綠色低碳是我國(guó)新時(shí)代產(chǎn)業(yè)發(fā)展的準(zhǔn)則,“碳達(dá)峰”“碳中和”也是我國(guó)新時(shí)代社會(huì)發(fā)展的重要目標(biāo),汽車產(chǎn)業(yè)屬于能源消耗大、資源消耗多、碳排放嚴(yán)峻的產(chǎn)業(yè),汽車制造企業(yè)如何實(shí)現(xiàn)綠色化、低碳化的可持續(xù)發(fā)展,是一次非常嚴(yán)峻的考驗(yàn)。本文結(jié)合汽車制造企業(yè)綠色低碳的轉(zhuǎn)型需求,分析了汽車制造企業(yè)的排放來(lái)源構(gòu)成、排放區(qū)域分布、實(shí)際排放特征等碳排放現(xiàn)狀,針對(duì)汽車制造行業(yè)特點(diǎn)總結(jié)了碳排放的具體減碳路徑,助力汽車制造企業(yè)早日實(shí)現(xiàn)雙碳目標(biāo)。
在全球一體化的背景下,積極應(yīng)對(duì)氣候變化、保證能源安全、維持綠色低碳發(fā)展、保持經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)已經(jīng)成為全球共識(shí)。2020 年中國(guó)向世界宣布“二氧化碳排放力爭(zhēng)2030 年前達(dá)到峰值,努力爭(zhēng)取2060 年前實(shí)現(xiàn)碳中和”。中國(guó)從頂層出發(fā),從全局著眼,先后發(fā)布了碳達(dá)峰行動(dòng)方案和實(shí)施方案,為實(shí)現(xiàn)雙碳目標(biāo)進(jìn)行了全面的頂層設(shè)計(jì),明確了發(fā)展方向。我國(guó)汽車產(chǎn)業(yè)規(guī)模和汽車市場(chǎng)均位居全球第一,汽車制造企業(yè)具有產(chǎn)業(yè)鏈長(zhǎng)、生產(chǎn)工藝復(fù)雜、能源消耗量大等特點(diǎn),因此部署好汽車制造企業(yè)的減碳降碳路徑有助于我國(guó)早日實(shí)現(xiàn)雙碳目標(biāo)。
汽車制造企業(yè)碳排放現(xiàn)狀
排放來(lái)源構(gòu)成
在整車制造的能源消耗直接碳排放、生產(chǎn)過(guò)程散逸碳排放、廢氣處理散逸碳排放三個(gè)直接碳排放的基本來(lái)源中(圖1),能源消耗的直接碳排放占比在99%左右,處于絕對(duì)主導(dǎo)地位。生產(chǎn)過(guò)程的散逸碳排放占比近1%,絕對(duì)值達(dá)到每年1000 多噸CO2 的水平;廢氣處理過(guò)程產(chǎn)生的散逸碳排放雖然占比不足1%,但絕對(duì)值也達(dá)到了每年50 噸左右CO2 的水平;后兩者碳排放的絕對(duì)量同樣可觀,不容忽視。
需要說(shuō)明的是,對(duì)于廢氣處理過(guò)程產(chǎn)生的散逸性碳排放,多數(shù)企業(yè)還沒有清晰地識(shí)別出來(lái)。此外,課題合作企業(yè)的環(huán)境保護(hù)能力較強(qiáng),以VOCs 為核心的廢氣產(chǎn)生量并不高。實(shí)際調(diào)研中,我們發(fā)現(xiàn)VOCs 實(shí)際處理量達(dá)到合作企業(yè)3至5倍水平的企業(yè)不在少數(shù),廢氣處理產(chǎn)生的散逸碳排放不應(yīng)忽視。
在能源消耗產(chǎn)生的碳排放中,電力消耗占比75%左右,處于主導(dǎo)地位,如圖2 所示。熱力消耗占比12%左右,天然氣消耗占比10%左右,汽柴油的消耗占比2%至3%。熱力消耗占比與天然氣消耗占比相當(dāng),汽油消耗主要是用于燃油車產(chǎn)品的初次加注。在電力替代的大背景下,燃?xì)馐紫缺惶娲目赡苄院芨?,熱力也存在被企業(yè)內(nèi)設(shè)裝備電力替代的可能,整車制造的電力節(jié)約是綠色低碳的重中之重
