为力争到本世纪末控制全球温升不超过1.5℃，全球已有超过97个国家或地区通过立法、政治承诺、政策文件等形式明确了碳中和目标，我国也明确了“3060双碳”目标。据盖世汽车研究院数据测算，2021年全球交通领域碳排放占比接近20%，其中公路运输占比15.5%，车辆成为减排的重要领域。
2024年6月7日，在中国汽车低碳与可持续发展论坛上，盖世汽车研究院高级总监王显斌认为，汽车的碳排放是其全生命周期内的碳排放，单车的碳排放要综合考虑不同的动力总成、不同的车型以及动力电池“原材料获取、电池制造以及废弃回收”的不同阶段。围绕上述三个层面，王显斌对相关碳排放的应用数据和优化方案展开了分享。
王显斌 | 盖世汽车研究院高级总监
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研究背景
为力争到本世纪末控制全球温升不超过1.5℃，全球已有超过97个国家或地区通过立法或政治承诺或政策文件等形式明确了碳中和目标，我国也明确了“3060双碳”目标。部分国家预计在2030年、2050年实现碳中和，我国预计于2060年实现该目标。
鉴于当前碳中和及二氧化碳排放对产业产生的显著影响，欧美等发达国家已纷纷推出一系列政策加以应对。例如，美国的CCA政策目前正处于审议阶段，尚未正式通过。该政策主要聚焦于石油、化工、钢铁等行业，以实现全面的覆盖。对于汽车行业而言，预计从2026年左右开始，将引入一定的免费碳排放配额，并逐步减少。其征税机制基于美国产品平均碳排放量进行衡量，对超过基线的部分将进行征税。然而，该法规中存在一个较为模糊的问题，在征收碳排放关税或实施相应惩罚机制时，需考虑两个维度：一是能够审核和追溯的透明国家或地区申报的数据；二是数据不透明的情况，在当前的法案中，如何衡量透明与不透明的界限成为了一个具有争议的问题。
欧盟新推出的CBAM法案同样是一个旨在调节碳排放的机制。与美国的CCA政策相比，欧盟的CBAM已经立法并启动了程序化的要求。从2025年开始，该法案主要侧重于数据的申报和进展监控，而到2026年则会开始实质性的审核和相应机制的实施。其主要是以出口国的平均碳排放水平作为测算基准。
随着碳排放配额的免费额度逐步加大，欧美市场的惩罚机制也日益严格，这对于汽车出口行业来说无疑是一项巨大的挑战。为了符合这两个区域的法规要求，企业需要不断调整和优化其生产和出口策略。欧盟在诸多法规中进行了更为明确的阐述，例如在最新的电池法案中，对回收利用环节提出了诸多具体的参数要求。
欧盟在其电池法案中对多个维度提出了严格的要求。首先是2027年对于电池护照的要求，电池核心零部件以及矿物质的回收指标不断提升。至2030年，再生材料体系对于包括镍、钴元素以及铅元素等在内的金属离子均设定了明确的标准。这些计算标准主要围绕上游的采集和处理环节进行。
图源：盖世汽车研究院
此外，电池的碳足迹测算也将电力来源纳入考量，有直联电和国家的平均电力。对于中国市场而言，这一变化带来的压力和挑战尤为显著，因为中国能源结构中煤电占比相当高，这将对后续满足排放法规要求带来重大挑战，特别是在考虑循环轴距的公式进行追溯和捕捉时。从计算策略的角度来看，目前的法规更侧重于电池的生产端和原材料的矿产端。
根据我们自行测算的数据，交通领域在整体碳排放中的占比约为20%，其中公路运输占比大约为15%。我们发现乘用车车队的碳排放量在2021年已经达到了9.23亿吨亿吨CO2e，并且这一数字还在持续增长。
从国内的发展趋势来看，对于乘用车运营阶段设定了明确的减排路径，预计将在2030年达到碳排放峰值。近期，行业内对百公里电耗数据的关注度很高，根据我们所统计对数据，到2024年，能够实现百公里电耗低于12度的企业将非常有限，大多数企业的电耗水平可能在百公里15度左右。
技术路线的多元化发展，包括混合动力、其他创新技术途径，以及智能网联技术的持续进步，共同推动了双碳目标的落地实现。在此背景下，我们注意到国内外多家车企已经提出了各自的碳排放减少目标。国内大多数车企设定的目标时间范围大致在2045年至2050年之间，而欧美车企则普遍计划在2040年至2050年间实现其减排目标。更有一部分企业积极提出，在2030年或2040年前将全面转型为纯电动或电气化车企，生产符合可持续发展标准的车型。
整车和动力电池碳排放分析
