汽车产业低碳化评价指标体系
【精彩语句】
“控制汽车产业的能源消耗总量、转变能源消费结构、推动新能源和可再生能源发展等,将是降低汽车产业碳排放的重要手段和措施。”
“汽车产业低碳化评价的7个一级指标分别代表产业低碳化、产品低碳化、能源低碳化、基础设施低碳化、出行低碳化、政策环境低碳化和文化低碳化。这7个一级指标之间相互关联、相互影响、相互制约,存在复杂交织的逻辑关系,其中既有短期因素,影响当前汽车产业低碳化情况,也有长期因素,影响未来汽车产业低碳化走向;既有需要国家担纲解决的问题,又有需要企业努力克服的困难,还有需要消费者改变来实现的目标,更有需要社会各方共同面对的挑战。”
“汽车产业低碳化发展是顺应全球低碳化发展趋势的必然选择。尤其对于中国而言,推动中国汽车产业低碳化,一方面能够支撑中国实现温室气体排放2030年达峰的目标;另一方面将会缓解中国对于石化资源的依赖,推动可再生能源的快速发展,有效改善中长期能源结构。”
【编者按】
当前,低碳发展已成为全球普遍共识和中国国家战略,而集大成的汽车产业在中国碳排放控制的艰巨任务中扮演着至关重要的角色。为此,结合中国工程院项目研究需要,赵福全教授带领团队从低碳化角度切入,对汽车产业可持续发展问题进行了系统研究和深度解剖,提炼出影响汽车产业低碳化的各个关键因素,厘清了各个要素之间的复杂逻辑关系,构建了汽车产业低碳化的多级评价指标体系,并通过量化评估与国际对比,识别出中国与世界汽车强国在低碳化方面的主要差距及根本原因,预测了未来中国汽车低碳化发展的时序进程。在此基础上,从国家、企业和消费者三个层面,提出了实现中国汽车产业低碳化目标的具体建议。
能源危机与温室气体排放是全人类面临的共同问题,发展低碳经济已成为世界各国未来发展的必然选择。同时,发展中国家和发达国家关于碳减排责任和义务分担的矛盾日益突出,低碳化已经由环境问题转变为经济问题和政治问题,增加了全球低碳化发展的难度。对于中国而言,一方面,作为发展中国家面临着发展经济必然带来的能源需求,很难选择牺牲经济来实现节能环保目标;另一方面,作为大国又理应承担起相应的减排责任。为此,中国政府做出了积极应对:2009年在哥本哈根会议上,中国承诺到2020年单位国内生产总值CO2排放比2005年下降40%~45%;2014年在中美气候变化联合声明中,中国承诺到2030年左右实现温室气体排放达峰,同时非化石能源占一次能源消费比重提高到20%左右;2015年在《巴黎协定》中,中国进一步承诺到2030年单位国内生产总值CO2排放比2005年下降60%~65%。而在2017年美国宣布退出《巴黎协定》后,中国充分展现出大国担当,表示将恪守承诺,继续积极推动国民经济低碳化发展。
汽车产业作为国民经济中的支柱产业,与国家整体的低碳化发展目标息息相关,因此实现汽车产业低碳化发展是国家和产业的战略选择。而控制汽车产业的能源消耗总量、转变能源消费结构、推动新能源和可再生能源发展等,将是降低汽车产业碳排放的重要手段和措施。
同时,汽车产业是高度复杂的系统工程,涉及面广、关联性强,且各种因素之间相互影响、彼此制约。不仅产业内部影响低碳化发展的环节众多,而且还有很多问题并非仅靠汽车产业自身就能解决,而是需要众多相关产业共同努力才能实现突破。有鉴于此,针对汽车产业低碳化发展建立完整的评价指标体系,系统梳理诸多纷繁因素,识别提炼出影响汽车低碳化的核心要素,明确汽车以及相关产业在低碳化进程中需要承担的责任和努力的方向,对未来中国汽车产业的可持续发展和制造业的转型升级具有重要参考价值和指导意义。
一 汽车产业低碳化评价指标体系
综合多方专家意见和文献调研情况,经过系统分析和研究,构建了汽车产业低碳化评价指标体系,以评估中国汽车产业低碳化发展的关键要素、当前现状及主要差距。该体系共包含7个一级指标、32个二级指标,其中定量指标与定性指标相互结合,可以较为合理地对一国汽车产业的低碳化发展水平进行综合评价和量化比较。
汽车产业低碳化的各项评价指标基于以下基本原则确定:
1)代表性。评价指标必须有效覆盖汽车产业及其相关的各个领域,充分代表汽车产业低碳化所需的各类关键要素。
2)独立性。评价指标必须能够代表汽车低碳化的某一方向或领域,且指标间不能相互替代,即应以尽可能少的指标来描述汽车产业低碳化发展程度。
3)指导性。通过对每项指标进行对比评价,可以有效识别中国汽车产业低碳化的差距和短板所在,从而为未来发展提供方向和路径指示。
下面以一级指标为例予以说明。7个一级指标分别代表产业低碳化、产品低碳化、能源低碳化、基础设施低碳化、出行低碳化、政策环境低碳化和文化低碳化七个方面,具体见表1.2。
表1.2 汽车产业低碳化评价指标体系(一级指标)
(续)
应当指出,这7个一级指标之间相互关联、相互影响、相互制约,存在复杂交织的逻辑关系,其中既有短期因素,影响当前汽车产业低碳化情况,也有长期因素,影响未来汽车产业低碳化走向;既有需要国家担纲解决的问题,又有需要企业努力克服的困难,还有需要消费者改变来实现的目标,更有需要社会各方共同面对的挑战。图1.5显示了7个一级指标之间的内在逻辑关系:产业低碳化是其他各项低碳化的基础,产品低碳化、能源低碳化、基础设施低碳化和出行低碳化是各环节低碳化的具体表现,而政策环境低碳化和文化低碳化决定了整个社会低碳化的发展趋势和氛围。例如节能与新能源汽车的发展,一方面需要国家政策积极引导,对企业产品的油耗标准和新能源汽车占比提出强制性要求,并进行有效监管;另一方面,需要汽车企业积极推动节能与新能源汽车技术进步,以满足政府法规、优化产品结构,为消费者提供更多低碳产品选项。又如,电动汽车的发展也对电能清洁化提出了要求,同时电池的储能特性又为解决电能在时间和空间上的分布不均衡提供了全新可能。再如,基础设施低碳化与出行低碳化息息相关,直接影响消费者的购买选择和出行选择等。也就是说,每一个一级指标都对汽车产业低碳化极为关键,任何指标的差距都会对其他指标构成制约,进而影响汽车产业低碳化的整体水平。
图1.5 一级指标之间的相互关系
二 基于指标评价体系的各国汽车产业低碳化评价
基于上述汽车产业低碳化评价指标体系,本文对德国、美国、日本、法国、意大利、英国、韩国、中国8个国家的汽车产业低碳化发展水平进行了综合评价。其中,定量指标根据搜集到的数据直接进行评分,定性指标根据专家评价转换确定量化分值,各级指标均以10分制衡量。同时结合专家意见,采用特征向量法确定了各级指标的权重矩阵。评价结果如图1.6所示。
从图1.6中可以看到,日本、德国的得分在8分以上,处于汽车产业低碳化发展的第一阵营;法国、意大利、英国、韩国、美国的得分为7~8分,处于汽车产业低碳化发展的第二阵营;中国的得分在7分以下,处于汽车产业低碳化发展的第三阵营。显然,中国汽车产业低碳化发展水平与日、德等汽车强国相比还存在较大差距。
图1.6 各国汽车产业低碳化发展水平评价结果
三 各国汽车产业低碳化发展状况分析
1.产业低碳化方面
日本和德国位于第一阵营,美国、法国、意大利、韩国、英国位于第二阵营,中国位于第三阵营。尤其是日本,一直大力推广节能汽车的发展,智能制造设备应用范围广,资源综合利用效果好,车辆回收处理水平高,在车辆生命周期的各个环节都处于绝对优势。中国汽车产业发展起步较晚,技术成熟度不高,加之中国制造业整体大而不强、基础较弱,影响了汽车产业低碳化发展水平。
2.产品低碳化方面
日本位于第一阵营,其他国家位于第二阵营。由于汽车是市场自由流通产品,所以各国在产品低碳化方面相对差异不大。不过日本提倡发展小型汽车,特别是大力推广具有特色的微型汽车(K-car),市场结构明显更优。而美国消费者购买习惯偏向大型化,导致产品低碳化情况略差。相比之下,中国汽车产业是在短期内快速发展起来的,车辆总体上较新,低碳性能相对更好,因此在产品低碳化方面大致处于平均水平。
3.能源低碳化方面
日本仍然处于第一阵营,中国处于第三阵营,其他国家处于第二阵营。日本受地理条件所限,能源资源匮乏,因此一方面高度重视节能技术;另一方面大力发展核电,使其能源结构优于其他国家。欧洲国家也很重视绿色发展,大力推广可再生能源,其能源结构也处于较为优良的状态。中国的石油对外依赖度不断提高,且本国开采部分因技术、工艺等相对落后,能耗较大;同时,中国能源结构以煤电为主,虽然正在逐步向非化石能源发电转型,但在短时间内难以实现根本性转变。因此,中国的能源低碳化水平在各国中最低。