實(shí)際排放特征
在整車生產(chǎn)制造的實(shí)際過(guò)程中,企業(yè)碳排放總量和碳排放強(qiáng)度(單車碳排放量)存在明顯的時(shí)間波動(dòng)特征。圖6 是2019 ~2021 年企業(yè)碳排放總量與實(shí)際產(chǎn)量的月度變化曲線??梢猿醪娇闯觯浩髽I(yè)每月的碳排放總量與當(dāng)月的實(shí)際產(chǎn)量間有比較明顯的正相關(guān)關(guān)系。
為了進(jìn)一步識(shí)別影響波動(dòng)的主要因素,課題研究剔除了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)積累不完整(2019.1 至2019.6)和實(shí)際產(chǎn)量異常月份(2020.2,停產(chǎn)大修)的數(shù)據(jù),并采用碳排放強(qiáng)度代替碳排放總量,形成2020.3 至2021.12 二十個(gè)月間的該企業(yè)CO2 排放強(qiáng)度與實(shí)際產(chǎn)量的月度變化曲線。
從圖7 中曲線對(duì)比關(guān)系可以看出:企業(yè)實(shí)際產(chǎn)量的月度變化曲線與碳排放強(qiáng)度曲線(單位產(chǎn)品碳排放量)有著很好的負(fù)相關(guān)關(guān)系,其中,扣除采暖制冷能耗的碳排放強(qiáng)度曲線與實(shí)際產(chǎn)量曲線(兩條橙色曲線)幾乎是完美的鏡像關(guān)系。這說(shuō)明:企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的碳排放強(qiáng)度與實(shí)際產(chǎn)量之間具有強(qiáng)相關(guān)性,實(shí)際產(chǎn)量越高(產(chǎn)能釋放越充分),單位產(chǎn)品碳排放量(碳排放強(qiáng)度)越低。同時(shí)還可以看出: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,企業(yè)碳排放強(qiáng)度都會(huì)有明顯的增加(藍(lán)色曲線和其就近的橙色曲線相比),企業(yè)碳排放強(qiáng)度存在明顯的季節(jié)性因素影響。
通過(guò)上面的分析可以看出,產(chǎn)能釋放程度和季節(jié)性耗能影響,是正常生產(chǎn)情況下,影響整車制造企業(yè)實(shí)際碳排放水平的兩個(gè)基礎(chǔ)性的核心要素。
汽車制造企業(yè)的減碳路徑
汽車產(chǎn)品的綠色低碳
電力替代與氫能替代是目前汽車產(chǎn)品技術(shù)進(jìn)步的主要方向。近十年來(lái),中國(guó)新能源汽車的產(chǎn)業(yè)化先行先試,在政策支持、消費(fèi)激勵(lì)、企業(yè)作為等多方協(xié)同下,成效顯著。動(dòng)力電池、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、車載操作系統(tǒng)、車規(guī)級(jí)芯片等關(guān)鍵核心技術(shù)不斷突破,部分產(chǎn)品已經(jīng)形成了全球領(lǐng)先的市場(chǎng)能力。新能源汽車產(chǎn)銷量連續(xù)7 年位居世界第一,2021 年市場(chǎng)滲透率更是達(dá)到了13.4%,出現(xiàn)了全面市場(chǎng)化的拐點(diǎn)。在傳統(tǒng)燃油車節(jié)能領(lǐng)域,先進(jìn)動(dòng)力系統(tǒng)、高效傳動(dòng)系統(tǒng)、混合動(dòng)力以及輕量化、低阻化等關(guān)鍵共性技術(shù)進(jìn)步明顯。例如,典型燃油乘用車的平均油耗從2016 年的6.87L/100km 到2020 年的6.31L/100km,四年間下降了8.2%。
