隨著整個世界對環(huán)保和排放意識的逐漸增強，作為人類碳排放大戶的汽車行業(yè)正面臨著百年來的一次大變革——新能源汽車革命正在改變世界汽車產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀和未來。
雖然純?nèi)加推囈呀?jīng)發(fā)展了上百年，在一整套涉及到發(fā)動機、變速器、油路和散熱等系統(tǒng)方面已經(jīng)日臻成熟，在產(chǎn)業(yè)和消費者當中都形成了面積甚廣的舒適區(qū)，但其驅(qū)動動力的來源，燃油本身，卻在新世紀的能源變革和環(huán)保議題中受到了越來越強的質(zhì)疑和挑戰(zhàn)。
作為高水平生活標志之一的汽車，顯然是不可能被放棄的。如何讓汽車更低碳、更節(jié)能，才是產(chǎn)業(yè)將來發(fā)展的方向。新能源汽車正是在這一大環(huán)境之下應(yīng)運而生。
那么，新能源汽車是否真正低碳減排，其對環(huán)境的影響和燃油車孰大孰小?這個問題看似只是一個是與否，大與小的問題，但真要弄清楚，還是需要細致的調(diào)查和研究的。
在討論這個問題之前，我們還是有必要對新能源汽車的現(xiàn)狀做一番梳理。通常而言，新能源汽車是指以更低的碳排放的能源形式驅(qū)動的汽車。按照現(xiàn)在世界上已經(jīng)實現(xiàn)商用的標準來看，主要可以分為氫(或甲醇)燃料電池車(FCV)、純電動汽車(BEV)、插電式混合動力汽車(PHEV)。此外還有一類是不插電的混合動力汽車(HEV)，但這類車往往被歸類為節(jié)能汽車，因為其使用過程中還是只能使用傳統(tǒng)化石燃料作為能源。
燃料電池汽車FCV占比非常小。2021年全年，氫燃料電池汽車全球銷量僅為16313臺(數(shù)據(jù)來源：觀研報告網(wǎng))而同年度電動汽車銷量高達650萬輛。盡管很多觀點認為氫能源才是終極綠色能源，但至少現(xiàn)階段以氫為能源的燃料電池汽車還無法成為氣候。
所以，討論是否低碳減排，目前的話題還是以鋰電池驅(qū)動的電動汽車，尤其是純電動汽車(BEV)為主。
電動汽車，到底是不是真的能減排呢?
一、電動汽車使用過程中減排嗎?
電動汽車依靠儲存在電池包里的電力提供驅(qū)動動力。因此，使用過程是否減排，這個問題相對簡單。只需要計算出電動汽車和燃油汽車各自的能量消耗，以及對應(yīng)的碳排放就可以了。
為了便于計算，這里選取了兩臺代表性的，級別和價格都相近(都是緊湊級SUV)的車型進行對比。
能耗數(shù)據(jù)均為新車NEDC工況下的數(shù)據(jù)，具備可比性。
很多人認為，電動汽車雖然在市區(qū)是零排放，但它需要的電，在發(fā)電過程中也有碳排放，這個碳排放是無法忽視的。甚至有人認為，發(fā)電廠的效率一般只有42%，然后再加上輸配電損失、汽車充放電損失、電機效率損失，真正的效率可能只有30%左右;但很多燃油汽車廠商經(jīng)常宣布說發(fā)動機熱效率可以高達40%以上，說明燃油車排放實際更低。
這么認為的人，可能還不在少數(shù)。那果真如此嗎?
