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摘要：新能源汽车是全球汽车产业转型升级的重要方向，对于减少化石能源消耗、应对气候变化、推动碳达峰、碳中和具有重要意义。世界主要国家大力发展新能源汽车产业，取得了显著成效。近期，欧美等国家和车企放慢了电动化转型的步伐，引发了业界对新能源汽车减排效果的讨论。本文基于我国新能源汽车和能源结构的现状，对比分析了新能源汽车和燃油汽车全生命周期的碳排放情况，根据不同环节的碳排放因子，计算了从上游材料获取、电池、发动机、整车制造到使用、整车、电池回收再利用各个阶段的碳排放模型。研究表明，新能源汽车全生命周期的碳排放效果较好。
关键词：新能源汽车;全生命周期;碳排放
汽车工业是消耗更多能源和资源、排放更多碳和污染物的工业领域之一。随着气候变化、严重城市污染和化石燃料短缺等环境问题日益严重，各国都在紧急寻找替代传统燃料汽车的技术途径，以减少化石资源的使用并减少碳排放[1]。新能源汽车的电力驱动不仅可以减少油耗，减少对油的依赖，还可以减少碳和污染物的排放，有助于改善空气质量，成为汽车产业转型升级的重要方向。近年来，在国家政策的支持和引导下，我国新能源汽车产业发展迅速，生产和销售规模不断扩大。2023年新能源汽车产销分别为958.7万辆和949.5万辆，同比增长35.8%和37.9%。新能源汽车销量占新车总销量的 31.6%[2];中国新能源汽车产销量占全球总量的 60% 以上，连续 9 年位居世界第一 [3]。
然而，从 2023 年 9 月开始，欧美等国家和车企放慢了电动化转型的步伐，引发了业内关于新能源汽车绿色低碳效应的讨论。为系统分析新能源汽车的绿色低碳效应，本文基于我国新能源汽车的现有技术和能源结构，结合行业实际研究情况，建立了汽车全生命周期碳排放模型，将汽车全生命周期分为四个阶段： 材料获取、车辆生产、使用和回收，系统分析纯电动汽车全生命周期的绿色低碳效果。他还为下一步中国新能源汽车产业绿色低碳发展提出了建议。
1 会计边界
生命周期评估 （LCA） 是对产品或一类设施在其整个生命周期中的直接和间接环境影响的分析，LCA 研究强调原材料的获取、产品的生产和使用以及产品生命周期结束时的回收和利用的环境因素和潜在环境影响 [4]。汽车产品的生命周期包括燃料循环（Well To （WTW））和车辆循环 [5]。其中，WTW 是指从能源原材料的提取、运输、储存和运输，到燃料的生产、储存、运输和分销，最后到燃料燃烧（车辆运行）的过程。WTW 分为两个阶段，第一阶段是从井到油箱 （WTT），指的是从原材料生产到燃料填充的阶段;第二阶段是从油箱到车轮 （TTW），指的是燃料燃烧阶段，即汽车行驶和消耗燃料的阶段。车辆循环是指从汽车原材料的开采、矿石的精炼加工，到汽车零部件的生产和组装，最后到废弃物的回收利用的过程，包括原材料开采、材料冶炼、零部件制造、车辆制造、车辆驾驶和废料回收。本文通过建立新能源汽车和燃油汽车全生命周期模型，研究分析新能源汽车绿色减排的效果。
2 新能源汽车全生命周期的碳排放
目前，我国新能源汽车主要分为三大类：纯电动汽车、插电式混合动力汽车和燃料电池汽车。到 2023 年底，全国新能源汽车保有量将达到 2041 万辆，占汽车保有量的 6.07%。其中，纯电动汽车保有量为 1552 万辆，占新能源汽车总量的 76.04%[6]，成为主流。为客观评价新能源汽车全生命周期的绿色低碳状况，选取销量相近、水平相近的典型纯电动汽车和燃油汽车进行比较分析（见表 1）。
表1 主流A级新能源汽车和燃油车基本参数
汽车由不同的零件组装而成，每个部件都是由不同的材料加工、制造和组装而成的。从原材料获取的角度来看，汽车生产的生命周期评价与汽车生产过程中所用材料的环境影响密切相关，不同材料的碳排放因子不同，根据调查查询数据库得到不同材料的碳排放因子（见表 2）。
汽车主要由动力系统、底盘、车身、电气设备四部分组成，使用的材料主要有钢、铝、铜、塑料、玻璃、橡胶、液体等。其中，燃油车的动力系统主要包括发动机和变速箱，电动汽车的动力系统包括动力电池和电力驱动系统。由于电动汽车中动力电池的加入，使用的材料增加了锂、钴、镍、锰等。
