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从油井到车轮的温室气体排放
政府的电气化目标将在 2035 年实现从油井到车轮的 20 亿吨二氧化碳减排！

 

STEPS = 既定政策下的情景；APS = 已宣布政策下的承诺情景；NZE = 净零排放

 

预计全球范围内的道路运输电气化将在未来几十年带来大幅减排。

虽然控制电动汽车发电产生的额外排放很重要，但这些排放将被转换为电动汽车所带来的减排量所抵消。

 

在 STEPS 中，到 2035 年，使用电动汽车而非内燃机汽车（以及内燃机汽车燃油经济性的持续改善）可避免的排放量超过 20 亿吨二氧化碳当量(CO 2 -eq)。

电动汽车发电产生的额外排放量要小得多，超过 3.8 亿吨二氧化碳当量，这意味着 2035 年 STEPS 可净节省 1.8 亿吨二氧化碳当量。

持续的发电脱碳有助于在 APS 中实现更多的减排，其中到 2035 年通过转换为电动汽车可避免的净排放量将达到约 20 亿吨二氧化碳当量。

 

在已宣布的政策承诺下，同与让世界走上与 NZE 情景相一致的道路所需的目标之间，仍然存在巨大的差距。

这在短期内尤其如此：到 2030 年，NZE 情景与 APS 相比可多减排 40%，而 APS 仅比 STEPS 多减排 5% 左右。

 

到 2035 年，NZE 情景与 APS 减排之间的差距将缩小到 35% 以下。同时，APS 净减排量相对于 STEPS 增加到 10% 以上。

目前的政策与 2050 年净零排放路径不一致，宣布的承诺也不一致，呼吁在政策和企业决策方面有更大的雄心。

 

仅中国轻型货车一项就占到 2023 年全球道路运输减排量的 35% 左右。

这提醒我们尽早改用电动汽车的好处，可以释放出更大的累积二氧化碳效益。

 

随着其他领域和地区的赶超，这一比例在 2035 年下降到 STEPS 中的 25%。

到 2035 年，卡车占全球减排量的近 15%，公共汽车占近 5%。

早期采用电动 2/3W 意味着它们占 2023 年减排量的近 10%。

虽然到 2035 年这一比例将下降到 5%，但电动 2/3W 在此期间可大幅减少累积排放量。

 

到 2030 年，某些地区和细分市场的电动汽车和内燃机汽车零售价格有望持平。

参见电动汽车的可用性和可负担性部分，再加上对汽车电气化的政策支持力度大于其他汽车细分市场，这意味着 LDV 细分市场与其他细分市场相比更接近 NZE 情景。

 

在 STEPS 和 APS 中，到 2035 年，LDV 细分市场实现了 NZE 情景中 80% 以上的净避免排放量。

相比之下，公共汽车与 NZE 情景的一致性最低，其中 STEPS 占 NZE 情景减排量的 20%，而 APS 仅占 30%。

对于卡车而言，STEPS 实现了 2035 年 NZE 情景中近一半的净避免排放量，而 APS 则实现了近 70%——这反映了美国和欧盟的强有力政策以及更多国家的承诺。 

 

图1：2023 年至 2035 年电动汽车部署带来的“从油井到车轮”温室气体净排放

STEPS = 既定政策情景，APS = 已宣布的承诺情景；NZE = 2050 年净零排放情景。

净避免温室气体排放量计算为发电、输电和配电的总排放量加上当量内燃机 (ICE) 车队使用化石燃料时将排放的负排放量（包括上游和尾气排放）。

预测包括 ICE 和电动汽车的燃油经济性改善，以及可再生电力发电份额的不断增长。

 

图2：2023 年至 2035 年，各模式油井到车轮净减排占比

STEPS = 既定政策情景，APS = 已宣布的承诺情景；NZE = 2050 年净零排放情景；

LDV = 轻型汽车；2/3Ws = 两轮/三轮车；WTW = 油井到车轮。

净避免温室气体排放量计算为发电、输电和配电的总排放量加上当量内燃机 (ICE) 车队使用化石燃料时将排放的负排放量（包括上游和尾气排放），即避免排放量。

预测包括 ICE 和电动汽车的燃油经济性改善，以及可再生电力发电份额的不断增长。

 

电动汽车的生命周期影响
2023 年销售的电动汽车的排放量将相当于传统汽车的一半。

 

如今，如果从生命周期的角度考虑排放，那么改用电动汽车已经具有显著的减排优势。

其中包括与车辆生产相关的排放以及从油井到车轮的排放（即从油井到油箱和从油箱到车轮的排放），在 STEPS 和 APS 中，随着电力结构进一步脱碳，这些优势会随着时间的推移而增加。

 

在全球范围内，在 STEPS 中，中型电池电动汽车的生命周期排放量约为使用石油基燃料的等效 ICEV 的一半，比等效 HEV 低 40% 以上，比 PHEV 低 30% 左右，运行 15 年或约 200 000 公里。