我們首先來計算真實的碳排放。首先假設(shè)一種極端情況：假設(shè)電動汽車消耗電力100%來自于煤炭。2019年中國煤電碳排放強度是0.838千克/kWh，按照上表的汽車能耗，宋PlusEV的百公里碳排放是11.82千克。
通常每升燃油完全燃燒的碳排放是2.3千克，所以CR-V的百公里碳排放是14.72千克。
11.82vs14.72，即使是100%煤電，電動汽車碳排放依然顯著更低。
實際上，中國電力已經(jīng)有三成以上是清潔電力。按照2019年數(shù)據(jù)，中國總發(fā)電73266億度，火電只有50465億度，占比為68.9%;剩余的是核電、水電、風電、光伏等，發(fā)電過程是零排放的，所以實際上2019年中國每度電的碳排放不會高于0.838×0.689=0.577千克。按這個數(shù)據(jù)，宋PlusEV百公里碳排放僅為8.14千克，比CR-V的14.72千克要低多了。
那為什么會有上面電動汽車碳排放更高的錯覺呢?火電發(fā)電效率只有42%左右是事實，但這個42%是實打?qū)嵉?2%，發(fā)電工況一直穩(wěn)定在這個數(shù)值。更何況很多電廠是熱電聯(lián)產(chǎn)，綜合效率可以達到60%以上。而汽車發(fā)動機雖然最高有40%，但這只是理想值。多數(shù)工況下，汽車發(fā)動機效率都只有20%左右，遠低于最高值。因此，燃油汽車實際能耗和實際碳排放都顯著高于純電動汽車。
更何況，電動汽車在人口密集的城市中心行駛過程中不會產(chǎn)生任何碳排放，更不會像燃油汽車那樣產(chǎn)生各類有害尾氣，如NOx、SO2等。而且火力發(fā)電過程中的有害氣體是集中收集并處理，且火電廠往往遠離市中心，因此其對人類健康的影響，遠低于各類在市中心不斷排放著有毒的NOx、SO2等尾氣的傳統(tǒng)燃油汽車。
而隨著中國綠色電力占比的逐步提升，未來電動汽車的碳排放只會進一步走低，優(yōu)勢也就更大。
二、電動汽車的全壽命碳排放分析
這個也是更多人的質(zhì)疑：就算電動汽車使用過程中碳排放更低，但電池制造的上下游、電池廢棄后的處理，這些都是會產(chǎn)生碳排放的。這些都算上，電動汽車還是減排的嗎?
這是一個很好的問題。汽車不只是使用，還有生產(chǎn)和最后的廢棄處理，都是必須考慮到的環(huán)節(jié)。在學術(shù)上，這個就是“全生命周期”的碳排放，也就是涵蓋了所謂的“從搖籃到墳墓”的生命總周期。
簡而言之，從鋰礦等礦石的開采冶煉，到電池制造，再到車輛使用，最后到動力電池報廢和回收過程中總的碳足跡，都要考慮到。這種情況下，電動汽車還能比傳統(tǒng)燃油汽車(ICEV)減排嗎?
答案依然是肯定的。學界其實對此早有研究。中國標準GB/T24040-2008“環(huán)境管理生命周期評價原則與框架”就對生命周期評價(LCA)定義為“對一個產(chǎn)品系統(tǒng)的生命周期中輸入、輸出及其潛在環(huán)境影響的匯編和評價”。
LCA強調(diào)貫穿于從獲取原材料、生產(chǎn)、使用、生命末期的處理、循環(huán)和最終處置的產(chǎn)品生命周期的環(huán)境因素和潛在的環(huán)境影響，如下圖所示。
在這種評估思路下，汽車原材料的獲取、制造裝配、運行使用、關(guān)鍵部件二次利用直至報廢回收過程中所產(chǎn)生的碳排放都應(yīng)該考慮在內(nèi)。
汽車生命周期評價主體思路(圖片來源：陳軼嵩等，汽車工程學報，2022，12(4)：360-374)
根據(jù)上述全生命周期評價方法，純電動汽車的全生命周期主要包括了整車制造、使用和報廢回收三個階段。
