2023气候变化对细分行业的影响及对策系列报告3汽车行业低碳转型路径研究

气候变化对细分行业的影响及对策系列报告3：汽车行业低碳转型路径研究 序言 全球气候变化深刻影响着人类生存和发展，是各国共同面临的重大挑战。作为经济活动的重要交通工具和载体，以及交通运输行业主要的碳排放源，汽车的绿色转型步伐决定了道路交通及能源消耗的减碳程度。现阶段，行业公认加大新能源汽车对传统燃油车的替代是汽车产业减碳的有效措施之一。 交通运输——温室气体主要的排放源之一 1990至2021年间，全球温室气体排放总量呈现上升的趋势。1990年，全球温室气体排放共计380亿吨二氧化碳当量（CO2e），2000年为420亿吨，2010年为510亿吨，2020年为540亿吨。2021年，除土地利用、土地利用变化和林业排放以外的全球温室气体排放总量为528亿吨CO2e，2019年为526亿吨。分部门来看，温室气体排放主要来源于五个经济部门：能源供应；工业；农业、林业和其他土地利用变化；运输；建筑中的直接能源使用。 交通运输行业是全球主要的碳排放来源之一，对化石燃料的依赖程度高于其他任何经济部门，其CO2排放量约占全球CO2排放总量的四分之一。1990-2022年，全球交通运输系统的温室气体排放量以近1.7%的年平均增长率增长，增速高于工业（增长率约为1.7%）以外的其他终端用能部门。受疫情影响，2020年全球运输部门的碳排放空前下降，随着近两年国内外疫情逐渐缓解，出行需求逐渐恢复。随着国家繁荣和经济活动增多，人员和货物的流动性有所增加，交通运输部门的能源用量和相关排放也相应激增。 （详见图1、图2） 2 10 7.5 GtCO2e 5 2008 2010 2012 2014 2016 2018 2020 2.5 1990 1992 1994 1996 1998 2000 2002 2004 2006 0 温室气体排放量 图1：1990-2020年全球交通运输领域温室气体排放总量及趋势数据来源：ClimateWatch 图2：净零情景下全球交通运输部门子行业CO2排放量数据来源：国际能源署（IEA） 3 国际能源署（IEA）发布《2022年二氧化碳排放报告》指出，2022年，全球与能源相关的CO2排放量再创新高，超368亿吨，比2021年增加3.21亿吨，增幅为0.9%。2022年，全球碳排放主要来源于电力、工业、交通、建筑四大领域，其中电力碳排放增幅最大（1.8%）；工业碳排放下降了1.7%；交通运输部门碳排放增长了2.1%，（详见图3）但电动汽车的推广有效抑制了交通领域的碳排放增长。2022年，全球电动汽车的销量——包括纯电动汽车（BEV）和插电式混合动力电动汽车（PHEV）— 20 2019202020212022 15 GtCO2 10 5 0 电力和供热工业交通运输建筑 —突破1000万辆，占全球新车销量的14%以上。（详见图4）若 2021年新上路的电动汽车仍是传统燃油车，2022年全球CO2排放量将再增加1300万吨。值得一提的是，中国在交通低碳排放转型方面取得显著成效，与全球交通运输部门排放量的增长相比，2022年，中国交通运输行业整体碳排放量下降了3.1%，中国电动汽车销量突破600万辆，也为降低交通运输行业碳排放做出了巨大贡献。 图3：2019-2022年全球四大行业与能源相关的CO2排放量数据来源：国际能源署《2022年⼆氧化碳排放报告》 16 14中国欧洲美国其他总计12 单位：百万 10 10.3 13.9 IEA《2022年二氧化碳排放报告》指出，在能源价格冲击、通胀上升、传统燃料贸易流动中断的一年中，尽管许多国家的用能从天然气转向煤炭，但全球温室气体排放量的增长低于人们担心的水平。可再生能源、电动汽车和热泵等清洁能源技术的部署有效避免了额外的5.5亿吨CO2排放。整体来看，交通运输行业温室气体排放在一段时间内仍将呈现增长趋势。为实现2050年净零排放目标，到2030年，交通运输行业CO2排放量必须每年下降3%以上。 