新能源汽车使用环节碳减排方法学研究

康泽军，，任焕焕，程明，李冰阳，独威

（1.中国汽车技术研究中心有限公司，天津 300300；2.生态环境部环境发展中心，北京 100029）

碳排放权交易作为一种基于科斯定理创设的控制碳排放的市场机制，是我国推进生态文明建设、实现双碳目标的重要政策工具。2011年起，我国已在北京、天津等地开展碳排放权交易试点工作[1]。2017年全国碳市场建设正式启动；2021年7月全国碳排放权交易市场正式启动，现阶段覆盖发电行业2 000余家企业[2]。

2020年，中国交通运输部门二氧化碳排放约占能源总排放量9%。由于交通领域二氧化碳大多为移动源排放，监管难度较大[3-5]。截至2021年，中国新能源乘用车保有量为685万辆，其中纯电动乘用车占比79.4%[6]。随着新能源汽车保有量的快速增长，新能源汽车使用环节的减排降碳以及如何进入碳排放权交易市场，成为汽车行业实现双碳目标的重点举措。

新能源汽车产业发展初期，主要依托政府补贴鼓励消费者购买使用。随后引入“双积分”等政策，促进企业加大研发力度，生产更环保低碳的汽车；使用环节的鼓励措施主要为购置税减免、部分地区路权优先使用等行政命令，并没有市场化的鼓励政策。随着补贴政策的退坡，以及新能源汽车渗透率的提高，建立健全新能源汽车使用环节鼓励政策是接下来的重点方向[7-9]。

1 交通领域参与碳排放交易综述

1.1 国际

1997年《京都议定书》提出采用碳排放权交易来帮助发达国家实现其减排义务的同时，提高发展中国家减少以二氧化碳为代表的温室气体排放的市场机制。《京都议定书》规定了三种灵活减排机制，即清洁发展（CDM）、联合履约（JI）和排放贸易（ET）。从1997年以来，主要发达国家都已经建立或计划建立碳排放权交易市场，如欧盟、英国、澳大利亚和日本东京都。截至2020年，已经有三十多个国家和地区建立了碳排放权交易体系[10]。全球碳排放权交易体系主要分为以总量控制为目标的配额交易市场，如欧盟碳排放权交易体系（EU-ETS）、中国碳排放权交易市场以及基于项目的减排机制，如CDM、温室气体自愿减排交易（CCER）。

与传统能源和制造业等固定排放源不同，交通领域主要的移动源排放不易监测，大多数国家碳排放权交易体系未纳入交通行业[11-12]；只有韩国纳入交通运输部门。其他国家和地区通常采用更严格的汽车排放标准、高额的燃料税和其他措施来降低交通行业的碳排放[13]；部分碳排放权交易体系纳入上游燃料生产和销售分销商，如德国、新西兰、美国加州和加拿大魁北克省。

清洁发展机制（CDM）有专门的第七类交通运输行业，项目数量较少，只占项目总量0.4%[14]。其中大部分为快速交通（BRT）项目和地铁项目。为了规范项目减排量的计算，清洁发展机制执行理事会（CDM-EB）发布了一系列方法学注注：方法学指计算一个典型项目减排量的标准程序，也是监测该项目减排的方法。。虽然发布了清洁发展机制方法学《通过电力或混合动力汽车实现减排小型方法学》（AMS-III.C）[15]，该方法学主要适用于在客运和货运中通过引入电动车和/或混合动力车替代使用化石燃料的车辆从而实现减排的项目。因为京都议定书第一承诺期（2005-2012）新能源汽车尚未蓬勃发展，使用环节减排项目数量较少。

1.2 国内

自2011年国家发改委办公厅发布了《关于开展碳排放权交易试点工作的通知》[16]，部分试点地区纳入了交通行业，并将重点排放单位车辆纳入履约范围，部分试点地区发布了低碳出行抵消机制项目的碳减排量核算的方法学。2012年《温室气体自愿减排交易管理暂行办法》》[17]发布，标志着我国开展了基于项目的自愿减排交易，并且将自愿交易减排量（CCER）纳入到地方试点和全国碳市场履约工作。其中温室气体自愿减排交易主要有3个方法学涉及新能源汽车使用环节，即《通过电动和混合动力汽车实现减排》（CMS-048-V01）、《商用车队中引入低排放车辆/技术》（CMS-053-V01）和《电动汽车充电站及充电桩温室气体减排方法学》（CMS-098-V01）。试点地区中，重庆市在2021年公示了“碳惠通”方法学[18]，其中《通过电动和混合力汽车实现减排》（CQCMS-002-V01）涉及新能源汽车使用环节。2016年，国家发展与改革委员会发布《关于切实做好全国碳排放权交易市场启动重点工作的通知》，交通行业中只纳入航空业作为重点排放行业。新能源汽车生产企业短期内不会纳入到全国碳排权交易市场的重点排放单位，即不会分配碳排放额配额并定期履约。2022年，北京市生态环境局公布了低碳出行抵销产品，新增《北京市小客车（油改电）出行碳减排方法学》（试行），其中明确使用条件为使用个人所有燃油小客车指标购买新能源小客车，并驾驶该新能源小客车出行的项目活动[19]。截至目前，以上方法学均未看到有项目应用。

