王贺武：新能源汽车是实现交通双碳的最佳选择

　　王贺武，清华大学教授、中国电动汽车百人会副秘书长

　　导语：

　　近日，中国电动汽车百人会课题报告发布会暨百人会论坛(2022)媒体沟通会在北京举行，会议宣布第八届中国电动汽车百人会论坛将于2022年3月25-27日正式举办，并发布了《汽车、交通、能源协同实现碳达峰碳中和目标、路径与政策研究》与《跨界融合与汽车产业新力量》两项重大课题研究成果。清华大学教授、中国电动汽车百人会副秘书长王贺武受邀出席会议，并发表了题为《汽车、交通、能源协同实现双碳目标的思考》的演讲。

　　以下为王贺武副秘书长发言内容，百人会授权转发如下，以供行业同仁参考。

　　01汽车交通能源消耗碳排放是实现双碳目标的关键交叉领域

　　1. 应对气候变化的国际承诺与战略决策

　　2020年9月，国家主席习近平在七十五届联合国大会一般性辩论上宣布“中国将提高国家自主贡献力度，采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和”。2021年10月，国务院发布文件明确提出“到2025年，绿色低碳循环发展的经济体系初步形成，重点行业能源利用效率大幅提升，为实现碳达峰、碳中和奠定坚实基础;到2030年，经济社会发展全面绿色转型取得显著成效，重点耗能行业能源利用效率达到国际先进水平，二氧化碳排放量达到峰值并实现稳中有降;到2060年，绿色低碳循环发展的经济体系和清洁低碳安全高效的能源体系全面建立，能源利用效率达到国际先进水平，碳中和目标顺利实现”。

　　2. 国家双碳重要部署与行动指南

　　2021年10月，国家发布的《关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见》部署与汽车交通能源相关的重大行动和科技计划，包括“大力发展绿色低碳产业、加快构建清洁低碳安全高效能源体系、加快推进低碳交通运输体系建设、加强绿色低碳重大科技攻关”等。国务院发布实施《2030年前碳达峰行动方案》，对我国碳达峰发展作出了更加具体的行动指南，重点实施“能源绿色低碳转型行动、节能降碳增效行动、工业领域碳达峰行动、城乡建设碳达峰行动、交通运输绿色低碳行动、循环经济助力降碳行动、绿色低碳科技创新行动、碳汇能力巩固提升行动、绿色低碳全民行动、各地区梯次有序碳达峰行动”等“碳达峰十大行动”。与汽车交通碳排放直接相关的行动有三项，分别是“能源绿色低碳转型行动”、“交通运输绿色低碳行动”和“工业领域碳达峰行动”。

　　3. 交通碳排放达峰时间点和具体方案

　　交通运输领域高度依赖化石燃料在移动终端的燃烧，导致了其二氧化碳排放基数大和减排难的局面，这在国内外形成了共识。在国家“碳达峰十大行动”中对交通领域提出了明确的碳达峰要求，一是推动运输工具装备低碳转型，二是构建绿色高效交通运输体系，三是加快绿色交通基础设施建设。要“加快形成绿色低碳的运输方式，确保交通运输领域碳排放增长保持在合理区间”;“积极扩大电力、氢能、天然气、先进生物液体燃料等新能源、清洁能源在交通运输领域应用”;“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”。陆路交通运输石油消费争取在2030年前达到峰值。

　　其中“大力推广新能源汽车”从具体含以上可以从三个应用层面或者车辆用途来理解。首先，对于私家乘用车的应用场景，逐步降低传统燃油汽车在新车产销和汽车保有量中的占比，也就是加速新能源私家车的渗透比例，这与当前新能源汽车技术发展水平和市场接受度均趋于成熟相对应，我国2021年乘用车的市场占有率为14.8%,预计2022年会超过20%。第二，针对城市公交车，推动城市公共服务车辆电动化替代，这与固定线路、固定用途的应用场景比较容易定制化服务相关，也是我国新能源汽车两头挤战略最成功的实践，目前公共交通领域的新能源汽车渗透率超过90%，在车队中的电动化率已经超过70%。第三，对于重型货运车辆，推广电力、氢燃料、液化天然气动力。对于重载车辆来讲，尤其是长途应用场景，受制于电池能量密度、快充基础设施、燃料电池寿命与成本、加氢站布局等制约，纯电动和氢燃料电池目前并不能完全满足需求，采用低碳燃料与内燃机是近期的选择之一，如发展液化天然气长途卡车。

