清華大學在中國電動汽車生命周期碳減排的驅動因素解析方面取得進展

近日，清華大學環境學院張少君副教授團隊在中國電動汽車生命周期二氧化碳（CO2）減排的驅動因素解析方面取得進展。該研究系統更新了涵蓋車輛與燃料系統、上游電力、電池和關鍵金屬行業等多部門的生命周期碳排放數據庫，解析汽車全生命周期、全產業鏈技術進步和低碳發展對中國電動汽車生命周期二氧化碳（CO2）減排的協同貢獻。研究克服以往生命周期模擬大量依靠國外模型帶來的不確定性，大幅提升了生命周期碳排放評估的精細化程度。相關結論可為中國交通碳減排、汽車產業低碳發展和應對國際電池碳壁壘提供重要的方法和數據支撐。 本*文`內/容/來/自:中-國-碳^排-放“交|易^網-tan pai fang . c o m

隨著中國電力清潔化及電動汽車能耗降低，中國電動汽車在行駛階段由于電力使用導致的二氧化碳（CO2）排放已經取得并將持續實現大幅的削減。研究表明，純電動汽車相比傳統汽油車在燃料周期階段（又稱“從油井到車輪”，英文Well-to-Wheels，簡寫為WTW）的二氧化碳（CO2）排放削減比例從34%（2015年）增至57%（2020年），并有望達到69%（2030年）。另一方面，隨著電池技術的進步，尤其是能量密度的顯著提升，促成動力電池對應的二氧化碳（CO2）強度的顯著下降。2015年三元鋰電池的生命周期CO2平均排放強度為158kg?kWh-1，2020年下降至111kg?kWh-1，其中較為先進的電池已經實現了86kg?kWh-1，預計到2030年可實現58kg?kWh-1。磷酸鐵鋰電池生命周期二氧化碳（CO2）平均排放強度較三元鋰電池低30%～50%（圖1）。

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圖1.中國三元鋰電池（NCM）及磷酸鐵鋰電池（LFP）的生命周期CO2排放強度（kg?kWh-1）

隨著燃料周期二氧化碳（CO2）的快速減排，材料周期二氧化碳（CO2）減排的需求日益凸顯。搭載三元鋰電池的純電動汽車在2015、2020及2030年的全生命周期二氧化碳（CO2）排放強度分別為223、165及93g?km-1，相比于傳統汽油車削減23%、41%及53%；其中材料周期的占比分別為27%、38%及45%（圖2）。值得注意的是，在煤電比例較高的華北電網地區（2015年煤電比例高達80%），2015年純電動汽車生命周期二氧化碳（CO2）與燃油車已基本相當，2020年可實現生命周期二氧化碳（CO2）減排20%以上，表明電動汽車相對傳統汽油車碳減排優勢在逐漸放大。

圖2.2015、2020及2030年中國純電動汽車的全生命周期CO2排放強度

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研究詳細解析了各行業部門進步對中國純電動汽車的二氧化碳（CO2）減排的相對貢獻。以2020～2030年搭載三元鋰電池的純電動汽車為例（圖3），其二氧化碳（CO2）排放強度共減少了52g?km-1。其中，約40g?km-1得益于清潔電力的持續推廣（屆時煤電占比有望從當前的60%下降至36%），約11g?km-1得益于汽車電耗的下降及充電效率的提高，另外有12g?km-1歸功于動力電池性能的改善尤其是能力密度的提升。

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圖3.中國純電動汽車CO2減排的多行業部門驅動因素的貢獻 內/容/來/自:中-國-碳-排-放*交…易-網-tan pai fang . com

該研究成果5月16日以“中國純電動汽車減碳進程中的多部門驅動因素”（Multisectoral drivers of decarbonizing battery electric vehicles in China）為題發表于《美國國家科學院新刊》（PNAS Nexus）。

環境學院2018級博士生王放為論文的第一作者，張少君副教授為論文的通訊作者，吳燁教授對研究作出了重要貢獻。本研究得到了國家重點研發計劃和國家自然科學基金的支持。

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