2021年9月15-17日，“第三屆世界新能源汽車大會(huì)”（WNEVC 2021）在海南省海口市召開，由中國(guó)科學(xué)技術(shù)協(xié)會(huì)、海南省人民政府、科學(xué)技術(shù)部、工業(yè)和信息化部、生態(tài)環(huán)境部、住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部、交通運(yùn)輸部、國(guó)家市場(chǎng)監(jiān)督管理總局、國(guó)家能源局共同主辦。

本次大會(huì)以“全面推進(jìn)市場(chǎng)化、加速跨產(chǎn)業(yè)融合，攜手實(shí)現(xiàn)碳中和”為主題，邀請(qǐng)全球各國(guó)政產(chǎn)學(xué)研各界代表展開研討。

其中，在9月15日舉辦的中英交通領(lǐng)域碳中和協(xié)同發(fā)展論壇上，清華大學(xué)助理教授張少君發(fā)表精彩演講。

張少君主要觀點(diǎn)如下：

1. 未來電動(dòng)車不僅會(huì)更便宜，而且會(huì)更綠色。

2. 從時(shí)空分布的角度來看，電動(dòng)車全生命周期的碳排放有望進(jìn)一步下降。

3. 空氣質(zhì)量的改善將大幅提升人類健康，預(yù)計(jì)2030年電動(dòng)化情景可以降低約2萬由空氣問題引起的死亡人數(shù)。

以下內(nèi)容為現(xiàn)場(chǎng)演講實(shí)錄：

我的演講題目是《中國(guó)電動(dòng)汽車推廣對(duì)于空氣質(zhì)量對(duì)于健康和氣候的綜合效益》。

我們?cè)谠u(píng)估電動(dòng)車的時(shí)候，經(jīng)常有人提到中國(guó)目前的能源結(jié)構(gòu)還是以煤為主。我今天想從三個(gè)綜合的環(huán)境指標(biāo)講一下我們的研究，把電動(dòng)車的技術(shù)進(jìn)展考慮進(jìn)去，來回答這個(gè)問題。

從我們國(guó)家的政策制定角度來說，發(fā)展電動(dòng)汽車是振興汽車產(chǎn)業(yè)、推動(dòng)節(jié)能減排和降低大氣污染一個(gè)重要的途徑。我們一直說中國(guó)是全球電動(dòng)車的第一產(chǎn)銷大國(guó)，剛剛Simon Sharpe在介紹中提到了，其實(shí)世界上在其他很多的地區(qū)，特別在疫情之后，也是有一個(gè)很快的發(fā)展。在車型分布上，目前電動(dòng)化主要還是以乘用車作為主要的驅(qū)動(dòng)。同時(shí)，我們很欣喜地看到，在公交車和輕型的一些貨車重點(diǎn)領(lǐng)域，在推動(dòng)大氣污染治理一些重點(diǎn)領(lǐng)域也得到了很好的發(fā)展。

我剛剛提出了一個(gè)問題，就是電動(dòng)化會(huì)導(dǎo)致城市里面道路階段的污染物和溫室氣體排放的下降，但是會(huì)帶來污染物在不同行業(yè)不同時(shí)間和空間維度上一個(gè)轉(zhuǎn)移。這種排放向上游的轉(zhuǎn)移，主要包括兩個(gè)部分，第一以電動(dòng)車來說，它的電力生產(chǎn)是一個(gè)重要的環(huán)節(jié)；第二個(gè)動(dòng)力電池的生產(chǎn)是一個(gè)重要的環(huán)節(jié)。右邊是一個(gè)最后分析出來的圖，可以看到一個(gè)電力行業(yè)或者是電池產(chǎn)業(yè)鏈上會(huì)出現(xiàn)一些污染物。這是氮氧化物增加的排放特征。這樣的排放特征最后對(duì)于整體的空氣質(zhì)量的影響是什么樣的？這是今天試圖回答的其中的一個(gè)問題。

這里，首先構(gòu)建一個(gè)方法學(xué)。在研究交通能源系統(tǒng)的綜合環(huán)境影響時(shí)，非常常用的工具就是生命周期排放模型。對(duì)于交通系統(tǒng)來說，可以分為兩個(gè)周期三個(gè)部分。第一個(gè)是車輛的燃料周期，就是以電動(dòng)車為例，包括電力生產(chǎn)輸配和充電環(huán)節(jié)。第二個(gè)是車輛的材料周期，從車輛的零部件，生產(chǎn)到裝配，包括延伸到車輛的報(bào)廢。如果只是做排放的話，對(duì)溫室氣體來說，可以直接計(jì)算生命周期的碳減排。如果回答空氣質(zhì)量氣象化學(xué)的變化，我們用大氣化學(xué)傳輸模型分析暴露水平，分析它的健康的效益。

