shù)上來說，設(shè)計原理

17、最簡單，就是電池加電機，電池的電靠插電充滿。目前困擾純電動汽車發(fā)展的最大的阻礙是電池技術(shù)的不成熟，首先是容量有限，一次充電后續(xù)航時間短，而且制造成本高昂，在目前來看還不符合大規(guī)模量產(chǎn)的要求。（3）燃料電池汽車燃料電池實質(zhì)上是把氫在氧化時的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)換為電能的發(fā)電裝置, 能量的轉(zhuǎn)換不受卡諾循環(huán)規(guī)律的限制, 熱效率可達到70%80%。在運行過程中, 不需要復(fù)雜的機械傳動裝置, 不需要潤滑劑, 沒有振動與噪聲, 燃料電池向驅(qū)動電動機提供電源來驅(qū)動汽車行駛。然而由于氫燃料電池汽車使用成本高、基礎(chǔ)設(shè)施匱乏和技術(shù)要求高等原因，燃料電池汽車仍處于實驗階段，短期內(nèi)難有商業(yè)化前景。12 KOE Environ

18、mental Consultancy ,Inc3發(fā)展低碳汽車產(chǎn)業(yè)，我們有這樣的建議（1）低碳發(fā)展，能耗數(shù)據(jù)MRV（可測量、可報告、可核實）是基礎(chǔ)CarbonWise是提供專業(yè)碳管理咨詢的服務(wù)品牌。實操性是我們一切設(shè)計理念的基礎(chǔ)，幫助客戶通過低碳獲益是我們工作的核心。雖然汽車企業(yè)暫時不在強制減排企業(yè)之列，但考慮到汽車排放比重的不斷增加，國家層面必然會制定更加嚴格的控排措施。應(yīng)對日后可能的政策約束的首要條件是清楚知曉自身的能耗情況，也就是做到能耗MRV（可測量、可報告、可核實）。通過安裝專業(yè)的MRV監(jiān)測系統(tǒng)，可以反映出企業(yè)運營各環(huán)節(jié)能源消耗的動態(tài)情況，為改善能耗效率提供分析依據(jù)。除此之外，MRV還

19、有助于車企了解其在行業(yè)內(nèi)的水平，如果監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示其能耗或碳排放表現(xiàn)與類似企業(yè)相當或更優(yōu)，那么無需進行其它后續(xù)操作，反之，如果顯示其能耗和碳排放表現(xiàn)劣于類似企業(yè)，那么開展相關(guān)能源管理計劃很可能為企業(yè)帶來良好的投資回報，以及其它社會效益。另外，MRV系統(tǒng)對于整車企業(yè)來說還有巨大的管理價值。汽車產(chǎn)業(yè)鏈主要包括四個方面：核心技術(shù)、零部件、汽車制造、銷售和服務(wù)，而掌握核心技術(shù)的整車企業(yè)始終站在中國汽車產(chǎn)業(yè)鏈的最頂端。依靠整車企業(yè)在產(chǎn)業(yè)鏈中的控制力，可以將碳管理延伸到汽車生產(chǎn)全生命周期。例如，將加裝MRV系統(tǒng)和零部件生產(chǎn)的碳排放量限值作為硬性條件作為零部件供應(yīng)商的入選條件，這樣整車企業(yè)隨時可通過系統(tǒng)調(diào)取供

20、應(yīng)商的生產(chǎn)能耗數(shù)據(jù)，變相將部分管理成本轉(zhuǎn)嫁給供應(yīng)商，同時還能通過選擇更低碳的零部件來降低汽車產(chǎn)品的全生命周期碳排放。u 原材料u 汽車零部件u 汽車整車u 經(jīng)銷商u 用戶u 售后服務(wù)汽車產(chǎn)品設(shè)計開發(fā)零部件采購市場需求反饋汽車制造銷售服務(wù)圖5. 汽車產(chǎn)業(yè)鏈示意圖（2）運用低碳設(shè)計理念，推動新能源汽車發(fā)展國際油價不斷攀升和PM2.5危害逐漸被公眾熟識，推動了新能源汽車的快速發(fā)展。2013年2月起開始正式實施的京V的機動車排放新標準，再次將公眾視線指向新能源汽車，尤其是對電動汽車的關(guān)注。相比燃油車，純電動汽車極大的降低了消費者的用車成本，提高了用車效率，這一點得到了社會普遍認可。表4. 燃油車與電動

21、車使用成本對照類型百公里能耗油電單價（人民幣，元）百公里用車成本（人民幣，元）成本節(jié)約燃油車8（L）7.5660.4873%電動車20（kwh）0.8116.2-然而由于購車成本偏高，基礎(chǔ)設(shè)施不齊備等原因，電動汽車始終叫好不叫座，在推廣上遲遲沒有大的進展。CarbonWise設(shè)計了兩種方案，期待能加速電動汽車推廣： Credit2Rewards機制鼓勵消費者選擇電動汽車。Credit2Rewards機制是CarbonWise設(shè)計的一種創(chuàng)新機制，目的在于讓消費者通過核算標準明確知道在每次低碳行動中產(chǎn)生多少減排量，個人產(chǎn)生的減排量可累積后換得物質(zhì)獎勵，從而鼓勵消費者形成低碳消費習(xí)慣，進一步，消費者的低碳消費選擇又將引導(dǎo)和鼓勵企業(yè)開發(fā)低碳產(chǎn)品和技術(shù)，逐步向低碳生產(chǎn)模式轉(zhuǎn)變，最終形成消費者與生產(chǎn)企業(yè)的良性互動。針對據(jù)報道，特斯拉汽車公