表 2 汽车主要材料及环节碳排放因子
从制造的角度来看，燃油车的制造过程主要包括钢、铝等车身材料的收购（采矿、冶炼等）、发动机材料的收购以及发动机和车辆的制造。根据各部分的碳排放因子和重量，碳排放量分别为 3.14、0.41、0.07 和 0.5 t，共计约 4.12 t。电动汽车的制造过程主要包括车身材料的收购、动力电池上游材料（锂、钴、镍、锰、石墨等）的收购以及整车制造，碳排放量分别为 3.18、4.2、0.9 和 0.5 吨，总计约 8.8 吨（见表 3）。因此，与燃油汽车相比，电动汽车的碳排放量较高。
表 3 新能源汽车和燃油汽车制造产生的碳排放
从使用角度来看，燃油车的油耗约为每 100 公里 8 L，生产 1 L 汽油产生 0.504 kg 碳排放，消耗 1 L 汽油产生 2.37 kg 碳排放，每行驶 10 000 公里产生碳排放约 2.3 吨。电动汽车每百公里的耗电量约为 15 kWh，中国电网的平均碳排放因子为 0.570 3 kg/kWh，碳排放量约为每 10 000 公里 0.86 t。
一般来说，电动车的碳排放与电力成分有关，随着续驶里程的增加，电动车的减碳效果更为明显（见图 1）。每行驶 10 000 公里，电动汽车的碳排放量比汽油车少 1.44 t，全生命周期碳排放量减少约 21.7 t（见表 4）。
从回收利用的角度来看，碳排放比例不高，通过标准化的动力电池回收利用可以减少全生命周期的碳排放。行业研究表明，纯电动汽车和传统燃油汽车在回收阶段的碳排放量分别占整车全生命周期碳排放量的 0.038% 和 0.024%。在完全回收的情况下，与未回收的电动汽车相比，电动汽车在生产阶段的碳排放量减少了高达 34%。
图 1 电动汽车和内燃机汽车的碳排放量变化
表 4 新能源汽车和燃油汽车碳排放量
表 5 回收产生的碳排放量
3 开发建议
坚持新能源汽车坚定不移的发展方向，加快推进电动化技术和汽车产业转型升级，在制造、使用、回收等环节落实政策，扬长避短，有效发挥和提升新能源汽车全生命周期绿色低碳发展优势， 助力实现“碳达峰”、“碳中和”目标。
1） 加快技术创新，优化汽车制造流程。提高锂离子电池的技术性能，提高动力电池的安全性、使用寿命和能量密度，减少锂、钴、镍等资源的消耗。推广集成压铸、柔性制造等先进技术，提高整车及零部件集成化、标准化、轻量化水平，降低整车及零部件制造中的能源消耗和碳排放。
2）优化配套设施和使用环境，扩大新能源汽车消费。支持消费者购买新能源汽车，逐步提高新能源汽车在新车销售中的比重。加快城市居民小区、停车场、高速公路等充换电基础设施建设，提高公共充电设施大功率快充比例，加快车网融合互动技术研发应用，更好发挥新能源汽车在绿色减排中的使用环节作用。
3） 完善回收体系，提高资源循环利用水平。实施新能源汽车和动力电池生产者责任延伸制，支持骨干企业开发和应用绿色低碳回收技术，建立健全报废、回收、梯次利用、循环利用制度。提高对动力电池回收利用和利用可再生资源的技术要求，提高回收比例，有效减少全生命周期的碳排放。
4）完善汽车行业碳排放标准体系和管理体系，引导行业发展绿色、节能、低碳技术和模式，减少资源浪费和能源消耗，引导行业绿色低碳发展。加快电网清洁改造，推进煤电高效清洁利用和负碳技术应用，逐步提高非化石能源发电比重，构建以非化石能源为主的新型能源电力系统。
4 总结
基于车辆及零部件制造、车辆行驶、回收利用的全生命周期，按照车辆行驶15万公里（私家车平均里程）计算，在主流A级车中，电动汽车在使用环节的碳排放量明显低于燃油车，在制造和回收环节高于燃油车。目前，电动汽车的碳排放主要集中在车辆使用中，约占全生命周期碳排放量的 57%，电动汽车全生命周期碳排放量约为 22.3 t，燃油车碳排放量约为 39.2 t，电动汽车的碳排放量比燃油车低 43.1%。
随着我国能源结构的持续低碳化，可再生能源装机容量的不断扩大，新能源汽车和动力电池技术的进步，回收水平的提高和车辆能效的进步，车辆使用的能耗和碳排放水平将迅速下降，新能源汽车的绿色发展优势将更加明显。