新能源汽车真的更加低碳吗？

很多时候，电动车都以环保作为自身的卖点和向投资人争取投资的关键，力求符合ESG的评价标准以增强自身的投资优势，在环境、社会责任和公司治理三个层面上推进自身的发展。新能源汽车发展过程中受到的广泛关注离不开其大力宣传的环保理念，然而电动车的动力电池以及大量的铝制车身会在生产的过程中产生远超过汽油车原材料的二氧化碳，尽管在后续的使用环节能减少碳排放，但一辆电动汽车全生命周期产生的碳排放真的会比燃油车要低吗？很少有企业或投资人去深究这个问题，电动车是否真如同其诞生的初衷一样：实现比汽油车更少的碳排放。

1.1 Polestar2和XC40全生命周期碳排放对比

我们使用Polestar极星汽车所建立的衡量汽车全生命周期碳排放的方法：LCA（Life cycle assessment）来测算汽车的全生命周期碳排放量。这一方法通过使用区块链技术追踪汽车生产过程中的供应商、物流企业、用车的用户等多方主体，综合测算一辆汽车从生产最初钢材、铝等原材料到整车再到最后报废全流程产生的碳排放量。

极星汽车总部位于北欧，是沃尔沃旗下的清洁能源汽车子公司，近年来推出了两款纯电动车型（Polestar、Polestar2），并在今年发布了其第一个LCA测算案例：VolvoXC40 汽油版与Polestar 2的全生命周期碳排放情况比较。极星选择这两个汽车来进行对比主要由于以下两个因素：

（1）XC40汽油版与Polstar2均属于紧凑型SUV，车重相仿（Polestar2总重为2110KG，其中电池重量350KG，Volvo XC40车重1690KG），车辆运行过程需要的动力相近，有利于控制变量，减少无关因素（车型、车重等）的影响。

（2）极星为沃尔沃旗下子公司，双方能够获得供应商的生产信息从而借助区块链技术得到整个生产流程过程中产生的碳排放，数据可靠性能够得到保障。

Polestar2与XC60的对比属于目前汽车行业相对罕见的、能尽可能控制变量且数据可靠的案例，其他电动车企业或出于掩饰目的，或由于无法获得可靠数据，并没有发布类似的透明化研究。在电动车行业未来的发展过程中，各车企发展的目标应当是极星所引领的透明化，让企业提出的ESG能够经得起社会公众的检验，以下具体分析各阶段的碳排放情况。

1.1.1 能源界定

首先需要对汽车使用的能源进行界定，其中主要是对电力来源进行分析。目前，全球汽车使用的能源类形式多种多样，主流能源为电和石油，其中电又可以分为几类：1、风电；2、火电；3、核电；4、地热；5、光伏等等，不同类型的电在生产过程中的碳排放也截然不同，如风电不产生任何碳排放，而火电会产生大量的碳排放，如果电动车使用火电，实际上减排能力相对有限，使用风电则意味着在使用过程中碳排放为零。

在极星汽车的界定中，电力来源被划分为4大类：1、风电；2.全球电力组合（不同比例的各类发电方式）；3、欧洲EU28电力组合（相对全球电力组合更加低碳的组合，更多风电、地热潮汐等）；4、纯风电。Polestar2在未来的使用周期内使用不同的电力来源则意味着不同的LCA碳排放量。

1.1.2 生产流程的碳排放比较

1）原材料碳排放对比

图 1 Polestar 2 原材料碳排放相对占比

资料来源：Polestar极星汽车

Polestar 2作为纯电动车，为了保证续航，需要配备一定体量的锂电池，而锂电池生产过程中持续排放大量的二氧化碳，其占比和车身结构铝占比相同（29%），紧随其后的是保证车身强度的钢铁（17%），提升车辆电气化程度的电子元器件以及车内必要的高分子聚合物。

图2 XC40原材料碳排放相对占比

资料来源：Polestar极星汽车

XC40作为燃油车，不需要大块的锂电池模组储存动能，主要碳排放均来源于车身框架结构的钢铁和铝，两者占比同为34%，合计占比超过2/3。和电动车一样，其余的电子元器件、高分子聚合物等原材料排放量与Polestar2相差无几。
2）原材料碳排放绝对值对比

表 1 Polestar & XC40原材料CO2排放量（吨）

资料来源：Polestar极星汽车

Polestar2在生产阶段比燃油版XC40多排放3吨二氧化碳。锂电池模组是另外一个碳排放大户，排放量为7吨二氧化碳，接近汽油车生产的二分之一。而对于制造加工过程中的碳排放，汽油车和电动车没有太大区别，分别为2.1吨和2.2吨，总体而言，在生产阶段，XC40排放了更少的二氧化碳，在这一环节电动车看起来并不那么低碳环保。

