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    新能源汽车和油耗法规对中国车队碳排放的影响

    本文根据英文论文“The correlated impacts of fuel consumption improvements and vehicle electrification on vehicle greenhouse gas emissions in China”翻译精编整理。


    【作者】赵福全 刘斐齐 刘宗巍 郝瀚*

    【单位】清华大学汽车产业与技术战略研究院

    【期刊】清洁生产杂志(Journal of Cleaner Production)2019年第207卷,702-716页


    一、油耗法规和新能源汽车的引入具有重要意义

    能源安全和环境问题逐渐成为全世界关注的焦点。根据国际能源署(IEA, International Energy Agency)的报告,2015年全球28%的温室气体排放来自于中国,中国已经成为全世界最大的温室气体排放国家。巴黎气候大会中,中国政府已经承诺在2030年实现温室气体排放达峰。能源消费方面,中国单位GDP能源消耗稳定下降,“十二五”期间累计下降18.4%。中国有责任和义务在短期内尽快实现节能减排的目标。

    目前,中国交通领域的温室气体排放占到了总排放量的9.3%,远低于世界平均水平;从全球来看,道路交通占到了交通领域排放量的82.7%,是交通领域温室气体排放的主要来源。随着中国经济的持续发展,出行需求和物流需求还会进一步增长。因此,控制道路交通领域的能源消费和温室气体排放的重要性更为突出。针对这一问题,引入油耗法规和新能源汽车被认为是有效的解决途径,两种措施均可降低道路交通领域对化石燃料的依赖以及所产生的温室气体排放。但由于新能源汽车的发展存在一定的过渡期,究竟何种方式是降低中国道路交通温室气体排放的最优方案,需要基于发展规划和政策趋势,通过多情景分析对其进行有效的评估,方能选择恰当的政策和技术路线。

    二、油耗法规和新能源汽车发展规划

    已经有很多国家通过引入油耗法规来限制车辆的能源消费和温室气体排放。乘用车方面,欧洲设立了最为严格的油耗标准,新售乘用车需要在2021年达到95g-CO2/100km(≈3.0L/100km)的油耗标准;日本要求乘用车在2020年前达到20.3km/L(≈4.9L/100km)的标准;美国作为第一个引入油耗法规的国家,在2012年提出乘用车油耗要在2025年前达到54.5mpg(≈4.3L/100km);中国政府提出了在2020年,2025年和2030年分别实现5L/100km,4L/100km和3.2L/100km的油耗目标。对于商用车而言,全世界仅有四个国家颁布了相应的油耗法规:加拿大、中国、日本和美国。无论是乘用车还是商用车,油耗法规的引入都有效促进了汽车技术的发展,同时缓解了由汽车带来的能源和环境问题。

    新能源汽车的推广也被认为是解决能源和环境问题的有效手段,许多国家通过采取政策手段,包括财政补贴和积分政策等,积极推动新能源汽车的发展。中国政府从2009年开始对新能源汽车进行补贴,各地方政府也相继出台补贴政策。2012年,国务院第一次发布新能源汽车的发展规划,规划指出到2020年,纯电动汽车和插电式混合动力汽车产能将达到200万。紧接着,国家部委相继发布了一系列指导方针和规划,以促进新能源汽车产业的发展。根据2016年中国汽车工程学会发布的《节能与新能源汽车技术路线图》,到2020年,2025年和2030年,中国新能源汽车销量占比将分别达到7%,15%和40%,保有量将分别达到500万辆,2000万辆和8000万辆。

    根据上述分析,我们对中国车队的车型结构和油耗情况做出了假设,并进行了多情景分析。新能源汽车渗透率分为了“常规情景”和“保守情景”:常规情景下,新能源汽车将按照技术路线图规划稳定发展,如图1所示;保守情景下,新能源汽车发展将维持在2016年水平。油耗法规分为了“常规情景”、“乐观情景”和“保守情景”:常规情景下,油耗法规将按照历史趋势和发展规划进一步优化;乐观情景下,将不考虑油耗法规中的新能源汽车的影响,因此车辆油耗标准将进一步降低;保守情景下,车辆油耗将维持在2016年水平不变。                    

      

    1.png图1 常规情景下汽车销量和新能源汽车占比情况


    三、车队碳排放评估主要结果

    车队碳排放评估结果如图2所示。在S1、S2和S3情景下车队温室气体排放将分别在2026年,2033年和2023年达峰,峰值分别为16.0亿吨二氧化碳当量,20.1亿吨二氧化碳当量和15.0亿吨二氧化碳当量。如果新能源汽车发展没有起色,则达峰时间将延迟到近2050年。比较S1和S2情景的结果可以发现,油耗法规的介入能够将车队温室气体排放峰值降低20.4%;更加激进的油耗法规(S3)能够使温室气体排放达峰时间更早,且峰值较常规情景能够进一步下降6.4%。由于双积分政策,新能源汽车的发展将弱化油耗法规的作用:新能源汽车常规情景下,油耗法规常规情景将比无油耗法规情景在2030年和2050年分别下降21.2%和26.8%;新能源汽车保守情景下,油耗法规常规情景将比无油耗法规情景在2030年和2050年分别下降41.6%和43.4%。

    S1和S4情景相比,短期内S1的减排效果更优,即意味着如果新能源汽车不再发展,车企将不得不通过提高燃油经济性来实现法规要求,从而降低了车队的排放情况;但长期来看,随着新能源汽车渗透率的提高以及电网的清洁化发展,新能源汽车的推广将带来更明显的减排效果。


    2.png图2 不同情景下车队温室气体排放情况

    对于乘用车而言,在S1,S2和S3情景下,乘用车温室气体排放将分别在2024年,2028年和2023年达峰,如图3所示。S1和S2情景之间的差异由2030年的22.2%,增长到2040年的29.0%,又下降到2050年的12.3%。由于新能源汽车不再发展,车企只能通过提高燃油经济性实现达标,因此S4和S6情景的结果无差异;S4和S5情景之间的差异逐步拉大,但由于新能源汽车销量趋于饱和,燃油经济性可提升空间有限,二者之间的差异逐步稳定。


    3.png图3 不同情景下乘用车车队温室气体排放情况

    和乘用车相比,商用车展现出完全不同的结果。快速增长的物流需求将抵消商用车燃油经济性的改良作用,因此商用车车队温室气体排放仍将持续增长,如图4所示。除了S5情景,其余情景下商用车温室气体排放都将在2045年前后达峰。由于缺少积分政策、技术发展难以满足运输要求等因素,商用车新能源汽车渗透率相对较低。


    4.png图4 不同情景下商用车车队温室气体排放情况

    四、总结

    我们的研究表明:

    (1)基于最新的燃油经济性法规和新能源汽车发展规划,车队整体温室气体排放将于2026年达峰;

    (2)在短期内,燃油经济性法规将对车队整体温室气体排放峰值和达峰时间产生更大的影响,但随着新能源汽车渗透率的提升,新能源汽车将在长期发挥更加突出的减排作用;

    (3) 短期内,若完全依赖于油耗的改善,车队温室气体减排将取得更好的效果;长期来看,对于乘用车而言,新能源汽车的发展将削弱油耗法规的作用,但随着新能源汽车的推广,车队排放将进一步降低;

    (4)在过去的一段时间内,中国政府很重视乘用车油耗法规的完善,以及大部分新能源汽车销量来自于乘用车,因此乘用车车队排放将比车队整体率先达峰;

    (5)商用车在车队整体排放中的比重越来越大,因此对于商用车温室气体排放的控制应该受到更多的重视。

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