文/韓明，孔垂穎，邢曉威，包偉偉·中汽研汽車工業(yè)工程(天津)有限公司

綠色低碳是我國新時(shí)代產(chǎn)業(yè)發(fā)展的準(zhǔn)則，“碳達(dá)峰”“碳中和”也是我國新時(shí)代社會(huì)發(fā)展的重要目標(biāo)，汽車產(chǎn)業(yè)屬于能源消耗大、資源消耗多、碳排放嚴(yán)峻的產(chǎn)業(yè)，汽車制造企業(yè)如何實(shí)現(xiàn)綠色化、低碳化的可持續(xù)發(fā)展，是一次非常嚴(yán)峻的考驗(yàn)。本文結(jié)合汽車制造企業(yè)綠色低碳的轉(zhuǎn)型需求，分析了汽車制造企業(yè)的排放來源構(gòu)成、排放區(qū)域分布、實(shí)際排放特征等碳排放現(xiàn)狀，針對(duì)汽車制造行業(yè)特點(diǎn)總結(jié)了碳排放的具體減碳路徑，助力汽車制造企業(yè)早日實(shí)現(xiàn)雙碳目標(biāo)。

在全球一體化的背景下，積極應(yīng)對(duì)氣候變化、保證能源安全、維持綠色低碳發(fā)展、保持經(jīng)濟(jì)增長已經(jīng)成為全球共識(shí)。2020 年中國向世界宣布“二氧化碳排放力爭2030 年前達(dá)到峰值，努力爭取2060 年前實(shí)現(xiàn)碳中和”。中國從頂層出發(fā)，從全局著眼，先后發(fā)布了碳達(dá)峰行動(dòng)方案和實(shí)施方案，為實(shí)現(xiàn)雙碳目標(biāo)進(jìn)行了全面的頂層設(shè)計(jì)，明確了發(fā)展方向。我國汽車產(chǎn)業(yè)規(guī)模和汽車市場均位居全球第一，汽車制造企業(yè)具有產(chǎn)業(yè)鏈長、生產(chǎn)工藝復(fù)雜、能源消耗量大等特點(diǎn)，因此部署好汽車制造企業(yè)的減碳降碳路徑有助于我國早日實(shí)現(xiàn)雙碳目標(biāo)。

汽車制造企業(yè)碳排放現(xiàn)狀

排放來源構(gòu)成

在整車制造的能源消耗直接碳排放、生產(chǎn)過程散逸碳排放、廢氣處理散逸碳排放三個(gè)直接碳排放的基本來源中(圖1)，能源消耗的直接碳排放占比在99%左右，處于絕對(duì)主導(dǎo)地位。生產(chǎn)過程的散逸碳排放占比近1%，絕對(duì)值達(dá)到每年1000 多噸CO2的水平；廢氣處理過程產(chǎn)生的散逸碳排放雖然占比不足1%，但絕對(duì)值也達(dá)到了每年50 噸左右CO2的水平；后兩者碳排放的絕對(duì)量同樣可觀，不容忽視。

圖1 整車制造企業(yè)直接碳排放的來源構(gòu)成

需要說明的是，對(duì)于廢氣處理過程產(chǎn)生的散逸性碳排放，多數(shù)企業(yè)還沒有清晰地識(shí)別出來。此外，課題合作企業(yè)的環(huán)境保護(hù)能力較強(qiáng)，以VOCs 為核心的廢氣產(chǎn)生量并不高。實(shí)際調(diào)研中，我們發(fā)現(xiàn)VOCs 實(shí)際處理量達(dá)到合作企業(yè)3至5倍水平的企業(yè)不在少數(shù)，廢氣處理產(chǎn)生的散逸碳排放不應(yīng)忽視。

在能源消耗產(chǎn)生的碳排放中，電力消耗占比75%左右，處于主導(dǎo)地位，如圖2 所示。熱力消耗占比12%左右，天然氣消耗占比10%左右，汽柴油的消耗占比2%至3%。熱力消耗占比與天然氣消耗占比相當(dāng)，汽油消耗主要是用于燃油車產(chǎn)品的初次加注。在電力替代的大背景下，燃?xì)馐紫缺惶娲目赡苄院芨?，熱力也存在被企業(yè)內(nèi)設(shè)裝備電力替代的可能，整車制造的電力節(jié)約是綠色低碳的重中之重。