總體來(lái)看,以電力驅(qū)動(dòng)為主(主要集中在乘用車領(lǐng)域),氫能驅(qū)動(dòng)輔助(主要集中在長(zhǎng)途行駛的中重型商用車和特殊功能的專用車領(lǐng)域),并保留部分高能效燃油車(主要用于滿足有特殊需求的戰(zhàn)略性行業(yè)需要)很可能是今后一段時(shí)期綠色汽車產(chǎn)品技術(shù)進(jìn)步的基本方向。隨著國(guó)家新型電力系統(tǒng)的建設(shè)推進(jìn),綠色電力的市場(chǎng)供給會(huì)逐步釋放,未來(lái)汽車產(chǎn)品的綠色低碳,甚至近無(wú)碳化發(fā)展值得期待。
汽車制造的綠色低碳
汽車制造屬于工業(yè)領(lǐng)域范疇,具體來(lái)講,屬于工業(yè)領(lǐng)域中的裝備制造業(yè)細(xì)分領(lǐng)域。從汽車制造業(yè)整體情況看,中國(guó)汽車制造業(yè)的能源利用效率進(jìn)步明顯,單車能耗正在逐年降低。目前無(wú)論是單位產(chǎn)值能耗,還是單位增加值能耗均明顯好于全國(guó)工業(yè)的平均水平。與國(guó)際水平比較,在單車能耗、單車VOC 排放、單車碳排放等核心指標(biāo)方面,國(guó)內(nèi)優(yōu)秀企業(yè)與國(guó)際先進(jìn)水平的差距已經(jīng)明顯縮小,但先進(jìn)企業(yè)的數(shù)量占比不高,整體水平仍與世界先進(jìn)水平存在差距。
生產(chǎn)過(guò)程的能源利用效率(能效水平)和污染物(碳排放+非碳排放)排放水平是衡量汽車綠色制造能力的核心指標(biāo)。企業(yè)能效水平的提高可以有效帶動(dòng)碳排放水平的進(jìn)步,但是碳排放水平高并不一定意味著企業(yè)能效水平高,二者不是簡(jiǎn)單的正相關(guān)關(guān)系。例如,企業(yè)引入一定規(guī)模光伏發(fā)電、太陽(yáng)能熱水器等綠色能源后,碳排放水平會(huì)明顯降低,但生產(chǎn)能效水平并沒有提高。持續(xù)提高生產(chǎn)能效,降低污染物排放水平是汽車制造企業(yè)綠色低碳的基本責(zé)任與工作。
企業(yè)應(yīng)同時(shí)關(guān)注公用動(dòng)力工程和生產(chǎn)制造過(guò)程兩大核心領(lǐng)域的能效提升,圍繞著高能效裝備使用、綠色材料替代、低碳工藝重組、關(guān)鍵裝備工況優(yōu)化,以及余熱/余能回收利用等環(huán)節(jié)持續(xù)努力。企業(yè)調(diào)研中我們看到,許多優(yōu)秀企業(yè)每年都有十幾到幾十項(xiàng)甚至上百項(xiàng),規(guī)模大小不同,與綠色低碳能力進(jìn)步相關(guān)的技術(shù)改造與建設(shè)項(xiàng)目在實(shí)施,企業(yè)綠色低碳的能力進(jìn)步正在進(jìn)行中。
綠色再生能源的恰當(dāng)接入
