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浅谈“低碳经济”下中国汽车行业碳减排的经验与启示

更新时间:2023-04-24  点击次数: 627次

摘要:进入21世纪以来,各国政府愈加重视低碳经济的可持续发展,全新的“低碳"概念逐步融入人们的生活。于是,一种新型经济——低碳经济成为了各国经济社会发展的一个新模式。当我们提到低碳时,自然而然就会想到碳排放。 据统计,我国交通运输行业中所释放的温室气体相对较多,约占我国温室气体总排放量的10%,可以说是一个“高碳"的行业,这与中国可持续发展的低碳经济相悖。如何做好汽车行业的节能减排,对中国汽车行业持久稳定的发展和对中国可持续的经济建设具有重大意义。本文从中国汽车行业碳排放现状入手,从宏观角度分析全球范围内各国政府以及汽车企业的碳减排政策与经验,从中得出经验、启示。

   关键词:汽车行业;碳减排;低碳经济

1、研究背景

   进入21世纪以来,世界经济发展逐渐走向全球化。随着气候变化问题的不断突出,各个国家均意识到了在发展经济的同时,保护环境也是义不容辞的责任,于是提出将发展重心放到绿色经济、低碳经济上面来。现如今,随着地球气候不断变暖,导致此问题的因素之一碳排放问题也日益引起了人类的密切注意。从地球生态环境与人类可持续发展的视角来看,实现碳达峰、碳中和的“双碳目标"无疑成为了近些年来世界关注的热点。在2016年签订的《巴黎协定》中可以看到,不管是发达国家还是发展中国家都在积极采取行动举措来应对气候的恶劣变化,该协定明确了其长期目标是致力于将世界范围内的年均温度上涨幅度控制在2℃之内,并力争尽控制在1.5℃。联合国政府间气候变化专门委员会在2018年发布了《全球1.5℃升温特别报告》,其报告与《巴黎协定》同样强调要将全球范围内气温上升的幅度控制在1.5℃以内。如何更好地实现该目标,需要世界各国进行快速、深远的变革,在21世纪中叶实现全球范围内的碳中和,所谓碳中和是指将社会生产活动中所产生的二氧化碳排放量与碳减排所吸收的二氧化碳量相互抵消,使得净碳排放量趋近于零。自《京都议定书》制定后,国内外专家对如何减少碳排放的研究颇多,虽然中国对于该问题的研究起步较晚,但还是有一定的研究成果的。

   在2021年3月15日召开的中央财经委员会第九次会议中,发表重要讲话强调,实现碳达峰、碳中和是一场广泛而深刻的经济社会系统性变革,要把碳达峰、碳中和纳入生态文明建设整体布局,拿出抓铁有痕的劲头,如期实现2030年前碳达峰、2060年前碳中和的目标。

   为努力实现碳中和目标,作为温室气体排放较多的交通运输行业,对支持社会绿色经济的转型至关重要。汽车尾气排放所产生的温室气体将会给人类生存环境带来严重的污染,对人类的生存造成威胁。对汽车行业实行碳排放的研究与变革,在响应国家“双碳"号召、顺应世界趋势的同时,也有益于完成对碳减排的承诺、完善碳交易体制的制定以及更好地推动低碳产业的发展。

2、中国汽车行业碳排放现状

   改革开放以来,中国的经济发展迅速。其中,汽车行业已经逐渐成为国民经济的主要支撑之一。在推动国民经济快速发展的过程中,汽车行业也取得了有目共睹的成绩。但在从中获益的同时,也给社会也带来了环境污染、能源消耗以及交通拥堵等多个方面的压力。

   汽车及交通领域的碳排放涉及两个环节:一个是制造环节,另一个是使用环节。制造环节的碳排放并不高,而真正的能源消耗来自于燃油车的使用环节。相关数据显示,2020 年中国交通运输行业的碳排放量约占全国总排放量的10%,过去9年的年均增速高达5%,可以说算是排碳大户。

   如图1和图2所示,从中国行业大类来看,2020年,工业排放了二氧化碳,约高达51.63 亿吨;其次为电力行业,排放量约为36.66亿吨;移动源(即汽油车、燃油车和非道路机械)排放量排第3,大约排放9.08亿吨二氧化碳,约占总排放量的9%;然后是民用行业,排放二氧化碳约6.4亿吨。