图 3 Polestar-XC40 碳排放绝对值（吨）

资料来源：Polestar极星汽车

通过两者碳排放绝对值的对比发现，生产过程中碳排放产生差异的主要来源是Polestar2在铝电池模组过程中排放了接近5吨的二氧化碳，其他部分XC40碳排放大致与Polestar2相同或更高。从这一数据可以得出，电动车在生产过程中相较于燃油车产生超量的二氧化碳排放主要来源于锂电池这一部分。

3）消费者使用过程中的碳排放比较

这一方法在计量过程中将碳排放分为两个部分：1、电力发电后分发与石油开采后分发；2、从车内储能部分释放出来。在第一个部分中电力运输与石油开采运输均存在不同程度的碳排放。在第二个部分中，XC40内燃机在动能转化过程中会通过排气管排放二氧化碳，而Polestar2 电机直接使用电力则不会产生任何二氧化碳。

图 4 不同能源组合下使用过程碳排放（克/千米）

资料来源：Polestar极星汽车

如图所示，消费者使用过程中每公里的碳排放量随着能源的清洁程度不断降低，从最高的汽油205g/km降低到风电的2g/km。在整个生命周期中，假设XC40与Polestar2生命周期均为20万千米，最终四种能源组合下的碳排放分别为：41吨、23吨、15吨和0.4吨，数据直观的显示，如果将汽油车替换为电动车，使用阶段的碳排放至少能减少近一半的碳排放，如果电力清洁程度更高则意味着更少的碳排放量。

4）车辆报废过程中的碳排放比较

根据对目前全球车辆报废的调查，报废车辆主要存在两种处理方式，一是将可以再利用的车身零件进行再回收利用，二是无法回收利用的零件则掩埋或焚烧。根据综合测算，两者在最终的报废处理阶段分别为Polestar2（0.5吨），XC40（0.6吨）。

两者在这一阶段的碳排放大致相同，不存在较大的差异，均低于1吨碳排放量。

1.1.3 全生命周期碳排放结论

从以上各生命阶段的碳排放可以看出，燃油车碳排放低于电动车的阶段主要集中在生产阶段，由于其不需要锂电池导致其碳排放量大量（10吨左右）低于电动车。但在之后的使用环节，电动车则在持续追平其与汽油车的差距并在达到一定公里数后实现反超，最终实现真正的低碳节能。从分析中可知，讨论电动车和汽油车谁更低碳最关键的变量是行驶里程。

如图所示，根据测算，Polestar2如果想达到XC40同等的碳放，在使用全球能源组合时，需要行驶至少112000KM，在此之后，真正实现减排，碳排放低于XC40；同理，使用欧洲能源组合则需要78000KM。风电由于使用阶段的碳排放更少，能够更快的追平碳排放，在50000KM时即能超越XC40，在之后的生命周期排放更少的二氧化碳。

表 2 不同电力组合下Polestar2与XC40相同碳排放所需里程

资料来源：Polestar极星汽车

根据VOLVO和POLESTAR的例子我们可知，电动车和汽油车碳排放存在不同的阶段，在生产阶段，电动车会排放更多的二氧化碳，但最终会在使用阶段追平汽油车的碳排放。在相同的里程排放更少的二氧化碳，这一平衡点的到来取决于电力的来源：是更为清洁的风电还是传统的化石能源发电。

根据中国汽车技术研究公司的研究数据[[i]]显示，2016年中国的汽车平均行驶里程为13000-13500公里，而且近几年逐渐下降。乘用车参考使用年限为8-15年，取平均年限11.5年为生命周期，根据这一假设可得出每辆汽车平均的行驶里程为150000KM。根据上述分析，平均行驶里程150000KM的情况下，电动车拥有比汽油车更少的碳排放，从这一假设来看，电动车在全生命周期下确实拥有比汽油车更少的碳排放。

1.2 数据交叉佐证

沃尔沃与极星汽车这一案例或许过于极端，作为北欧清洁能源的领导品牌，在降低碳排放方面毋庸置疑走在行业的前沿。目前行业整体的现状如何，尤其是近年来中国的汽车行业碳排放现状如何，极星汽车的案例结论是否适合中国汽车的碳排放情况，这些还未可知。为了验证极星汽车数据的可靠性，我们选择中汽数据有限公司的数据使用LCA方法测算国内各类型车辆的碳排放数据研究报告作为佐证。