國(guó)家新型電力與熱能系統(tǒng)正在建設(shè)中,在面向企業(yè)規(guī)?;枨蟮纳鐣?huì)供給形成之前,一些有條件、有能力的企業(yè),在做好自身工作的同時(shí),適時(shí)啟動(dòng)一些綠色再生能源的接入項(xiàng)目,無(wú)疑是響應(yīng)“雙碳”號(hào)召、有效擔(dān)責(zé)的積極作為。調(diào)研中我們看到,一些優(yōu)秀企業(yè)通過(guò)接入一定規(guī)模的光伏發(fā)電設(shè)備、太陽(yáng)能熱水器等方式,實(shí)現(xiàn)綠色電力對(duì)傳統(tǒng)電力的替代比例從10%到近30%不等,個(gè)別企業(yè)還應(yīng)用了儲(chǔ)冷罐等儲(chǔ)能設(shè)備、熱泵技術(shù)、余熱回收技術(shù),有效降低了企業(yè)碳排放。
綠色再生能源的恰當(dāng)接入應(yīng)該重點(diǎn)關(guān)注:“綠色能源的有效接入”和“綠色能源使用效率提升”兩方面的工作。在綠色能源接入方面,光伏發(fā)電、太陽(yáng)能熱水器、空氣源熱泵、地源熱泵等都是已經(jīng)成熟的先進(jìn)適用技術(shù);在提高綠色能源使用效率方面,儲(chǔ)冷罐等儲(chǔ)能技術(shù)也是成熟的先進(jìn)適用技術(shù),電池儲(chǔ)能也已經(jīng)進(jìn)入到應(yīng)用推廣階段,企業(yè)可根據(jù)自身?xiàng)l件,結(jié)合實(shí)際需要適時(shí)選用。
碳公益碳交易的適時(shí)參與
通過(guò)碳公益換取碳配額,通過(guò)碳交易購(gòu)買碳配額是汽車制造企業(yè)實(shí)現(xiàn)碳中和“最后一公里”的保底安排。從目前情況看,國(guó)內(nèi)碳交易市場(chǎng)的建設(shè)剛剛起步,面向裝備制造類企業(yè)的碳中和“強(qiáng)制性”要求,短期內(nèi)不會(huì)出臺(tái)。汽車制造企業(yè)的碳中和還有時(shí)間窗,這無(wú)疑為相關(guān)企業(yè)集中精力,立足于自身工作領(lǐng)域,強(qiáng)化自身的碳管理能力,有效提升碳排放水平創(chuàng)造了條件。
2021 年9 月全國(guó)綠電交易啟動(dòng)試點(diǎn)運(yùn)行,首批交易電量79.35 億千瓦時(shí),減少二氧化碳排放607.18 萬(wàn)噸。綠電是指符合國(guó)家有關(guān)政策要求的風(fēng)電、光伏等可再生能源發(fā)電企業(yè)上網(wǎng)電量。汽車整車制造企業(yè)應(yīng)主動(dòng)提升綠電應(yīng)用比重,積極對(duì)接各地方電力交易中心、綠電發(fā)電企業(yè)以及全國(guó)各地綠電售電方,研究購(gòu)買業(yè)務(wù)流程,評(píng)估工廠能源體量,打通購(gòu)買渠道,購(gòu)入具備“綠色電力消費(fèi)證明”的電力,抵消企業(yè)用電碳排放。
對(duì)于企業(yè)而言,碳公益與碳交易何時(shí)參與,應(yīng)立足于企業(yè)實(shí)際需要、自身能力條件和社會(huì)要求水平的綜合考量。在市場(chǎng)機(jī)制建立完善后,積極參與;市場(chǎng)機(jī)制未建立時(shí),可擇機(jī)安排,適當(dāng)選擇。
結(jié)束語(yǔ)
基于汽車工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程消耗能源、排放污染物的基本特點(diǎn),決定了汽車制造必然會(huì)產(chǎn)生一部分“不得不排放”的CO2。僅靠“在自主責(zé)任范圍內(nèi),做好自身工作”就能實(shí)現(xiàn)企業(yè)碳中和,是不可能的事情。采取“汽車產(chǎn)品的綠色低碳、生產(chǎn)制造能效的持續(xù)提升、綠色再生能源的恰當(dāng)接入、碳公益碳交易的適時(shí)參與”四條途徑綜合作為,是實(shí)現(xiàn)企業(yè)碳中和的必然選擇,也是汽車制造碳中和的基本邏輯。