我們國(guó)家其實(shí)在生命周期排放方法以及一些團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)的制定上，也在不斷發(fā)展，逐步完善。最開始的時(shí)候，可能主要關(guān)注的是在燃料周期，以能耗二氧化碳和部分大氣污染物為主。之后，隨著對(duì)材料周期的關(guān)注，把材料和燃料周期合在一起。比如，以2019年中國(guó)汽車工程學(xué)會(huì)發(fā)布的白皮書為例，涵蓋一些車型的能耗和污染物排放的數(shù)據(jù)，這個(gè)工作需要海量的數(shù)據(jù)來支撐。這包括了上游的電力生產(chǎn)，和其他燃料的生產(chǎn)和開發(fā)的數(shù)據(jù)，此外還包括車用能耗和排放的數(shù)據(jù)。后面會(huì)提到對(duì)于車用能耗來說，比如對(duì)于電動(dòng)車過去5年看到燃油經(jīng)濟(jì)性的電耗改善非常顯著，直接導(dǎo)致我們以前可能需要一個(gè)更大的電池，現(xiàn)在不需要這么大的電池。還涉及其他車用材料的數(shù)據(jù)庫(kù)。

剛剛提到，如果做大氣污染物研究，需要知道它的空氣分布。以材料周期為例，綜合煤炭的生產(chǎn)，這是電力生產(chǎn)生命周期的一個(gè)邊界。它包括電力所有電廠的數(shù)據(jù)，以及在什么地方，構(gòu)成一個(gè)時(shí)空數(shù)據(jù)庫(kù)。同樣，以電池為例，從電池全產(chǎn)業(yè)鏈上構(gòu)建關(guān)鍵零部件和裝配，最后根據(jù)生產(chǎn)的規(guī)模把排放進(jìn)行時(shí)空分配。

第三是我們要對(duì)于未來效益進(jìn)行預(yù)測(cè)。我最開始提到的，對(duì)電動(dòng)車最大的利好，就是我們國(guó)家在大力推動(dòng)電力的清潔化。我們可以根據(jù)行業(yè)對(duì)于未來裝機(jī)規(guī)模以及不同電源的應(yīng)用小時(shí)數(shù)，預(yù)測(cè)不同電力區(qū)域的未來發(fā)電量。不同機(jī)構(gòu)有不同的預(yù)測(cè)，我這里給出的是一個(gè)相對(duì)來說比較居中的預(yù)測(cè)。

可以看到，在未來十年，中國(guó)總的電力需求還是在一個(gè)持續(xù)的增長(zhǎng)過程中，但是它跟經(jīng)濟(jì)的彈性相對(duì)來說會(huì)減弱，可再生能源的發(fā)電量占比將超過火電。如果只考慮裝機(jī)量，那么可再生能源的比例會(huì)更高。這樣我們可以得到不同區(qū)域的分區(qū)域電網(wǎng)的碳排放的強(qiáng)度。這里包括了發(fā)電的原料生產(chǎn)，煤炭開采運(yùn)輸排放的一小部分。主要在發(fā)電的過程中，目前中國(guó)電力的碳排放在600g/kW·h，還是比很多發(fā)達(dá)國(guó)家高。我們預(yù)計(jì)未來十年，這個(gè)水平會(huì)下降40%左右。不同的電網(wǎng)，以西北電網(wǎng)為例，可再生能源的裝機(jī)會(huì)增加更快一些，所以它的碳排放強(qiáng)度會(huì)下降的更快。

還有包括車身材料。以車身材料里面最重要的幾種金屬的生命周期生產(chǎn)的碳排放為例，我們以鋁來說，原生和再生鋁，他們?cè)谏a(chǎn)生命周期的排放的差異很大的。我們調(diào)研了一下，目前行業(yè)內(nèi)不同金屬的再生效率。在未來如果只考慮上游能源清潔化，它會(huì)使這些材料，單位質(zhì)量的材料，生命周期的生產(chǎn)碳排放下降25%左右。但是我也提到可以進(jìn)一步考慮，最重要的是提高材料的利用效率，就是提高再生材料的比例。此外可以考慮一些更激進(jìn)更綠色的先進(jìn)冶金工藝，來降低關(guān)鍵材料生產(chǎn)過程的碳排放水平。

電池是一個(gè)什么樣的故事呢，我們跟中國(guó)汽車工程學(xué)會(huì)一起合作，對(duì)于汽車產(chǎn)業(yè)鏈生命周期碳排放進(jìn)行了一個(gè)評(píng)估，這是最新得到的結(jié)果。我們的評(píng)估方法是先定義車輛NEDC續(xù)航450公里的純電動(dòng)車，使用的電池是三元鋰電池。回顧2015-2020這5年，電動(dòng)車有長(zhǎng)足的進(jìn)步，電耗在下降，電池能量密度在提升。這兩個(gè)因素使以前續(xù)航450公里需要配一個(gè)很大容量的電池，同時(shí)電池的重量也很大?，F(xiàn)在這兩個(gè)方面都會(huì)推動(dòng)電池的重量下降，今后會(huì)進(jìn)一步下降。同時(shí)，結(jié)合能源結(jié)構(gòu)的調(diào)整，我們預(yù)計(jì)這三個(gè)因素加起來可以使未來十年電池全生命周期的碳排放下降一半以上。當(dāng)然，如果進(jìn)一步考慮電池的回收，還有很多值得提升的空間，所以這也證明了，電動(dòng)車未來不光會(huì)更便宜，而且會(huì)變得更綠色。