我们所讨论的汽车碳排放应当涵盖其全生命周期的排放。对于电动车而言，全生命周期的排放起始于材料上游阶段，包括各种材料的开采、运输，以及随后的制造环节，如四大工艺等。此外，物流运输也是这一过程中不可忽视的碳排放来源。其次，后市场维修和回收利用阶段同样会产生碳排放。为了全面管理汽车的碳排放，我们需要将开采、输配送直至最终使用环节整个过程中的碳排放都纳入考量。这样的管理方式能够确保汽车在整个生命周期内都符合环保要求，为实现碳中和目标做出贡献。
图源：盖世汽车研究院
从采用不同动力方案的典型车碳排放来看，随着电动化程度的提升，整车的碳排放总体上呈下降态势，两者之间存在正相关关系。然而，值得注意的是，纯电动车型的碳排放并不总是最优的选择，即使所有的车辆都转向纯电动路线，二氧化碳的排放量也不一定会达到最优水平。因此，在评估单车碳排放水平时，我们需要综合考虑多种因素，包括车重、能源来源以及使用情况等。
例如，在PHEV中，某些车型的碳排放量表现得非常低，尽管这些车型的电气化程度并非特别高，但它们通过采用中小容量的电池，并结合电驱和发动机的性能，实现了较低的碳排放。尽管电池生产过程中碳排放较高，但通过使用中小容量电池，可以在一定程度上降低这一影响。同时，随着技术的进步，我们现在也拥有性能优良的发动机。在混合动力车型中，同样有一些车型展现出了较低的碳排放水平。
基于近200款热销车型所进行的统计结果发现，PHEV主要集中在160-280gCO2e/km的范围内，而BEV的跨度则相当大，从100到290gCO2e/km不等，我们正在进一步研究这一现象背后的原因。BEV车型电池的高带电量是一个重要影响因素。此外，BEV的智能化部件，如硬件配置以及自动驾驶系统，对电耗也有显著影响。特别是随着AI大模型在车载系统中的应用，对电耗的要求急剧增加，这无疑带来了巨大的挑战。
图源：盖世汽车研究院
从轿车的技术路线看，不同方案下的碳排放水平呈现出显著的差异。当燃料电池采用可再生能源时，其碳排放相对较低。同样，对于SUV车型而言，由于整车性能的优化或采用混合动力电气化技术，其碳排放也在持续下降。不同的动力总成均可通过相应的技术升级来实现较佳的低碳排放，因而在未来车企选择碳中和的动力方案中，纯电动并非唯一解，各车企应结合自身以及产业环境出发，选择碳中和技术路线。
目前，车企的碳排放水平表现不一，约有58.2%的品牌旗下车型碳排放水平优于产业平均水平的比例超过一半，同时全为电动化的企业车型其碳排放呈现两个极端，说明整车碳排放并非全依赖动力路线。
我们观察到，在碳排放水平方面，一些合资企业如上汽、大众、一汽丰田、广汽丰田等相对表现出色。具体来说，它们的排放水平普遍较好，基本保持在80%以上。这也表明，并非所有在市场上积极追求纯电动技术的车企在碳排放控制上都做得很好。对于消费者和产业界来说，可能会存在一种普遍认知，即发展电动车一定能带来更好的碳排放表现。然而，这种看法在本质上是片面的，因为碳排放的考量需要涵盖全产业链体系。如果将上游的材料体系和电池的生产制造也纳入这一体系进行考量，我们就会发现这个话题的讨论变得更为复杂和有趣。
如果当前中国的新能源汽车产业政策不再采用双积分制，而是转向以碳交易机制为模型进行转变，更加侧重于市场驱动因素，那么众多企业的技术路线可能会经历显著的变革。这是一个值得深入讨论的话题。
对于电池而言，我们观察到国内关于电池全生命周期排放的规范目前主要集中在材料体系方面，例如正极、负极、隔膜电解液等，以及电池的生产加工、制造和回收等领域。然而，对于电池使用阶段之后的考核，目前尚未有强制性的规定。这可能是由于在电池使用阶段之后进行排放考核存在诸多考量因素，因此难点较多。
我们重点关注了原材料获取这一环节，特别是在电池生产过程中对特定金属如镍和钴的需求，这些金属的开采和运输过程会产生大量的二氧化碳排放。我们注意到电池的制造过程，例如正负极的涂布工艺，无论是干法还是湿法，都会对环境产生一定影响。此外，对于电池的生产环节和运输环节，电池在过去几年被认为属于危险品，其储存和管理也提出了许多碳排放相关的要求。在电池报废后，特别是在中国市场，如何有效地进行电池的回收利用和报废处理是当前面临的一大难题。在动力电池的碳排放方面，若进行详细的拆解分析，我们可以发现电池主要应用于纯电动车和氢燃料电池车中。以一辆续航500公里的A级车为例，电池碳排放的主要来源是正极材料，其占比接近50%，在电池的材料组成中，电池本身对车辆的碳排放贡献较高。进一步分析电池的内部结构，可以发现正极材料的占比较大，这也是导致某些电动车型在碳排放上甚至超过一些内燃机车型的重要原因。以三元电池为例，三元体系中的正极材料如NCM111的碳排放量占比极高。其次是电池的生产和组装环节，这两个环节的碳排放也占据了相当大的比例。除此之外，还有一些其他功能部件也对碳排放产生了一定影响。