由于电网脱碳速度比 STEPS 更快，因此 APS 中的这些排放节省量增加了约 5 个百分点。

当比较 2035 年购买的汽车时，在 STEPS 中，ICE 汽车在车辆的整个生命周期中产生的排放量几乎是电池电动汽车的 2.5 倍，在 APS 中是电池电动汽车的 3 倍多。

对于中型车来说，这相当于 ICE 汽车在生命周期内排放 38 吨二氧化碳当量，而电池电动汽车仅为 15 吨二氧化碳当量。

 

全球电网脱碳对于最大限度地发挥电动汽车的环境效益至关重要。

 

就 2023 年销售的中型汽车的全球平均水平而言，由于 STEPS 和 APS 预计的电力排放强度改善，油井到油箱的排放量减少了 25% 至 35%。

对于 2035 年购买的汽车，由于电网脱碳，油井到油箱的排放量减少了 55%（在 STEPS 中）和 75%（在 APS 中），因为 2023 年至 2035 年间电力发电的排放强度下降了 50-65%。

然而，即使没有这些改进，电动汽车的排放量仍将比内燃机汽车低约 30%。APS 中的电网脱碳还会导致到 2035 年电池生产的排放量下降约 10%。

 

车辆尺寸在决定生命周期排放量方面也起着重要作用。

许多消费者选择比以前更大的车辆，部分原因是车型供应充足。

尽管小型车辆在动力系统的生产和运行排放方面显然更受青睐，但电动动力系统的更高效率意味着电气化可以减轻大型车辆的大部分负面影响。

 

虽然一些大型 ICE SUV 的排放量可能比中型 ICE 汽车高出 50%，但大型电池电动 SUV 在其使用寿命内的排放量仅比中型电池电动汽车高出约 20%。

选择电池电动 SUV 而不是 ICE 汽车可以节省约 60% 的生命周期排放量。即使与中型 ICEV 相比，电池电动 SUV 的生命周期排放量也降低了 40%。

 

有关更多信息，请参阅前面有关车型供应情况的部分。

 

在 STEPS 中，2023 年购买的 PHEV 在其使用寿命内产生的排放量比 ICEV 少约 30%。，而在 APS 中，由于发电进一步脱碳，2035 年购买的车辆的排放量差距达到 35%。

该分析假设 PHEV 的效用系数（电力行驶里程占比）为 40%。2如果效用系数更高，则可以实现更大的生命周期排放节省。激励机制不匹配事实上，续航里程为 60 公里的 PHEV 的额定效用系数约为 65%。

 

过去几年的分析表明，实际效用系数明显低于车辆型式核准的官方值（如世界统一轻型车辆测试程序）。

欧盟委员会发布的一份报告发现，插电式混合动力汽车的实际二氧化碳排放量平均比实验室值高 3.5 倍。

这种差异背后的一个主要因素是插电式混合动力汽车的充电和全电动模式行驶频率不如假设的那样。

另一项研究表明，公司用车的实际效用系数低于私家车，因为这些车辆的充电频率较低。

增加插电式混合动力汽车的充电和电池模式的使用将进一步减少排放，但这种措施难以实施。

 

图：2023 年至 2035 年既定政策和宣布的承诺情景下动力系统全球平均生命周期排放量比较

基于全球能源和气候模型的 IEA 分析、IFP、GREET、EV Volumes、Dai 等人、Degen 等人、Frith 等。ICEV = 内燃机汽车；HEV = 混合动力汽车；PHEV = 插电式混合动力汽车；BEV = 电池电动汽车。“电网脱碳影响”是指电力排放强度改善对汽车使用寿命的影响。2023 年和 2035 年是指汽车使用的第一年。

 

从地区来看，BEV 的生命周期排放效益各不相同。

主要取决于当地电网的排放强度、年平均行驶距离和 ICEV 的燃油经济性。

 

由于美国汽车年行驶里程高且预计电网脱碳速度快，BEV 的减排潜力相对较高。

根据 STEPS，到 2035 年，美国平均电网结构的排放强度将下降 70%。

 

目前在美国购买的 BEV 的生命周期排放量比 PHEV、HEV 和 ICEV 分别低约 45%、60% 和 65%。

与 ICEV 相比，这相当于中型 BEV 的净生命周期排放量节省近 50 吨二氧化碳当量。

 

在英国，每年行驶里程低于美国，更接近全球平均水平。

与内燃机汽车相比，电动汽车的生命周期排放量节省量不到每辆车 20 吨二氧化碳当量。

 

印度的年平均行驶里程与英国大致相同，但由于煤炭使用量高，发电的排放强度更高。

BEV 生命周期排放量与 PHEV 和 HEV 相似（差异不到 10%），仅比 ICEV 低 20%。

 