圖2 整車制造企業(yè)能源消耗產(chǎn)生CO2 排放的來源構(gòu)成

排放區(qū)域分布

在整車制造企業(yè)全域范圍內(nèi)，基于能源消耗的碳折算，生產(chǎn)作業(yè)區(qū)的直接碳排放占比在94%左右，生產(chǎn)輔助區(qū)占比在4%左右，生產(chǎn)附屬區(qū)占比在2%左右，如圖3 所示。

圖3 整車制造企業(yè)CO2 直接排放的區(qū)域分布(不含汽柴油)

生產(chǎn)作業(yè)區(qū)的碳排放分布在四個(gè)主工藝車間的企業(yè)，直接碳排放占比依次為：涂裝車間40%左右、動(dòng)力站房22%左右、焊裝車間20%左右、總裝車間11%左右、沖壓車間7%左右，如圖4 所示。

圖4 整車制造企業(yè)生產(chǎn)作業(yè)區(qū)CO2 排放的區(qū)域分布(不含成形車間)

分布在五個(gè)主工藝車間的企業(yè)，直接碳排放占比依次為：涂裝車間45%左右、動(dòng)力站房16%左右、焊裝車間超15%、成形車間超13%、總裝車間6%左右、沖壓車間4%左右，如圖5 所示。

圖5 整車制造企業(yè)生產(chǎn)作業(yè)區(qū)CO2 排放的區(qū)域分布(含成形車間)

實(shí)際排放特征

在整車生產(chǎn)制造的實(shí)際過程中，企業(yè)碳排放總量和碳排放強(qiáng)度(單車碳排放量)存在明顯的時(shí)間波動(dòng)特征。圖6 是2019 ～2021 年企業(yè)碳排放總量與實(shí)際產(chǎn)量的月度變化曲線?？梢猿醪娇闯觯浩髽I(yè)每月的碳排放總量與當(dāng)月的實(shí)際產(chǎn)量間有比較明顯的正相關(guān)關(guān)系。

圖6 整車制造企業(yè)CO2 排放總量的月度變化(36 個(gè)月)

為了進(jìn)一步識(shí)別影響波動(dòng)的主要因素，課題研究剔除了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)積累不完整(2019.1 至2019.6)和實(shí)際產(chǎn)量異常月份(2020.2，停產(chǎn)大修)的數(shù)據(jù)，并采用碳排放強(qiáng)度代替碳排放總量，形成2020.3 至2021.12 二十個(gè)月間的該企業(yè)CO2排放強(qiáng)度與實(shí)際產(chǎn)量的月度變化曲線。

從圖7 中曲線對(duì)比關(guān)系可以看出：企業(yè)實(shí)際產(chǎn)量的月度變化曲線與碳排放強(qiáng)度曲線(單位產(chǎn)品碳排放量)有著很好的負(fù)相關(guān)關(guān)系，其中，扣除采暖制冷能耗的碳排放強(qiáng)度曲線與實(shí)際產(chǎn)量曲線(兩條橙色曲線)幾乎是完美的鏡像關(guān)系。這說明：企業(yè)生產(chǎn)過程的碳排放強(qiáng)度與實(shí)際產(chǎn)量之間具有強(qiáng)相關(guān)性，實(shí)際產(chǎn)量越高(產(chǎn)能釋放越充分)，單位產(chǎn)品碳排放量(碳排放強(qiáng)度)越低。同時(shí)還可以看出：每年6 月至8 月(制冷季)，11 月至下一年3 月(采暖季)，因制冷采暖耗能的增加，企業(yè)碳排放強(qiáng)度都會(huì)有明顯的增加(藍(lán)色曲線和其就近的橙色曲線相比)，企業(yè)碳排放強(qiáng)度存在明顯的季節(jié)性因素影響。

圖7 整車制造企業(yè)CO2 排放強(qiáng)度與實(shí)際產(chǎn)量的月度變化(20 個(gè)月)

通過上面的分析可以看出，產(chǎn)能釋放程度和季節(jié)性耗能影響，是正常生產(chǎn)情況下，影響整車制造企業(yè)實(shí)際碳排放水平的兩個(gè)基礎(chǔ)性的核心要素。