　　02新能源汽车是实现交通双碳的最佳选择

　　1.交通碳排放现状与趋势

　　2020年我国交通领域碳排放9.3亿吨，占全国终端碳排放的15%，是仅次于工业、建筑之后的第三大碳排放源。我国交通领域的碳排放低于国际上23%—25%的平均水平，这与我国目前的经济社会发展水平没有达到国际发达国家的水平是相对应的。如果按照常规发展到欧美的经济水平，我国的汽车普及率要由2020年每千人200辆至少增加到每千人350辆的全球平均水平，并极有可能发展到接近500辆的发达国家水平，汽车保有量从目前的3亿辆翻一番，达到6亿辆。

　　随着汽车保有量上升，交通能耗也会相应增加，如果不使用清洁燃料，碳排放也会翻一番，这与碳达峰碳中和是相悖的。因此，要着力采用零碳能源实现碳减排。选择何种技术在何种应用场景需要根据减排潜力和推广难度进行考量。在我国交通领域碳排放中，道路交通占90%，其中公路客运占42%，这里有90%来自于乘用车。公路货运大概占45%，主要是货运卡车产生的排放。其它交通工具排放相对少一点，比如航空、船舶大概占6%，铁路因为电气化程度高排放约1%。

　　2. 交通碳排放达峰与中和的目标分解

　　包括中国电动汽车百人会、清华大学欧阳明高院士团队、中国汽车工程学会以及中国汽车技术研究中心等多个机构均对汽车碳达峰碳中和进行国深入的系统分析和研判。从各方面判断来看，结合国家对电网更加低碳化(构建以可再生能源为主的电力供应)、节能与新能源汽车路线图2.0，以及新能源汽车发展远超预期的更快速度，我们认为2025年汽车道路交通能够实现碳达峰，届时道路交通领域碳排放从2020年7.84亿吨，仅仅增加160万吨，达到8亿吨，之后开始下降。

　　2025年之后，汽车领域的碳排放处于降低通道，而水运和航空的碳排放由于电动化迟缓仍处于增加发展趋势，二者相互抵消效果将会导致2027年左右交通领域的碳排放达到峰值，约10亿吨，随后进入下降通道。到2030年，汽车交通领域将产生7亿吨碳排放，比峰值降低10%以上;交通领域碳排放大约9亿吨，比峰值低接近10%。2060年汽车交通碳排放只有0.5亿吨，500万吨，比峰值低90%;包括船舶和航空在内,2060年交通领域的碳排放能降低到3亿吨以内，比峰值降70%，仅仅交通领域无法实现零碳排放(碳中和)。但考虑这些碳排放主要来自于重型车辆所使用的甲醇、生物柴油、船舶使用的合成柴油以及航空使用的合成航空煤油，而这些含碳燃料大多通过可再生能源和CO2的合成，因此如果与可再生能源相结合，就可以实现能源和交通的协同碳中和。

　　3. 中国新能源汽车的发展为碳达峰、碳中和奠定了基础

　　过去的十年，中国新能源汽车实现换道超车，引领了全球汽车产业转型。这十年，我国新能源汽车实现了产业从无到有，年产量从2011年不足2000辆发展到2021年的350万辆，占全球份额的50%以上，处于全球绝对领先地位。新能源汽车保有量达到780万辆，占汽车保有量的2%以上，新能源汽车成为中国首次在全球率先成功大规模导入高科技民用大宗消费品。2014年中国电动汽车百人会成立，之后国家出台了一系列产业促进政策，如财税补贴政策、双积分政策、延迟补贴退坡等，新能源汽车始终处于加速发展通道，目前百人会正在开展的汽车交通能源协同碳达峰碳中和研究，也将在维持新能源汽车快速发展起到重要的作用。