8 6 4 2 0 016-2023年电动汽车销量数据来源：国际能源署《全球电动汽车展望2023》 图4：2 2020 2016 0.7 3 2.12.2 1.2 2017 2018 2019 6.5 2021 20222023预估 汽车行业是我国CO2重点排放源之一。研究表明，我国交通领域CO2排放量占全国温室气体排放的9%-10%，其中汽车行业占比最高，占70%-80%。2019年，我国乘用车、商用车分别占汽车二氧化碳排放量的38.5%、61.5%；使用汽油、柴油、其他燃料（天然气、醇类燃料等）的车型分别占42.8%、52.5%、4.7%。（详见图5） IEA预测，在“双碳”目标下，中国交通运输CO2排放量在短期内将继续增长，2030年达到略高于10亿吨的峰值，然后逐步下降，到2060年下降至约1亿吨，比2020年降低近90%，但仍将有大部分排放来自减排困难的国内航空、航运以及长途公路货运领域。（详见图6）未来，中国交通运输行业零碳目标的实现将以道路交通为重点，汽车电动化、交通运输系统高效协同将是推动减排降碳的关键因素。 (A)按车辆类型分类 50.00% 1.30%0.50%0.30% 2.20% 1.10%3.00%0.01% 13.60% 40.00% 30.00% 20.00% 10.00% 出租车 公交车 微型客车 小型客车 0.00% (B)按燃料种类分类 柴油汽油其它 38.20% 39.70% 中型客车 大型客车 微型客车 轻型客车 中型客车 重型货车 5% 43% 52% 图5：中国汽车CO2排放构成 5 数据来源：《中国道路交通二氧化碳排放达峰路径研究》 图6：“双碳”目标情景下，中国交通运输部门CO2排放量数据来源：国际能源署《中国能源体系碳中和路线图》 6 全生命周期视角下，交通运输体系温室气体主要排放源 生产端 汽车生产涉及各类零部件、技术、生产工艺及流程。车身钢、铝部件通过焊接、接缝和胶水等工艺连接，涂装工艺（清洗、预处理、浸涂、封缝、烘箱等）对应的各个步骤都需要过程材料、能量和水的输入，产生CO2、其他有害气体及废水等。 在汽车整车制造的用能结构中，电能消耗占总能耗的70%。在新能源汽车动力电池制造过程中，大量碳排放同样源于电力消耗，主要来自电芯生产涂布后的烘烤、注液后的干燥以及分容化成等阶段。因此，电池生产和组装环节的碳排放很大程度上取决于电网的脱碳程度，电力清洁程度会极大影响工厂制造端的减碳效果。一般而言，工厂可通过两种方式实现能源消耗绿色化、降低制造环节碳排放： 264.5 产品端 以乘用车为例，2021年，在售乘用车的生命周期平均碳排放量按柴油乘用车、汽油乘用车、常规混乘用车、插电混乘用车、纯电动乘用车的顺序依次降低。相较于传统能源乘用车，纯电动乘用车具有明显的生命周期碳减排优势，纯电动乘用车相较汽油乘用车全生命周期碳减排43.4%，相较柴油乘用车全生命周期碳减排59.5%。（详见图7） 369.1 59.5% 43.4% 220.8213.3 149.6 构建内部光伏、风力等可再生能源发电体系；向区域内绿色电力企 业或向电网直接采购绿电。 汽油乘用车柴油乘用车常规混乘用车插电混乘用车纯电动乘用车 图7：2021年不同燃料类型乘用车平均单位行驶里程碳排放（gCO2e/km）数据来源：《中国汽车低碳行动计划（2022）执行摘要》 7 一般而言，常规混乘用车的动力蓄电池能量较小，其对车辆周期碳排放的贡献同样较小。 0.4% 100.0% 100.0% 99.6% 汽油乘用车 柴油乘用车常规混乘用车插电混乘用车纯电动乘用车 其他碳排放动力蓄电池碳排放 图9：动力蓄电池碳排放在车辆周期碳排放占比 数据来源：《中国汽车低碳行动计划（2022）执行摘要》 62.6% 37.4% 85.0% 15.0% 汽油乘用车和柴油乘用车碳排放主要来自燃料周期，占比分别高达77.3%、77%。