双碳背景下汽车制造企业的减碳路径

文/韩明，孔垂颖，邢晓威，包伟伟·中汽研汽车工业工程(天津)有限公司

绿色低碳是我国新时代产业发展的准则，“碳达峰”“碳中和”也是我国新时代社会发展的重要目标，汽车产业属于能源消耗大、资源消耗多、碳排放严峻的产业，汽车制造企业如何实现绿色化、低碳化的可持续发展，是一次非常严峻的考验。本文结合汽车制造企业绿色低碳的转型需求，分析了汽车制造企业的排放来源构成、排放区域分布、实际排放特征等碳排放现状，针对汽车制造行业特点总结了碳排放的具体减碳路径，助力汽车制造企业早日实现双碳目标。

在全球一体化的背景下，积极应对气候变化、保证能源安全、维持绿色低碳发展、保持经济增长已经成为全球共识。2020 年中国向世界宣布“二氧化碳排放力争2030 年前达到峰值，努力争取2060 年前实现碳中和”。中国从顶层出发，从全局着眼，先后发布了碳达峰行动方案和实施方案，为实现双碳目标进行了全面的顶层设计，明确了发展方向。我国汽车产业规模和汽车市场均位居全球第一，汽车制造企业具有产业链长、生产工艺复杂、能源消耗量大等特点，因此部署好汽车制造企业的减碳降碳路径有助于我国早日实现双碳目标。

汽车制造企业碳排放现状

排放来源构成

在整车制造的能源消耗直接碳排放、生产过程散逸碳排放、废气处理散逸碳排放三个直接碳排放的基本来源中(图1)，能源消耗的直接碳排放占比在99%左右，处于绝对主导地位。生产过程的散逸碳排放占比近1%，绝对值达到每年1000 多吨CO2的水平；废气处理过程产生的散逸碳排放虽然占比不足1%，但绝对值也达到了每年50 吨左右CO2的水平；后两者碳排放的绝对量同样可观，不容忽视。

图1 整车制造企业直接碳排放的来源构成

需要说明的是，对于废气处理过程产生的散逸性碳排放，多数企业还没有清晰地识别出来。此外，课题合作企业的环境保护能力较强，以VOCs 为核心的废气产生量并不高。实际调研中，我们发现VOCs 实际处理量达到合作企业3至5倍水平的企业不在少数，废气处理产生的散逸碳排放不应忽视。

在能源消耗产生的碳排放中，电力消耗占比75%左右，处于主导地位，如图2 所示。热力消耗占比12%左右，天然气消耗占比10%左右，汽柴油的消耗占比2%至3%。热力消耗占比与天然气消耗占比相当，汽油消耗主要是用于燃油车产品的初次加注。在电力替代的大背景下，燃气首先被替代的可能性很高，热力也存在被企业内设装备电力替代的可能，整车制造的电力节约是绿色低碳的重中之重。

图2 整车制造企业能源消耗产生CO2 排放的来源构成

排放区域分布

在整车制造企业全域范围内，基于能源消耗的碳折算，生产作业区的直接碳排放占比在94%左右，生产辅助区占比在4%左右，生产附属区占比在2%左右，如图3 所示。

图3 整车制造企业CO2 直接排放的区域分布(不含汽柴油)

生产作业区的碳排放分布在四个主工艺车间的企业，直接碳排放占比依次为：涂装车间40%左右、动力站房22%左右、焊装车间20%左右、总装车间11%左右、冲压车间7%左右，如图4 所示。

图4 整车制造企业生产作业区CO2 排放的区域分布(不含成形车间)

分布在五个主工艺车间的企业，直接碳排放占比依次为：涂装车间45%左右、动力站房16%左右、焊装车间超15%、成形车间超13%、总装车间6%左右、冲压车间4%左右，如图5 所示。

图5 整车制造企业生产作业区CO2 排放的区域分布(含成形车间)

实际排放特征

在整车生产制造的实际过程中，企业碳排放总量和碳排放强度(单车碳排放量)存在明显的时间波动特征。图6 是2019 ～2021 年企业碳排放总量与实际产量的月度变化曲线。可以初步看出：企业每月的碳排放总量与当月的实际产量间有比较明显的正相关关系。

图6 整车制造企业CO2 排放总量的月度变化(36 个月)

为了进一步识别影响波动的主要因素，课题研究剔除了基础数据积累不完整(2019.1 至2019.6)和实际产量异常月份(2020.2，停产大修)的数据，并采用碳排放强度代替碳排放总量，形成2020.3 至2021.12 二十个月间的该企业CO2排放强度与实际产量的月度变化曲线。

从图7 中曲线对比关系可以看出：企业实际产量的月度变化曲线与碳排放强度曲线(单位产品碳排放量)有着很好的负相关关系，其中，扣除采暖制冷能耗的碳排放强度曲线与实际产量曲线(两条橙色曲线)几乎是完美的镜像关系。这说明：企业生产过程的碳排放强度与实际产量之间具有强相关性，实际产量越高(产能释放越充分)，单位产品碳排放量(碳排放强度)越低。同时还可以看出：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，企业碳排放强度都会有明显的增加(蓝色曲线和其就近的橙色曲线相比)，企业碳排放强度存在明显的季节性因素影响。

图7 整车制造企业CO2 排放强度与实际产量的月度变化(20 个月)