   数据显示,在2020年之前,中国汽车碳排放量的平均值逐年减少:从2010年的每公里排放243.6g二氧化碳,减少到2019年的每公里排放212.2g 二氧化碳(该碳排放量的测量是由中汽数据有限公司与16个国外机构通过运用先进的碳排放核算技术,针对中国境内所生产的汽车零部件、原材料等各个生命周期阶段所进行的碳排放量核算)。即便碳排放量的平均值呈逐年递减的趋势,但是总的排放量情况依然不容乐观:在2019年,中国汽车行业总排放量(生产、使用的碳排放量)为6.2亿吨。其中,汽油车的碳排放量占据了很大的比重,占总量的 94.7%,为5.8亿吨。此外,不同级别型号的乘用车之间也存在着较大的差异,比如车产量高,其碳排量也就比较高,为3.7亿吨,大约占比60.8%。再就是电动汽车与燃油汽车的平均碳排放量也有很明显的差异:前者较低,后者较高。

 

3、全球汽车行业碳减排机制与政策

3.1 美国积分汽车政策

   随着时代的发展,美国的排放政策前前后后调整了多次。该政策根据不同规模的汽车企业制定不同的规定,依据汽车企业的基准排放量来确定该汽车企业属于哪一规模的范围。衡量基准排放量的依据为该企业在一定时期范围内所销售的乘用车和轻型卡车的汽车销量,根据销量量的不同,可以分为中型企业和大型企业。中型企业的标准为销售规模在4500辆至6万辆汽车的企业,大型企业则为销售规模在6万辆以上的汽车企业,各自不同类型的企业必须服从相应的合规标准。根据规定要求,汽车企业需要获得满足所属规模的积分来达到所需目标。其中,要求完成生产排放汽车的要求(比如生产纯电动、燃料电池汽车、混合动力汽车等),获得相应的0排放汽车积分后,才可转向生产其他类型的汽车。在核算汽车企业所获得积分后,若有超出标准的盈余积分,汽车企业可将其存储或出售,未达标的企业则可以向其他企业购买,否则将会受到处罚。这种0排放积分政策,在很大程度上能提高汽车企业新能源汽车技术的研发能力,鼓励汽车企业向低碳型经济的转变,从而有效减少温室气体的排放。

3.2 欧盟汽车节能减排制度

   欧盟是全球范围内实行碳中和、碳减排的的先驱者,从2007年以来,欧盟就开始实施碳减排战略计划。现如今,欧盟正在推动汽车业向新能源方向进行转型,预计到 2030年,汽车排出的温室气体量相较于1990年期间将减少40%,并于2050年实现碳中和。为实现目标,欧盟采取的措施颇多。首先是引入碳边境调节机制(即碳排放边境税),其目的是为了防止其他一些碳排放相对宽松的区域将其生产的产品出口至欧盟;同时也防止欧盟的企业将其在欧盟境内生产的“高碳"产品的排放成本转移到其他非欧盟地区(即在欧盟的境外生产再进口至欧盟)。其次,征收汽车企业的碳排放税,意在鼓励车企更多的研发新能源技术,拓展新能源汽车市场,完善新能源汽车性能,使群众更愿意去购买、使用新能源汽车。于是各个成员国逐渐开始着手制定相关汽车企业碳排放税的制度。其中,在2021年,德国联邦政府采取了对每公里碳排量在195g以上的机动车实施每超出1g排放量征收4欧元附加税的措施;希腊政府计划拿出1亿欧元补贴购买新能源汽车的消费者,并且制定了于2030年前,将新能源电动汽车在新车中的比例提升至30%。欧盟实施汽车碳排放税制度,有利于汽车企业加快创新,提升竞争力和新能源汽车的研发能力,同时也降低碳排放程度。

3.3 日韩政府政策

   韩国政府针对汽车节能减排设立了一系列目标,其中包括到2030年,将汽车行业所排放的温室气体总量减少24%。为实现这一目标,韩国政府将通过价格竞争、出口量以及普及建设新能源汽车配套装置等措施来实现碳中和的汽车产业生态圈。对于价格竞争方面,韩国政府将会下调新能源汽车售价(计划到2025年,平均下降至少1000万韩元,约合人民币6 万元),调整税收、租赁等有关政策,减轻购车压力。从出口来看,韩国政府计划出口新能源汽车由2020年的14%增加到2025年的34%。同时,韩国政府也积极推荐公共部门购买、使用新能源汽车,为大型企业和租车公司等民用机构制定购买目标。为了大力推广环保汽车,韩国政府对出租车、公家车、卡车等公共交通设施进行补贴和奖励,鼓励公共出行;与此同时,大力发展充电桩等充电设备的基础建设,进而逐渐完善新能源汽车生态圈。