　　新能源汽车将处于加速发展发展，既有可能提前实现国家规划目标。2021年新能源汽车保有量780多万辆，我们判断2025年达到3000万辆，2030年1亿辆，2035年2亿辆，2040年达到3亿辆，2050年达到将近4亿辆，只有这样才有可能实现到2060年汽车保有量中90%都是新能源汽车。包括发电环节碳排放在内，以现阶段能源的构成和未来能源构成，以化石燃料的内燃机汽车相比，乘用车、客车以及卡车的碳减排幅度将从目前的60%、27%、19%分别下降到2035年的74%、76%和60%。不仅目前已经有比较明显的碳排放减少效果，将来效果会越来越明显。

　　03车网互动是实现汽车交通能源协同碳中和的核心

　　1. 需要关注电池性能提高的同时实现生产过程的低碳化

　　首先，电池和燃料电池需要性能进一步提升，为重载车辆提供零碳技术。重载长途车辆需要更高能量密度的电池技术以及长寿命更长的大功率燃料电池技术，以满足其长补能间隔里程和高能能量消耗需求。提高高能量密度电池技术是毫无疑问的，大家对车辆推广过程中的安全性都是非常关注的。因此，进行电池被动和主动安全防控的同时，要提高本质安全，从材料体系探索更本质的、安全的电池体系。关于动力电池的研究现在基本达成共识，从目前300瓦时/公斤的电池能量密度进一步提到350瓦时/公斤甚至到400瓦时/公斤，从现在的电解液是液态的向半固态甚至固态方向发展。长寿命大能量密度电池发展面向商用车的应用，要做寿命性能提升，在这个过程中把成本大幅度降低下来。

　　其次，要关注电池生产的碳排放和氢生产的绿色化。要关注电池生产过程中的碳排放，因为电池生产是高耗能的过程，导致了新能源汽车生产过程中的碳排放或者能耗比较高，如果在可再生能源丰富的地区，如水电丰富的四川宜宾市，进行电池生产，碳排放足迹就会弱一点。当然与燃料电池汽车相关的还有基于可再生能源的绿氢的制、储、运、加问题也需要予以重视，这方面河北张家口有很好的经验，在2022冬奥期间提供了风电制取的绿氢100吨，直接减少碳排放1万吨以上。

　　2. 车网互动具有不可估量减碳效果

　　基于2040年3亿辆新能源汽车的推广量和1:1的充电基础设施情景，每辆车平均电量大于65千瓦时，则车载储能容量超过200亿千瓦时，与中国每天消费总电量基本相当。考虑出行需求，车辆行驶时间，乘用车就有约100亿千瓦时的调峰能力，要进行调峰，要求车和网是互动的，能够连上。也就是说，这时候能够比较大范围地调节可再生能源的波动性，把这些波动性的能源吸收以后，就能减少火电临时起动的几率。从一定范畴上讲，车网互动有可能实现负碳排放。

　　3. 汽车交通能源实现协同碳中和的重点关注点

　　第一，汽车产业要关注与动力电池相关的能耗和排放。也就是要使用低碳的可再生能源实现低碳和零碳排放，主要是电池材料生产和回收过程中怎么使用零碳能源的问题。

　　第二，交通领域要重点考虑货运电动化。加大新型基础设施建设，尤其是加大快充、超级快充的充电基础设施建设和加氢站场站的建设。

　　第三，需要关注能源与车的互动(V2G)。在解决可再生能源的波动性问题的同时，有能力实现边际效应负碳排放(减少火力发电并网的需求)，为碳中和提供一条新途径，这其中更多的来自于新能源乘用车的分布式储能功能。

　　因此，为实现协同达峰和碳中和目标，要推动氢、电新能源汽车在中国更加快速地发展，实现道路交通领域碳排放低增长提前达峰，同时要强调只有绿氢绿电-车网互动才能实现能源-交通-汽车协同碳中和。在这方面，四川宜宾和河北张家口是个很好的例证。