通过上面的分析可以看出，产能释放程度和季节性耗能影响，是正常生产情况下，影响整车制造企业实际碳排放水平的两个基础性的核心要素。

汽车制造企业的减碳路径

汽车产品的绿色低碳

电力替代与氢能替代是目前汽车产品技术进步的主要方向。近十年来，中国新能源汽车的产业化先行先试，在政策支持、消费激励、企业作为等多方协同下，成效显著。动力电池、驱动电机、车载操作系统、车规级芯片等关键核心技术不断突破，部分产品已经形成了全球领先的市场能力。新能源汽车产销量连续7 年位居世界第一，2021 年市场渗透率更是达到了13.4%，出现了全面市场化的拐点。在传统燃油车节能领域，先进动力系统、高效传动系统、混合动力以及轻量化、低阻化等关键共性技术进步明显。例如，典型燃油乘用车的平均油耗从2016 年的6.87L/100km 到2020 年的6.31L/100km，四年间下降了8.2%。

总体来看，以电力驱动为主(主要集中在乘用车领域)，氢能驱动辅助(主要集中在长途行驶的中重型商用车和特殊功能的专用车领域)，并保留部分高能效燃油车(主要用于满足有特殊需求的战略性行业需要)很可能是今后一段时期绿色汽车产品技术进步的基本方向。随着国家新型电力系统的建设推进，绿色电力的市场供给会逐步释放，未来汽车产品的绿色低碳，甚至近无碳化发展值得期待。

汽车制造的绿色低碳

汽车制造属于工业领域范畴，具体来讲，属于工业领域中的装备制造业细分领域。从汽车制造业整体情况看，中国汽车制造业的能源利用效率进步明显，单车能耗正在逐年降低。目前无论是单位产值能耗，还是单位增加值能耗均明显好于全国工业的平均水平。与国际水平比较，在单车能耗、单车VOC 排放、单车碳排放等核心指标方面，国内优秀企业与国际先进水平的差距已经明显缩小，但先进企业的数量占比不高，整体水平仍与世界先进水平存在差距。

生产过程的能源利用效率(能效水平)和污染物(碳排放+非碳排放)排放水平是衡量汽车绿色制造能力的核心指标。企业能效水平的提高可以有效带动碳排放水平的进步，但是碳排放水平高并不一定意味着企业能效水平高，二者不是简单的正相关关系。例如，企业引入一定规模光伏发电、太阳能热水器等绿色能源后，碳排放水平会明显降低，但生产能效水平并没有提高。持续提高生产能效，降低污染物排放水平是汽车制造企业绿色低碳的基本责任与工作。

企业应同时关注公用动力工程和生产制造过程两大核心领域的能效提升，围绕着高能效装备使用、绿色材料替代、低碳工艺重组、关键装备工况优化，以及余热/余能回收利用等环节持续努力。企业调研中我们看到，许多优秀企业每年都有十几到几十项甚至上百项，规模大小不同，与绿色低碳能力进步相关的技术改造与建设项目在实施，企业绿色低碳的能力进步正在进行中。

绿色再生能源的恰当接入

国家新型电力与热能系统正在建设中，在面向企业规模化需求的社会供给形成之前，一些有条件、有能力的企业，在做好自身工作的同时，适时启动一些绿色再生能源的接入项目，无疑是响应“双碳”号召、有效担责的积极作为。调研中我们看到，一些优秀企业通过接入一定规模的光伏发电设备、太阳能热水器等方式，实现绿色电力对传统电力的替代比例从10%到近30%不等，个别企业还应用了储冷罐等储能设备、热泵技术、余热回收技术，有效降低了企业碳排放。

绿色再生能源的恰当接入应该重点关注：“绿色能源的有效接入”和“绿色能源使用效率提升”两方面的工作。在绿色能源接入方面，光伏发电、太阳能热水器、空气源热泵、地源热泵等都是已经成熟的先进适用技术；在提高绿色能源使用效率方面，储冷罐等储能技术也是成熟的先进适用技术，电池储能也已经进入到应用推广阶段，企业可根据自身条件，结合实际需要适时选用。

碳公益碳交易的适时参与

通过碳公益换取碳配额，通过碳交易购买碳配额是汽车制造企业实现碳中和“最后一公里”的保底安排。从目前情况看，国内碳交易市场的建设刚刚起步，面向装备制造类企业的碳中和“强制性”要求，短期内不会出台。汽车制造企业的碳中和还有时间窗，这无疑为相关企业集中精力，立足于自身工作领域，强化自身的碳管理能力，有效提升碳排放水平创造了条件。

2021 年9 月全国绿电交易启动试点运行，首批交易电量79.35 亿千瓦时，减少二氧化碳排放607.18 万吨。绿电是指符合国家有关政策要求的风电、光伏等可再生能源发电企业上网电量。汽车整车制造企业应主动提升绿电应用比重，积极对接各地方电力交易中心、绿电发电企业以及全国各地绿电售电方，研究购买业务流程，评估工厂能源体量，打通购买渠道，购入具备“绿色电力消费证明”的电力，抵消企业用电碳排放。

对于企业而言，碳公益与碳交易何时参与，应立足于企业实际需要、自身能力条件和社会要求水平的综合考量。在市场机制建立完善后，积极参与；市场机制未建立时，可择机安排，适当选择。

结束语

基于汽车工业生产过程消耗能源、排放污染物的基本特点，决定了汽车制造必然会产生一部分“不得不排放”的CO2。仅靠“在自主责任范围内，做好自身工作”就能实现企业碳中和，是不可能的事情。采取“汽车产品的绿色低碳、生产制造能效的持续提升、绿色再生能源的恰当接入、碳公益碳交易的适时参与”四条途径综合作为，是实现企业碳中和的必然选择，也是汽车制造碳中和的基本逻辑。