   日本政府于2021年提出了新的节能减排目标:2030年碳排放总量相较于2013年将减少46%(2020年提出的目标为减少26%),同时也将2050年纳入实现碳中和的时间节点。作为日本汽车之一的丰田汽车公司计划到2025年时,将电动汽车的产量增加一倍。另外一家日本汽车本田汽车公司则计划成为第一个迈向电动化、抛弃汽油的日本车企,到2040年将实现全面电动化。号称日本三大汽车零配件供应商Astemo(安斯泰莫)同样也表示将全力致力于实现碳中和目标:到 2030年实现工厂生产线碳中和。同时,该公司也能很好地为电动汽车提供节能的电气零部件,有助于改善温室气体的排放。

3.4 瑞典沃尔沃汽车公司可持续发展策略

   号称世界安全的汽车—沃尔沃提出,可持续发展和汽车的安求性能同等重要,希望通过不断的努力,为实现气候中和,加速践行循环经济,履行企业责任,为生态环境与和谐社会做出贡献。作为一家汽车供应商,沃尔沃汽车深刻意识到自身的可持续发展与气候环境是息息相关的,他们通过积极减少排放量进而改善气候环境质量,致力于成为一家气候中和型企业。沃尔沃汽车公司曾计划在2018年至2025年期间,大幅度减少碳排放量。该公司提出要将旗下每辆汽车从生产、运营、供应等整个生命周期中的碳排放量降低40%,其中包括减少50%的尾气碳排放,原材料的生产使用缓解的碳排放减少25%,以及总运营环节的碳排放减少25%。自2019年以来,该公司致力于为每出的一款乘用新车配备一个电动机,从而为电动化转型做好准备。待到2025年时,该公司将实现其销售的汽车中,纯电动型汽车占比 50%、剩余为混动车型的目标,从而实现其碳减排目标。其次,他们将汽车所使用的零部件和材料在寿命结束时进行回收利用,重新用于新的汽车产品的生产,做到尽可能减少浪费,多使用可循环的材料。

4、对中国的启示

   从全球范围来看,针对交通部门的碳排放,各个国家已经采取了相应的政策,大部分汽车企业纷纷响应政策做出相应的措施。从上文所谈到的各个国家以及企业的相关方法,汽车行业节能减排的路径大致有以下两种:第一,政府制定相关的目标、有效的政策,不断完善碳排放、碳交易以及碳关税的新型体系,从宏观上引导车企向电动化方向转型;第二,企业努力研发相关技术,使低碳环保的新能源技术开发迈向新的阶段,有效降低汽车各个阶段的碳排放量。于是可以得出以下3点对中国发展的启示。

   第一,大力发展公共交通设施,减少私人汽车的使用量。发展低碳型的公共交通需要政府的正确引导、 市场的有力推动、企业的自觉主动、公众的积极参与等一系列规范,通过法律法规、经济、技术、规划等综合措施群策并举,实现综合治理,建立有效的协调机制。其次,政府要制定完善的城市交通系统,根据不同的城市地貌,因地制宜,有条不紊地规划发展,使群众出行更加便利,使公共交通与环保优势体现出来。

   第二,政府制定相应的税收政策,合理地引导低排放量汽车的销售。例如,减少或减免购买小排量汽车的购置税,鼓励消费者更多倾向于购买小排量汽车。比如限制大排量发动机汽车,针对排量在2.0 L以上的征收一定的消费税(随着排量的增加而增加),与此同时,针对低于1.6 L以下排量的汽车减免或减半其购置税,这是由于小排量汽车尺寸相对较小,于是生产的原材料等消耗量也相对较少,综合油耗以及排出的污染物相对大排量汽车而言也较少。这些政策,引导企业和消费者更多选择小排量而抑制大排量汽车,不仅鼓励汽车企业通过技术革新提高汽车发动机的综合性能,减少污染物的排放,同时也为消费者购买汽车减轻负担。虽然现阶段,这一政策只在部分地区展开,但鼓励消费者购买小排量汽车已成为趋势所向。

   第三,鼓励汽车企业发展新能源汽车,开放清洁能源系统。随着越来越多的国产汽车品牌相继研发出新能源汽车,新能源正逐步取代传统燃料的地位。新能源汽车尺寸小、质量轻、制造价格低,同时它的排放和能耗也是偏低的,由于我国石油过于依赖国外进口,从能源安全的角度来看,我国发展轻量化也是合乎情理的,所以我国应大力支持新能源汽车的发展。为了鼓励车企更多去研发、生产新能源汽车,从而迈向电动化时代,可以采取双积分的政策。政府通过计算平均油耗负积分与新能源汽车正积分之和,得出该企业的积分。企业之间可以对积分进行交易、抵偿以及转让等操作,避免不达标遭受处罚。当前,中国汽车企业转型的动力来自于“双积分"政策。