首先在整車制造環(huán)節(jié)，根據(jù)文獻，通常認為純電動汽車BEV的碳排放比傳統(tǒng)燃油汽車ICEV要高約50%，這主要是因為鋰電池制造過程中相比于內(nèi)燃機有較高的碳排放。但如果將使用環(huán)節(jié)和最終報廢回收環(huán)節(jié)考慮在內(nèi)的全生命周期評價里，幾乎所有的研究都認為BEV碳排放明顯低于ICEV。
例如，有國內(nèi)研究認為，2015年中國BEV的全生命周期碳排放為41噸，比ICEV低18%，且由于中國電力的逐年低碳化，在同一模型研究下，2020年中國BEV的全生命周期碳排放可以降低到34.1噸。最近岳國君院士也指出，生命周期碳排放，純電動汽車是最低的。
圖片來源：岳國君(https://www.163.com/dy/article/H109GQ1V05387A5L.html)
在巴西，有研究表明，BEV的生命周期碳排放為每公里151g，而ICEV為291g，幾乎是BEV的兩倍。美國的一份研究也表明，ICEV的生命周期碳排放為每公里260g，是BEV的180g的近1.5倍。
此外，不同種類的動力鋰電池，如磷酸鐵鋰電池(比亞迪刀片電池為代表)和三元鋰電池(部分特斯拉車型為代表)在生命周期碳排放上也有細微的區(qū)別，但通常區(qū)分度不大，這里就不詳細討論了。
三、動力鋰電池的梯次利用和資源回收
汽車的鋰電池隨著不斷充放電循環(huán)，以及隨時間的自然壽命折損，其可用容量會不斷降低，當容量降低到設(shè)計容量的75%左右時，往往就不再適合作為汽車電池使用，這就要求對鋰電池進行報廢回收。
目前對報廢的汽車動力鋰電池，其處理方式通常包括梯次利用和完全報廢回收。因為此時電池還有較大的可利用容量，因此可以用于通訊基站的電池供應(yīng)、電池儲能系統(tǒng)、光伏儲能輔助系統(tǒng)等。
根據(jù)研究發(fā)現(xiàn)，將退役的磷酸鐵鋰動力電池繼續(xù)用于通信基站儲能，相比使用新的電池，可以減少近19%的總環(huán)境影響。有學者研究表明，在BEV的退役電池完全回收和完全不回收兩種情況下，前者可以最多減少34%的碳排放。因此，合理使用退役電池，完全可以做到更低碳、更環(huán)保。
2022年8月，工信部、國家發(fā)改委和生態(tài)環(huán)境部三部門印發(fā)《工業(yè)領(lǐng)域碳達峰實施方案》，文件提出要加強再生資源循環(huán)利用，推動新能源汽車動力電池回收利用體系建設(shè)。
工信部表示，中國在今年將真正迎來第一波動力鋰電池退役潮。處理好廢舊動力電池事關(guān)重大。一方面，廢舊動力電池如不能及時有效處理，電極材料將會給生態(tài)環(huán)境和人體健康、安全帶來極大隱患。
另一方面，動力電池原材料的短缺，也反推著資源再利用。廢鋰離子電池含有5-20%的鈷(Co)、5-10%鎳(Ni)、5–7%鋰(Li)、5–10%其他金屬(銅、鋁、鐵)等，具有極大的再利用價值。
工信部副部長辛國斌在今年6月份國新辦發(fā)布會上就表示，今年將著眼于滿足動力電池等生產(chǎn)需要，適度加快國內(nèi)鋰、鎳等資源的開發(fā)進度，同時將健全動力電池回收利用體系，支持高效拆解、再生利用等技術(shù)攻關(guān)，不斷提高回收比率和資源利用效率。
而報廢的三元鋰電池甚至成為回收企業(yè)眼里的“香餑餑”?！吨袊?jīng)營報》記者就表示，有電池回收商披露，1噸三元鋰電池回收最低價格都在2萬元，最高到過5萬元。
在巨大的經(jīng)濟利益刺激下，鋰電池回收產(chǎn)業(yè)得到了迅速發(fā)展。不少電池回收企業(yè)都迅速擴充回收產(chǎn)能。