2 新能源汽车使用环节碳减排量核算方法

2.1 适用范围

2021年11月19日，中国标准化协会发布《新能源汽车替代出行的温室气体减排量评估技术规范》（T/CAS 536—2021）[20]。该文将基于此规范进行新能源汽车使用环节碳减排量核算。主要适用于纯电动、插电式混合动力（含增程式）等新能源汽车替代传统燃油车出行的温室气体减排量评估。

2.2 核算思路

（1）不实施该碳减排项目情况下传统燃油车出行时所产生的排放情况作为基准线；

（2）根据项目车辆的整备质量、行驶里程、能耗等参数确定出基准排放量车型及相关参数；

（3）根据项目车辆的行驶里程或充电量等参数计算得到项目排放量；

（4）由基准排放量与项目排放量作差获得项目减排量。

2.3 基准排放量确定

基准排放量由基准车辆的单位能耗、每一辆车的年行驶里程，以及对应使用燃料的排放系数三者乘积的累加计算值所得，第p年基准排放量可直接表示为：

其中，BEp为第p年的基准总排放量，t；SFCi，p为第p年基准车辆i的燃料消耗量，L/100 km；EFfuel为所用燃料的二氧化碳转换系数，kg/L，根据GB 27999，燃用柴油车型为2.60 kg/L，燃用汽油车型为2.37 kg/L；DDi，p表示第p年项目车辆i的年行驶里程，km。

关于基准燃料消耗量SFCi，p的确定分两种情景：

情景一：对于已识别被替代车辆作为基准的情景，车辆燃料消耗值按车队统计数据测算获取。其中，柴油M1类车、汽油M1类车的燃料消耗量采用GB/T 19233—2020测定值；混合动力乘用车的燃料消耗量采用 GB/T 19753—2021测定值；纯电动乘用车的耗电量采用 GB/T18386.1—2021的测定值。

情景二：对于无法确定被替代车辆作为基准的情况，根据整备质量确定。参照如下公式：

若替代项目中新能源汽车整车整备质量CM≤1 090 kg，则：

若1 090 kg＜CM≤2 510 kg，则：

若CM＞2 510 kg，则：

其中，SFCi，p为第p年基准车辆i的燃料消耗量，L/100 km；kp为第p年工况油耗转换系数，L/（100 km·kg）；CMBL，p为第p年新车传统燃油车平均整备质量，kg；CM为替代项目中新能源汽车整车整备质量，kg；FCRTp为第p年新车传统燃油车平均单位里程燃料消耗量，L/100 km；Gfuel为工况油耗与实际油耗换算系数。FCRTp、kp、CMBL，p由行业认可的权威机构测算发布，该文研究中FCRTp取值6.43 L/100 km，kp取值0.004 5L/（100 km·kg）、CMBL，p取值1 550 kg。

2.4 项目排放量确定

项目排放量有两种计算方式，根据项目车辆的行驶里程或充电量等参数计算获得。

方法一：以项目车辆的行驶里程计算项目排放量：

对于纯电动汽车（BEV）：

对于插电式混合动力汽车（PHEV）：

其中，PEp为第p年项目总排放量，t；PEFCi，p为第p年项目车辆i的单位里程工况电力消耗量，kW·h/100 km，参考GB/T 18386.1—2021实验测定值；PFFCi，p为第p年项目车辆i单位里程工况燃料消耗量，L/100 km，参考GB/T 19753—2021的实验测定值；EFelec，p为第p年全国电网平均供电的排放因子，kg/kW·h，采用国家相关主管部门发布的最新数值，若可提供项目使用绿电的证明，可按0计算；EFfuel为所用燃料的二氧化碳转换系数，kg/L，根据GB 27999，燃用柴油车为2.60 kg/L，燃用汽油车为2.37 kg/L；Gelec为纯电动汽车工况电耗与实际电耗换算系数，该文取值1.08；Gphev表示插电式混合动力汽车综合工况油耗与实际油耗转换算系数，该文取值1.2；DDi，p表示第p年项目车辆i的年行驶里程，km。