這是一個(gè)全生命周期的，我們考慮了車輛的材料周期，車輛的燃料周期以及包括車輛的運(yùn)行階段和不同階段的碳排放?，F(xiàn)在得到一個(gè)結(jié)論，中國(guó)的電動(dòng)乘用車，在全生命周期已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)碳減排。在最高碳的華北地區(qū)，由于剛剛提到電池這塊的進(jìn)步，所以在高碳地區(qū)也可以實(shí)現(xiàn)全生命周期的碳減排。未來隨著剛剛提及的幾個(gè)方面的進(jìn)步，全生命周期的碳排放會(huì)持續(xù)下降。還有電池的再生率，歐盟將在2027年對(duì)一些產(chǎn)品的全生命周期碳足跡考核，對(duì)一些新的材料有要求。在實(shí)際應(yīng)用的情況下，很多企業(yè)會(huì)考慮這些方向。

對(duì)于電動(dòng)貨車有一些初步的數(shù)據(jù)，燃料減排和乘用車相比，還是處于一個(gè)接近的水平。

再看一下污染物，這里給的是兩種最主要的大氣污染物。在十四五階段除了控制顆粒物，也要控制臭氧，他們主要來自排放大氣前體物，在大氣里經(jīng)過化學(xué)的變化。與汽車行業(yè)相關(guān)的是氮氧化物和NMVOC。對(duì)于氮氧化物和NMVOC都有一個(gè)比較高的減排，在未來這樣的幅度有望進(jìn)一步提升。這里我沒有給出商用車，對(duì)于柴油車氮氧化物的削減會(huì)變得更加突出。

這個(gè)是結(jié)合了剛剛那些時(shí)空分布給出的一個(gè)空間分布的一個(gè)信息。有了這樣的時(shí)空分布，我們可以看到在少部分的區(qū)域，氮氧化物或者NMVOC有一些上升，但是大部分網(wǎng)格是下降的趨勢(shì)。有了這些數(shù)據(jù)，我們主要是用于探索未來對(duì)于空氣質(zhì)量有什么樣的改善。我們考慮的是，在2030年，電動(dòng)化大概占35%左右的乘用車的銷量，保有量大概占25%到30%的比例。對(duì)于商用車來說，一些重點(diǎn)區(qū)域的公交、出租、環(huán)衛(wèi)有更高的電動(dòng)化比例。對(duì)于顆粒物來說，從三個(gè)區(qū)域平均值來說，有0.4到0.5微克的削減。大家可以看到，在城市中，比如北京、廣州中心城區(qū)有更高的PM2.5濃度的削減。

現(xiàn)在非常關(guān)注的是臭氧，臭氧是什么情況，我們模擬的是夏季，因?yàn)橹饕紤]的是高濃度時(shí)段對(duì)于健康和呼吸道系統(tǒng)有影響?？梢钥吹诫妱?dòng)車在三個(gè)區(qū)域，特別在這些城市里對(duì)夏季臭氧的削減。在夏季時(shí)段有一個(gè)非常顯著的下降，對(duì)于改善超標(biāo)天數(shù)有明顯的作用。第一減少氮氧化物，第二減少了NMVOC，比傳統(tǒng)加油站的NMVOC排放量降下來了。

最后，還是想回答這些空氣質(zhì)量改善對(duì)于健康是什么貢獻(xiàn)。我們主要考慮年均PM2.5的暴露和夏季高時(shí)區(qū)臭氧暴露對(duì)健康的影響。2030年這樣的電動(dòng)化情景可以降低早死，大約接近2萬人左右。并且在人口密度更大，交通密度更大的東部地區(qū)的城市中心，它會(huì)有更突出的健康效益。所以，政策制定者可以考慮將這種健康效益作為一個(gè)政策制定的工具。當(dāng)然我們也做了一個(gè)比較，空氣質(zhì)量改善和碳減排?，F(xiàn)在中國(guó)污染的幅度跟歐美先進(jìn)國(guó)家對(duì)比，比較高。所以未來十年空氣質(zhì)量的改善為健康效益帶來的貢獻(xiàn)很大，但是，是兩個(gè)輪子，可以一起驅(qū)動(dòng)。我們更快擁抱新能源化。

最后就是一個(gè)簡(jiǎn)單的結(jié)語，我相信推動(dòng)新能源車，推動(dòng)交通電動(dòng)化是實(shí)現(xiàn)減污降碳協(xié)同增效的很好途徑。謝謝大家！