随着车型电动化程度的增加，车辆周期碳排放占比逐渐增大，燃料周期碳排放占比逐渐减小。以纯电动乘用车为例，其燃料周期碳排放占比为53.6%，而车辆周期占比达46.4%，为传统燃料车的2倍。纯电动乘用车动力蓄电池的材料获取和制造以及车辆使用过程碳排放为零是造成差距的主要原因。（详见图8） 纯电动乘用车中，动力蓄电池碳排放在车辆周期碳排放中的占比超过三分之一。以三元镍钴锰酸锂动力蓄电池为例，其碳排放中的约23%来自电解液，约32%来自三元正极材料，约35%来自于电池包壳体中的铝合金。随着车辆电动化程度的增加，动力蓄电池碳排放在车辆周期碳排放中的占比逐渐增大，在常规混乘用车中为0.4%，插电混乘用车中为15.0%，纯电动乘用车中为37.4%。（详见图9） 53.6% 59.1% 70.5% 77.0% 77.3% 46.4% 40.9% 29.5% 23.0% 22.7% 车辆周期包括汽车制造阶段（包括原材料获取、材料加工制造、整车生产、维修保养部件生产）和汽车再生阶段（包括回收拆解、再制造、梯次利用、再生利用）。 汽油乘用车柴油乘用车常规混乘用车插电混乘用车纯电动乘用车 燃料周期包括汽车燃料生产阶段（油井-油箱）、汽车产品能效管理阶段（燃料消耗量管理）、燃料（车辆）使用阶段（油箱-车轮）。 燃料周期车辆周期 图8：不同燃料类型乘用车生命周期各阶段碳排放占比数据来源：《中国汽车低碳行动计划（2022）执行摘要》 8 供应链 350 300 250 200 150 100 50 0 燃油车 纯电动车 材料周期车辆运行上游燃料 70180 11585 40 根据麦肯锡发布的数据，预计到2025年,电动汽车材料生产阶段排放将占到汽车全生命周期总排放量的45%，到2040年占比将达到85%左右。因此，实现行业碳中和目标不能仅仅依靠汽车的低碳转型，需要上下游产业链共同发力。供应链企业的减碳成效可作为整车企业考察供应商资质的重要评估标准，例如，推动供应商采用可再生电力实现碳减排，只有在所有价值创造阶段都实现碳中和的生产材料才会被采购等，以此实现整个汽车产业链的绿色发展。 此外，新能源汽车使用上游电力的清洁程度决定了电动汽车的碳减排效果。在当前以化石能源为主的电源结构下，电动汽车的全生命周期减碳效果有限。电动汽车在行驶中CO2排放为零，但在电力供应（燃料周期）和车辆生产、回收环节（车辆周期）的碳排放水平仍取决于一次能源供应结构。（详见图10） 图10：燃油车与电动汽车（B级）全生命周期碳排放强度对比（gCO2e/km） 数据来源：《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》 9 标的物 范围 碳排放源 碳排放类型 能源载体直接碳排放（天然气、汽油、柴油、煤等化石燃料燃 汽车企业组织层面 基准年 实体拥有或控制的直接、辅助、附属生产系统排放源所产生的碳排放，也称为直接排放 烧产生的碳排放）；制程直接排放；由化学反应产生排放；逸散直接排放； 基准年 动力站房、四大工艺、其它车间、其它（生活、办公等） 能源载体间接碳排放（电、冷冻水、热水、压缩空气等）、外购蒸汽、其它等 汽车整车产品 全生命周期 原材料生产、零部件生产、整车生产、整车使用、再生阶段的直接碳排放和间接碳排放 整车原材料获取阶段（含循环材料使用）、整车生产阶段和使用阶段、燃料周期（生产+使用）阶段的化石能源、外购电力等 汽车部件产品 生命周期/部分碳足迹 原材料获取、运输、零部件生产、使用、再生阶段的设备等 汽车部件原材料获取阶段、零部件生产阶段、使用阶段、再生阶段的化石能源消耗、外购电力等 资源回收 整车拆解回收及零部件再制造同样具有减碳效益，可直接减少资源从开采到冶炼、加工过程中带来的碳排放。 研究显示，整车拆解可获取报废汽车中包含的黑色及有色金属、催化剂、电子设备、玻璃及车用塑料等在内的有价资源，其中废钢铁、有色金属90%以上可回收利用，而玻璃及塑料的回收利用率可达50%。拆解报废汽车获取“