例如天奇股份表示，至2022年末，其擴產(chǎn)技改項目建成達產(chǎn)后預計將形成年處理5萬噸廢舊鋰電池的能力。與此同時，天奇股份全資子公司贛州天奇循環(huán)擬投資3.8億元擴大磷酸鐵鋰電池回收產(chǎn)能，投產(chǎn)后可年處理15萬噸磷酸鐵鋰電池。
另一大鋰電池回收企業(yè)格林美則表示，2022年將正式完成各類動力電池回收及梯級利用產(chǎn)品的產(chǎn)能釋放，回收量達3萬噸以上，梯級利用電池包出貨量將達2-3GWh，增長100%，電池廢料黑粉制造10000噸以上。動力電池梯級利用全面進入產(chǎn)業(yè)化階段。
目前，動力電池的回收再利用體系已經(jīng)在我國初步建立，我國在地市級行政區(qū)已建設(shè)了1萬多個回收服務(wù)網(wǎng)點。各大車企也正在完善電池回收體系。
比亞迪作為中國新能源汽車的領(lǐng)導者，最先布局了動力電池回收工作，目前在全國有近40個動力電池回收網(wǎng)點。蔚來汽車與寧德時代等企業(yè)合資成立的電池資產(chǎn)公司“蔚能”，總部位于武漢，致力于整個電池生命周期的管理和回收利用。
工業(yè)和信息化部黨組成員、副部長張云明表示，我國未來將進一步健全回收利用體系，加快制定回收利用管理辦法，加強央地工作聯(lián)動，形成協(xié)調(diào)監(jiān)管機制，完善動力電池回收利用標準體系，支持智能拆解、材料再生等技術(shù)攻關(guān)和推廣應(yīng)用，加快培育一批梯次利用和回收再生的相關(guān)企業(yè)。
四、總結(jié)
新能源汽車，尤其是代表性的BEV，其使用過程中相比于傳統(tǒng)燃油汽車ICEV的碳排放是顯著更低的。即使是在整個生命周期內(nèi)，其碳排放依然是低于ICEV。并且，BEV的碳排放會隨著全球電力清潔化和低碳化的發(fā)展而進一步降低，這是依賴于化石燃料的ICEV所難以做到的。發(fā)展新能源汽車，不僅是中國，更是全球主要國家的共識。
新能源汽車以其更低的全生命周期碳排放、更強勁的動力系統(tǒng)、更智能的駕駛體驗等，贏得了越來越多的關(guān)注和市場份額。
中國新能源汽車產(chǎn)業(yè)代表性企業(yè)比亞迪汽車在近日成都國際車展期間，發(fā)布了品牌紀錄短片并發(fā)出了“為地球降溫1℃”的號召，呼吁全社會關(guān)注全球變暖的問題。
以新能源汽車更低碳、更環(huán)保為契機，中國的新能源汽車產(chǎn)業(yè)正在引領(lǐng)全球汽車產(chǎn)業(yè)的變革。而這次變革，不僅會重塑中國汽車產(chǎn)業(yè)格局，也會對全球出行方式產(chǎn)生深遠影響，更會對我們整個世界的環(huán)境問題產(chǎn)生積極的影響。（作者：石煒）
參考文獻：
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3.岳國君院士：“雙碳”背景下燃料乙醇走向氫經(jīng)濟的新機遇.網(wǎng)易網(wǎng)站，https://www.163.com/dy/article/H109GQ1V05387A5L.html
4.三部門：推動動力電池回收利用體系建設(shè).汽車之家網(wǎng)站，https://www.autohome.com.cn/news/202208/1256940.html
5.國家標準：GB/T24040-2008“環(huán)境管理生命周期評價原則與框架”
6.掘金千億退役動力電池回收賽道：價格最高5萬元一噸巨頭爭相入局，中國經(jīng)營報，2022年6月13日第C05版
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