1）计算方法

中汽数据的汽车生命周期碳排放计算相对更为精确，考虑了使用过程中的保养：更换蓄电池、轮胎保养、制冷剂等因素，其余数据则与极星汽车相似。

从电力方面来说，中汽数据采用的为中国2017年能源结构情况（目前约30%低碳或无碳清洁能源），这一能源结构和2017年全球能源结构类似，但相对更加清洁，碳排放量处于全球电力组合与欧洲电力组合之间。

2）车辆生产阶段

如图所示，下图为车辆周期碳排放核算最低的部分车型，碳排放介于31.6～34.2gCO2e/km，平均值为41.0gCO2e/km，所有车辆的碳排放介于31.6～56.1gCO2e/km，这些车辆在使用期内的排放差异不大，差异主要产生在原材料生产阶段，主要由于不同的车辆结构设计的不同而采取了不同的原材料，导致生产阶段二氧化碳排放的差异。

图 5 车辆周期碳排放燃油车核算最低的部分车型对比

资料来源：汽车工业节能与绿色发展评价中心

下图所示是电车中排放量最低的部分车型。电动车车辆周期碳排放区间介于42.9～65.5gCO2e/km，平均值为71.2gCO2e/km，而所有车型位于42.9～102.2 gCO2e/km，从数据上看，无论是区间最高值还是区间最低值或是平均值，均明显高于汽油车的生命周期，这一角度上佐证极星汽车的数据：在生产阶段，电动车相比于汽油车排放更多的二氧化碳，并没有实现减排的初衷。

图 6 车辆周期碳排放纯电动车核算最低的部分车型对比

资料来源：汽车工业节能与绿色发展评价中心

3）行驶使用阶段

为更加直观地展现这一过程中的碳排放，我们将生产阶段和使用阶段结合起来讨论不同能源组合下每公里的碳排放量。表 2 不同电力组合下Polestar2与XC40相同碳排放所需里程图 5 车辆周期碳排放燃油车核算最低的部分车型对比从燃料周期角度来看，两者也存在较大的差异。但这一部分则是电动车持续追平汽油车的碳排放。在燃料周期中，电动车的碳排放主要来源于电力的生产和运输（火电等其他化石能源会释放二氧化碳），电动车低碳TOP10的车型碳排放介于61.6～81.9gCO2e/km，平均值为86.9gCO2e/km，所有电动车车型介于61.6～133.4gCO2e/km。下图为TOP10电动车低碳榜。

图 7 燃料周期碳排放核算最低的部分车型对比

资料来源：汽车工业节能与绿色发展评价中心

对比电动车，燃油车在这一环节的碳排放量则是巨大的，各种车型的碳排放介于131.0～288.2 gCO2e/km，最低值最高值均远高于电动车，平均值为174.4 gCO2e/km，大致相当于电动车均值的两倍。而TOP10的车型也只能做到131.0～138.9 gCO2e/km，仍然高于绝大部分电动车排放的二氧化碳。

2 结论

根据上述极星汽车以及中国汽研的研究，我们可以得出以下结论：

第一、电动车的锂电池生产需要排放大量的二氧化碳，而绝大多数电动车在生产阶段相比传统燃油车会排放更多的二氧化碳，未来电动车减排的优化方向主要为减少锂电池生产过程碳排放，缩小其与燃油车的差距。

第二、汽车在后期使用阶段，绝大多数燃油车相比电动车二氧化碳排放量更多。我国目前的能源结构虽然仍以化石能源发电为主，但因电厂的转化率较高以及近年来清洁电力替代火力发电的趋势，即使核算发电过程中的碳排放，绝大多数电动车仍较汽油车减排效果更大。

第三、相比汽油车，电动车全生命周期是否实现更少碳排放取决于其行驶里程以及电力的来源，因每辆车、每种电力组合都意味着不同的碳排放。根据Polestar2（电动车）与Volvo XC40（汽油车）的案例分析，若在使用阶段全部使用风电，则在50000KM以后，Polestar2的碳排放持续低于汽油车Volvo XC40；若使用欧洲电力组合（相对较高的清洁电力占比）则在78000KM实现碳减排超越；若使用全球电力组合（清洁能源占比约30%），则在112000KM实现碳减排超越。

第四、在目前阶段，国内的电动车在全生命周期大多数都能够实现更低的碳排放。根据中国汽研的研究数据，我国目前车辆平均报废公里数为150000KM，远高于极星汽车案例中的112000KM，毫无疑问，哪怕是其他不同的汽车型号，绝大多数的电动车都能实现低于汽油车的全生命周期碳排放。

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本文为博雅团队《新能源汽车行业观察》研报中选段，如果有意阅读原文，请在后台与我们私信