在电池单体的生产环节中，主要的碳排放来源是生产设备，这些设备对于生产环境的要求通常较高。从动力电池的结构来看，在同一边界条件下，随着能量密度的提升，从磷酸铁锂到磷酸锰铁锂，再到固态电池以及三元高镍电池，碳排放的指标呈现出下降趋势。当电池的能量密度从174Wh/kg增加到400Wh/kg，碳排放也有较为明显的下降。
面对原材料碳排放的高占比，动力电池通过回收和梯次利用能有效缓解原材料对开采的依赖度，抵消掉使用原材料全新开发相应产品生产的碳排放，具备明显的降碳效应。从各梯次利用的减排效益来看，也呈现出明显的经济性。因此，随着电池保有量的不断增加，许多国内企业正在考虑通过电池回收和梯次利用来缓解地缘政治波动带来的风险，同时满足降低二氧化碳排放的环保要求。
汽车产业碳中和行动和思考
从能源结构的角度看，无论是整车的碳排放还是动力电池的碳排放，若能源结构以可再生能源为主，则对于碳排放的全生命周期而言，会有相对明显的下降。我们观察到，不同国家、不同地区的电池碳排放情况也呈现出类似的趋势。有数据显示，通过可再生能源替代传统能源，可以显著降低电力生产和工业生产过程中的碳排放。特别是现在，可再生能源已经能够解决电力供应和工业生产的需要，对于二氧化碳的减排具有显著的效应。
图源：盖世汽车研究院
从整车视角出发，我们认为“3”+“1”的策略布局是车企实现碳中和的必由之路。这里的“3”不仅涵盖整车的回收，还包括供应链的回收环节，比如轻量化材料的使用、电池回收以及零碳工厂的应用。目前，已有一些企业开始实施零碳工厂，实现自给自足的能源循环。另外，我们重视回收利用的重要性，通过有效的资源回收和再利用来减少碳排放。“能源绿色化”是第二个关键部分，它涉及两方面的策略，首先是技术路线的多样化选择，以适应不同的能源需求，其次是绿电化和绿氢化的推进。
汽车和交通的融合创新也是策略的重要组成部分。自动驾驶和智能网联技术的深度融合不仅带来了社会效应的提升，如通过大数据平台监控自动驾驶车辆，还有助于提升交通出行的管理效率，从而进一步降低用车能耗。当前，智能车辆能够通过识别交通信号灯等信息，优化行驶路径，减少不必要的停车和启动，从而有效降低能耗和排放。
当前，不少企业正在积极布局碳抵销，例如通过碳汇、CCUS或CCER等手段实现减排目标。从整车视角看，许多欧美、日韩及国内自主企业均倾向于在原材料供应环节采取环保措施。在生产环节，零碳工厂的建设成为了一个重要方向，通过技术创新和能源优化，实现生产过程中的低碳排放。我们也对车企在新工厂建设中的零碳工厂实践进行了统计。这些车企倾向于采用清洁能源、绿色制造以及工业智能化等手段，以实现更好的碳减排效果。
在采购环节，一些车企如沃尔沃、宝马、吉星等也在其供应链中积极实施减碳策略。例如宝马计划到2030年在每辆车的供应链中钛钢板的使用量降低20%。这些车企在供应链的认证指标中加入了循环可持续性的标准，确保所采购的原材料和零部件符合环保要求。在原有的采购标准中，除了关注可靠性和交付质量外，更加关注全生命周期的碳排放、可追溯性以及减碳要求。
动力电池行业的主流企业和常规做法在应对减碳挑战时，普遍采取的策略之一是建设零碳工厂，例如宁德时代已经成功建立了四座零碳工厂。我们还观察到部分电池企业针对矿产上游资源采取了当地开采和当地回收利用的策略，以满足减碳的需求。比如宁德时代围绕2025年运营碳中和和2035年整个价值链碳中和的发展目标，提出了“零碳”设计、“零碳”工厂、“零碳”供应、“零碳”制造、“零碳”电力及循环生态六大专项行动。一些企业不仅对自己的工厂有要求，还会在上游的钢厂使用再生钢或铝产品实现减排。
（以上内容来自盖世汽车研究院高级总监王显斌于2024年6月6日-7日在中国汽车低碳与可持续发展论坛发表的《汽车产业碳中和行动与思考》主题演讲。）
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