5、安科瑞汽车厂房能效管理平台AcrelEMS-EV的组成

   安科瑞AcrelEMS-EV汽车厂房管理系统是一个深度集成的自动化平台,它集成了电力监控系统、变电所综合自动化、电能质量监测与治理、电气火灾监控系统、消防设备电源系统、防火门监控系统、消防应急照明和疏散指示系统、智能照明控制系统、能耗监测系统、新能源充电桩、预付费系统。用户可通过浏览器、手机APP获取数据,通过一个平台即可全局、整体的对汽车厂房的用电和用电安全进行进行集中监控、统一管理、统一调度,同时满足用户用电可靠、安全、稳定、有序的要求。

5.1平台拓扑图

 

5.2平台子系统

电力监控

   电力监控主要针对10/0.4kV地面或地下变电所,对变电所高压回路配置微机保护装置及多功能仪表进行保护和监控,对0.4kV出线配置多功能计量仪表,用于测控出线回路电气参数和用能情况,可实时监控高低压供配电系统开关柜、变压器微机保护测控装置、发电机控制柜、ATS/STS、UPS,包括遥控、遥信、遥测、遥调、事故报警及记录等。

 

电能质量监测与治理

   监测各进线回路电能质量,包括电压暂降、谐波畸变、闪变等数据波形记录,进而判断配电系统扰动方向。

   配置有源滤波装置和无功补偿装置对0.4kV侧电能质量进行补偿和治理,并监测有源滤波装置和无功补偿装置运行情况,确保电能质量符合生产要求。

 

 

变电站综合自动化

   变电站综合自动化系统主要针对110kV变电站、10kV变电所和10kV柴油发电机部分,在变电站设置Acrel-1000变电站综合自动化系统子站,实现本地遥测、遥信、遥控、报警、报表等功能,并把数据上传至AcrelEMS-EV能效管理平台,实现集中监测和报警。

 

电气安全

          Acrel-EV汽车厂房能效管理系统针对配电系统的电气安全隐患配置相应的电气火灾传感器、温度传感器,消防设备电源传感器、防火门状态传感器,接入消防疏散照明以及指示灯具的状态实时显示,并且对UPS的蓄电池温度、内阻进行实时监视,发生异常时通过声光、短信、APP及时预警。

 

智能照明控制

   单控、区域控制、自动控制、感应控制、定时控制、场景控制、调光控制等多种控制方式。

 

能耗分析

          AcrelEMS-EV汽车厂房能效管理系统为工厂搭建计量体系,显示能源流向和能源损耗,通过能源流向图帮助企业分析能源消耗去向,找出能源消耗异常区域。从能源使用种类、监测区域、车间、生产工艺、工序、工段时间、设备、班组、分项等维度,采用曲线、饼图、直方图、累积图、数字表等方式对工厂用能统计、同比、环比分析、实绩分析,折标对比、单位产品能耗、单位产值能耗统计,找出能源使用过程中的漏洞和不合理地方,从而调整能源分配策略,减少能源使用过程中的浪费。

 

充电桩管理

   电动汽车和电瓶车充电桩管理,包括收费管理、资产管理。

 

职工公寓管理

   对厂区内职工宿舍进行负载管理,包括恶性负载识别管理、负载阈值管理,避免因为恶性负载引起火灾。对员工宿舍进行水电收费管理,支持微信、支付宝等缴费方式,采集职工宿舍能耗数据。

 

5.3相关平台部署硬件选型清单

电力监控系统硬件配置

能耗管理系统硬件配置方案

智能照明控制系统硬件配置方案

电气火灾监控系统硬件配置方案

消防设备电源监控系统硬件配置方案

防火门监控系统硬件配置方案

消防应急照明和疏散指示系统硬件配置方案

电能质量治理解决方案硬件配置方案

充电桩系统硬件配置方案

预付费系统硬件配置方案

参考文献

[1] 崔玉彬,我国汽车节能减排对策研究[J]. 科技视界,2014(4):190.

[2] 房志国,关于汽车节能减排的探析[J]. 节能,2019,38(9):102-103.

[3] 代迪尔,张宇辉,双碳目标背景下中国汽车行业碳减排的经验与启示 

[4] 安科瑞企业微电网设计与应用手册.2022.08

 

作者简介:魏健辉,女,本科,安科瑞电气股份有限公司

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