与内燃机中型汽车相比，印度的电动汽车在其生命周期内节省的二氧化碳当量不到 10 吨。

值得注意的是，该国正在大力努力实现发电脱碳：

到 2035 年，电网的排放强度将在 STEPS 中降至目前水平的 60%。

印度道路电气化的环境效益将在未来几年迅速增加。即使在今天，电气化已经能够通过减少孟买等印度特大城市的空气污染为公共卫生带来重要的益处。

 

在中国，纯电动汽车的排放量分别比插电式混合动力汽车、混合动力汽车和内燃机汽车低约 20%、30% 和 40%。

相当于一辆中型汽车减少近 5 吨二氧化碳当量（与插电式混合动力汽车相比）和高达 10 吨二氧化碳当量（与内燃机汽车相比）。

 

尽管中国纯电动汽车的排放效益低于欧洲和美国，但中国电动汽车保有量较大（超过 1600 万辆，而欧洲为 650 多万辆，美国为 350 万辆左右）。

这使得中国成为通过道路电气化减少温室气体排放最多的国家。

 

政策领域越来越认识到汽车生命周期排放的重要性。

欧盟电池法规要求电池护照包含电池碳排放量，2023 年，法国宣布了新的电动汽车补贴资格规则。

这些规定对汽车生产的碳强度设定了上限，以促进汽车在整个生命周期内降低排放量，并包括计算方法。

此外，巴西政府还发布了一项临时措施，旨在建立一个计划，为汽车制造设定最低回收要求，并为污染和排放水平较低的公司减税。

欧盟重型货车二氧化碳标准包括一项审查条款，以评估制定一种通用方法的可能性，用于评估和报告新型重型货车的整个生命周期二氧化碳排放量 。

 

需要进一步努力实现电池制造和关键矿物加工的脱碳。

 

电池化学在确定电动汽车电池的生命周期排放方面发挥着重要作用。

为了实现电池制造脱碳，需要制定政策目标并采取一致行动，以定义通用的生命周期评估方法并提高整个电池供应链的透明度。

 

在目前使用的两种主要化学材料（高镍 NMC 和 LFP）中，LFP 电池每千瓦时的排放量在电池组层面上比 NMC 电池低约三分之一。

因此，在碳关税或基于生命周期排放的电动汽车补贴资格规则的背景下，电动汽车和电池生产商可能会更多地依赖 LFP 电池（目前这种电池几乎完全在中国生产），而不是排放密集型的 NMC 电池。

 

整个电池生命周期的主要排放源取决于化学性质。

 

关键矿物加工占 NMC 总排放量的 55%，而 LFP 占 35%。

电池制造占 LFP 总排放量的近 50%，而 NMC 占 15%。

阴极（NMC 或 LFP）和阳极（石墨）材料的活性材料生产也很重要，目前约占 NMC 排放量的 25% 和 LFP 排放量的 15%。

 

减少高镍化学品排放的策略应侧重于关键矿物加工，例如镍矿。

提高关键矿物加工、活性材料生产和电池制造的能源和工艺效率也有助于实现这一目标，只要有可能，供应链中不同步骤的电气化也能起到一定作用。

随着越来越多的退役电动汽车电池面市，用再生材料替代越来越多的材料投入不仅可以减少排放，还可以提高整个电池供应链的可持续性。

特别是对于 LFP 电池而言，脱碳策略应侧重于通过提高效率和电气化来减少电池制造排放，同时减少与锂矿石加工相关的排放。

 

使用低碳电力也可以支持电池生产的脱碳。

目前，与电力相关的排放分别占 NMC 和 LFP 总生命周期排放的 20% 和 25%。

从低碳来源获取这些电力这一点很重要，但对于深度电池脱碳来说还不够，深度电池脱碳需要更高的电气化水平，而目前整个电池供应链的电气化率仅为 20-25%。

减少电池相关排放的其他重要策略包括提高能量密度（从而降低电池材料强度）和回收利用。

 

在 APS 中，到 2035 年，NMC 和 LFP 的电池生命周期排放量将减少约 35%，这要归功于电池组层面 30% 更高的能量密度、电网脱碳以及 20% 的阴极活性材料通过回收获得。

 

图：2023 年至 2035 年公布的承诺情景中电池生命周期化学排放

基于全球能源和气候模型的分析、IFP、GREET、EV Volumes、Dai 等人、Degen 等人、Frith 等。

LFP = 磷酸铁锂；NMC811 = 锂镍锰钴氧化物。AM = 活性材料，包括阴极和阳极（石墨）。电池制造是指电池和电池组制造。

除回收之外的报废选项被排除在分析之外，并且不考虑与材料运输相关的排放（预计会很低）。

“其他”是指与其他电池组组件（如电子设备和冷却剂）相关的排放。请参阅附件 B 了解完整假设。

 

报告说明：

有关此生命周期分析背后假设的更多详细信息，请参阅可下载 PDF 中的附件 B。

在该分析中，效用因子随时间和场景的不同保持不变。 

本分析中，不同电池供应链环节的电力碳排放量在 400 至 420 g/kWh 之间。

 

 

 

 

 

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参考资料：《IEA：Global EV Outlook 2024》