方法二：以项目车辆的充电量计算项目排放量：

其中，PEp表示第p年项目总排放量，t；EC表示充电量，kW·h；EFelec，p第p年全国电网平均供电排放因子，kg/kW·h；ηelec表示充电效率损失，该文取缺省值0.1。

3 新能源汽车使用环节碳减排量分析结果

参照中汽数据新能源汽车保有量数据库，可知截止2021年12月31日，中国新能源乘用车保有量为685万辆，其中纯电动乘用车占比79.4%。假设中国新能源乘用车年均行驶里程为10 000 km，根据该文减排量测算方法，新能源乘用车行驶一年总减排量为410.42万吨CO2，其中，纯电动乘用车行驶一年总减排量为385.39万吨CO2；插电式乘用车行驶一年总减排量为25.03万吨CO2。纯电动乘用车的减排量约为插电式乘用车的15倍，其减排贡献远超插电式乘用车。

2021年分省市新能源汽车年行驶减排量比较详见图1。不同省市新能源汽车减排量与汽车保有量、车龄，以及车辆出行频率等因素均具有相关性。分省市纯电动汽车年行驶减排量情况详见图2，广东、浙江、北京、山东、江苏5省市合计占比达到50%；分省市插电式混合动力汽车年行驶减排量情况见图3，广东、上海、浙江3省减排量超过总量的50%。总体看广东和浙江省的新能源汽车年行驶减排量贡献较大。

图1 2021年各省市新能源汽车年行驶减排量分布

图2 2021年各省市纯电动汽车年行驶减排量分布

图3 2021年各省市插电式混合动力汽车年行驶减排量分布

随着节能技术的优化提升，汽车能耗值将不断降低。以车龄分析新能源汽车年行驶减排量情况，详见图4。由图4可知，0-3年（含第3年，下同）车龄段减排贡献占比最大；受保有量影响，纯电动车的减排量远大于插电式混动车的减排量。

图4 各车龄段新能源汽车年行驶减排量分布

单车平均年行驶减排量对比分析详见图5。分析可知，不同车龄的单车平均年行驶减排量相差不大；但车龄越短，车辆平均年行驶减排量越大，这得益于新能源汽车逐年的技术进步迭代成果。

图5 2021年各车龄单车年行驶减排量

4 建议

在补贴减少和双积分政策外，如何发挥碳排放权交易市场作用，将新能源汽车使用环节减排量作为项目抵消机制的补充，甚至纳入管控范围，成为新能源汽车行业的现实需求。目前新能源汽车行业仅限于使用环节开发减排项目，如温室气体自愿减排机制（CCER）和北京“油改电”低碳出行减排项目。为此，针对新能源汽车使用环节，主要有三个方面的发展建议：一是加强顶层设计。在我国双碳“1＋N”政策体系下，交通行业可从政策层面鼓励新能源汽车的使用。结合全国碳排放权交易市场行业扩容及CCER重启，探索新能源汽车出行减排量进入碳排放权交易市场的可能性；二是完善核算方法。目前核算方法主要是通过基准线情景和新能源汽车排放的差值计算减排量，基准线以传统燃油汽车为主，随着新能源汽车渗透率的不断提高，如何调整基准线也是需解决的问题。且新能源汽车出行碳排放具有“小、散、杂”的特点，同时也要考虑上游发电企业已经进入碳市场的因素，如何有效的核算排放量也是未来项目方法学设计和开发的难点。三是加大试点示范。目前部门碳排放权试点地区已经针对新能源汽车开展了试点示范，比如北京发布了“油改电”方法学。在此基础上，建议加大示范试点力度，以助力解决相关技术难题。

5 结论

在我国双碳目标的背景下，随着汽车保有量的增加，交通领域碳排放在全行业占比已达14%以上，因此制定长效机制促进乘用车节能减排有重要意义[21]。该文基于团体标准注注：由团体按照团体确立的标准制定程序自主制定发布，由社会自愿采用的标准。《新能源汽车替代出行的温室气体减排量评估技术规范》（T/CAS 536—2021），对各省市新能源汽车减排量做了整体分析，并对比各省市的新能源汽车保有量、类型、车龄等因素，得出纯电动乘用车的减排量远大于插电式混动车的减排量，车龄越短、车辆平均年行驶减排量越大等结论。最后，从利于新能源汽车使用环节碳减排量开发应用的角度，提出顶层设计探索、核算方法优化，以及试点示范应用三方面建议，为新能源汽车行业探索使用环节碳减排，助力汽车行业低碳绿色发展指明方向。