汽車制造企業(yè)的減碳路徑

汽車產(chǎn)品的綠色低碳

電力替代與氫能替代是目前汽車產(chǎn)品技術(shù)進(jìn)步的主要方向。近十年來，中國新能源汽車的產(chǎn)業(yè)化先行先試，在政策支持、消費(fèi)激勵(lì)、企業(yè)作為等多方協(xié)同下，成效顯著。動(dòng)力電池、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、車載操作系統(tǒng)、車規(guī)級(jí)芯片等關(guān)鍵核心技術(shù)不斷突破，部分產(chǎn)品已經(jīng)形成了全球領(lǐng)先的市場能力。新能源汽車產(chǎn)銷量連續(xù)7 年位居世界第一，2021 年市場滲透率更是達(dá)到了13.4%，出現(xiàn)了全面市場化的拐點(diǎn)。在傳統(tǒng)燃油車節(jié)能領(lǐng)域，先進(jìn)動(dòng)力系統(tǒng)、高效傳動(dòng)系統(tǒng)、混合動(dòng)力以及輕量化、低阻化等關(guān)鍵共性技術(shù)進(jìn)步明顯。例如，典型燃油乘用車的平均油耗從2016 年的6.87L/100km 到2020 年的6.31L/100km，四年間下降了8.2%。

總體來看，以電力驅(qū)動(dòng)為主(主要集中在乘用車領(lǐng)域)，氫能驅(qū)動(dòng)輔助(主要集中在長途行駛的中重型商用車和特殊功能的專用車領(lǐng)域)，并保留部分高能效燃油車(主要用于滿足有特殊需求的戰(zhàn)略性行業(yè)需要)很可能是今后一段時(shí)期綠色汽車產(chǎn)品技術(shù)進(jìn)步的基本方向。隨著國家新型電力系統(tǒng)的建設(shè)推進(jìn)，綠色電力的市場供給會(huì)逐步釋放，未來汽車產(chǎn)品的綠色低碳，甚至近無碳化發(fā)展值得期待。

汽車制造的綠色低碳

汽車制造屬于工業(yè)領(lǐng)域范疇，具體來講，屬于工業(yè)領(lǐng)域中的裝備制造業(yè)細(xì)分領(lǐng)域。從汽車制造業(yè)整體情況看，中國汽車制造業(yè)的能源利用效率進(jìn)步明顯，單車能耗正在逐年降低。目前無論是單位產(chǎn)值能耗，還是單位增加值能耗均明顯好于全國工業(yè)的平均水平。與國際水平比較，在單車能耗、單車VOC 排放、單車碳排放等核心指標(biāo)方面，國內(nèi)優(yōu)秀企業(yè)與國際先進(jìn)水平的差距已經(jīng)明顯縮小，但先進(jìn)企業(yè)的數(shù)量占比不高，整體水平仍與世界先進(jìn)水平存在差距。

生產(chǎn)過程的能源利用效率(能效水平)和污染物(碳排放+非碳排放)排放水平是衡量汽車綠色制造能力的核心指標(biāo)。企業(yè)能效水平的提高可以有效帶動(dòng)碳排放水平的進(jìn)步，但是碳排放水平高并不一定意味著企業(yè)能效水平高，二者不是簡單的正相關(guān)關(guān)系。例如，企業(yè)引入一定規(guī)模光伏發(fā)電、太陽能熱水器等綠色能源后，碳排放水平會(huì)明顯降低，但生產(chǎn)能效水平并沒有提高。持續(xù)提高生產(chǎn)能效，降低污染物排放水平是汽車制造企業(yè)綠色低碳的基本責(zé)任與工作。

企業(yè)應(yīng)同時(shí)關(guān)注公用動(dòng)力工程和生產(chǎn)制造過程兩大核心領(lǐng)域的能效提升，圍繞著高能效裝備使用、綠色材料替代、低碳工藝重組、關(guān)鍵裝備工況優(yōu)化，以及余熱/余能回收利用等環(huán)節(jié)持續(xù)努力。企業(yè)調(diào)研中我們看到，許多優(yōu)秀企業(yè)每年都有十幾到幾十項(xiàng)甚至上百項(xiàng)，規(guī)模大小不同，與綠色低碳能力進(jìn)步相關(guān)的技術(shù)改造與建設(shè)項(xiàng)目在實(shí)施，企業(yè)綠色低碳的能力進(jìn)步正在進(jìn)行中。

綠色再生能源的恰當(dāng)接入

國家新型電力與熱能系統(tǒng)正在建設(shè)中，在面向企業(yè)規(guī)?；枨蟮纳鐣?huì)供給形成之前，一些有條件、有能力的企業(yè)，在做好自身工作的同時(shí)，適時(shí)啟動(dòng)一些綠色再生能源的接入項(xiàng)目，無疑是響應(yīng)“雙碳”號(hào)召、有效擔(dān)責(zé)的積極作為。調(diào)研中我們看到，一些優(yōu)秀企業(yè)通過接入一定規(guī)模的光伏發(fā)電設(shè)備、太陽能熱水器等方式，實(shí)現(xiàn)綠色電力對(duì)傳統(tǒng)電力的替代比例從10%到近30%不等，個(gè)別企業(yè)還應(yīng)用了儲(chǔ)冷罐等儲(chǔ)能設(shè)備、熱泵技術(shù)、余熱回收技術(shù)，有效降低了企業(yè)碳排放。

綠色再生能源的恰當(dāng)接入應(yīng)該重點(diǎn)關(guān)注：“綠色能源的有效接入”和“綠色能源使用效率提升”兩方面的工作。在綠色能源接入方面，光伏發(fā)電、太陽能熱水器、空氣源熱泵、地源熱泵等都是已經(jīng)成熟的先進(jìn)適用技術(shù)；在提高綠色能源使用效率方面，儲(chǔ)冷罐等儲(chǔ)能技術(shù)也是成熟的先進(jìn)適用技術(shù)，電池儲(chǔ)能也已經(jīng)進(jìn)入到應(yīng)用推廣階段，企業(yè)可根據(jù)自身?xiàng)l件，結(jié)合實(shí)際需要適時(shí)選用。

碳公益碳交易的適時(shí)參與

通過碳公益換取碳配額，通過碳交易購買碳配額是汽車制造企業(yè)實(shí)現(xiàn)碳中和“最后一公里”的保底安排。從目前情況看，國內(nèi)碳交易市場的建設(shè)剛剛起步，面向裝備制造類企業(yè)的碳中和“強(qiáng)制性”要求，短期內(nèi)不會(huì)出臺(tái)。汽車制造企業(yè)的碳中和還有時(shí)間窗，這無疑為相關(guān)企業(yè)集中精力，立足于自身工作領(lǐng)域，強(qiáng)化自身的碳管理能力，有效提升碳排放水平創(chuàng)造了條件。

2021 年9 月全國綠電交易啟動(dòng)試點(diǎn)運(yùn)行，首批交易電量79.35 億千瓦時(shí)，減少二氧化碳排放607.18 萬噸。綠電是指符合國家有關(guān)政策要求的風(fēng)電、光伏等可再生能源發(fā)電企業(yè)上網(wǎng)電量。汽車整車制造企業(yè)應(yīng)主動(dòng)提升綠電應(yīng)用比重，積極對(duì)接各地方電力交易中心、綠電發(fā)電企業(yè)以及全國各地綠電售電方，研究購買業(yè)務(wù)流程，評(píng)估工廠能源體量，打通購買渠道，購入具備“綠色電力消費(fèi)證明”的電力，抵消企業(yè)用電碳排放。

對(duì)于企業(yè)而言，碳公益與碳交易何時(shí)參與，應(yīng)立足于企業(yè)實(shí)際需要、自身能力條件和社會(huì)要求水平的綜合考量。在市場機(jī)制建立完善后，積極參與；市場機(jī)制未建立時(shí)，可擇機(jī)安排，適當(dāng)選擇。

結(jié)束語

基于汽車工業(yè)生產(chǎn)過程消耗能源、排放污染物的基本特點(diǎn)，決定了汽車制造必然會(huì)產(chǎn)生一部分“不得不排放”的CO2。僅靠“在自主責(zé)任范圍內(nèi)，做好自身工作”就能實(shí)現(xiàn)企業(yè)碳中和，是不可能的事情。采取“汽車產(chǎn)品的綠色低碳、生產(chǎn)制造能效的持續(xù)提升、綠色再生能源的恰當(dāng)接入、碳公益碳交易的適時(shí)參與”四條途徑綜合作為，是實(shí)現(xiàn)企業(yè)碳中和的必然選擇，也是汽車制造碳中和的基本邏輯。