4.基础设施低碳化方面
日本、法国、德国和美国处于第一阵营,其他国家处于第二阵营。相对而言,日本、法国和德国的公共交通基础设施较为完善,美国和法国公路基础设施建设较为完善,德国充电基础设施建设较为完善。而中国虽然近年来基础设施发展速度很快,但由于基础薄弱,总体上仍较其他国家存在一定差距;而且中国人口众多,出行需求巨大,对基础设施的需求也远非其他国家可比。
5.出行低碳化方面
日本处于第一阵营,其他国家处于第二阵营,其中美国落后于其他国家。日本对低碳出行的宣传和执行力度都较大,整个交通系统低碳化程度较高。美国受地理环境和文化影响,公共交通相对不发达,且国民更喜欢驾车出行,导致美国出行低碳化落后于其他国家。中国目前还处于交通需求不断增长阶段,一线城市受路权管制政策、道路拥堵情况等因素影响,公共交通分担率维持在相对较高的水平;二三线城市受经济发展水平制约,私家车保有量相对较低,但增长速度相当可观,预计未来交通系统结构将持续变化并直接影响出行碳排放情况。
6.政策环境低碳化方面
美国和日本处于第一阵营,其他国家处于第二阵营。美国加州的汽车碳排放控制法规长期走在全球前列,同时无论是电动汽车还是充电基础设施的推广都得到了政府的支持。日本虽然对电动汽车的直接推广政策不多,但其节能汽车技术、低碳能源和公共交通的推动政策都很到位。中国目前也在积极推动节能与新能源汽车的发展,特别是在新能源汽车推广方面,显示出引领全球政策的态势,同时路权管理也逐渐成为促进低碳化的有效政策手段。
7.文化低碳化方面
日本、德国、法国和意大利处于第一阵营,韩国、英国、美国和中国处于第二阵营。消费者的意识主要影响汽车产品的市场结构和出行方式的选择,其改变需要持续的引导和宣传。目前,中国市场受家庭结构和消费心理影响,汽车产品偏向大型化发展,例如,SUV车型的市场份额持续扩大;但另一方面,在新能源汽车政策的推动下,中国车企相继加大了电动汽车的研发和推广力度。未来,如果消费者的选择能够倾向于电动化和小型化汽车,中国在文化低碳化方面有望显著改善。
四 中国汽车产业低碳化发展战略
1.中国汽车产业低碳化发展时序预测
通过与几大汽车强国的对比可知,目前中国汽车产业低碳化发展与世界先进水平仍有差距。不过在产品低碳化、出行低碳化和政策低碳化方面,中国的情况相对较好,与其他国家的差距较小,甚至优于部分国家。根据各项指标的评价分析与发展研判,结合中国汽车产业现状及未来趋势,我们对中国汽车产业实现低碳化发展的进程进行了时序预测,如图1.7所示。
2015—2020年,中国将努力实现由第三阵营跨入第二阵营,并于2020年后初步进入第二阵营。2020—2035年有望成为中国汽车产业低碳化发展的高速成长期,如果各方面措施到位,依托于制造业升级、能源结构转型以及新能源汽车快速普及,中国汽车产业将在此时段内实现由第二阵营向第一阵营的跨越,约在2030年前后抵达第一阵营的门槛,这与中国实现温室气体排放在2030年达峰的国际承诺相符。2035—2050年,中国汽车产业低碳化发展的提升速度将逐渐放缓,进入平稳增长阶段。这一时期中国将巩固自己在世界第一阵营中的地位,并逐渐发展成为汽车产业低碳化发展的引领国家。
图1.7 中国汽车产业低碳化发展进程的时序预测
总体而言,中国汽车产业的低碳化发展将经历先急后缓的过程。这是因为,前期迫于国内经济增长方式转变和国际政治责任的双重压力,中国必须在短时间内实现温室气体的快速减排;同时,中国汽车产业目前的低碳化水平较低,也相对容易实现较明显的减排效果。而到了后期,低碳化发展的优化空间将不断缩小,减碳技术和成本的挑战将持续增大,因此进步速度将逐步放缓。最终,中国汽车产业在低碳化发展方面将实现与世界先进国家同步甚至引领。
2.中国汽车产业低碳化发展战略
(1)国家行动
汽车产业低碳化发展是顺应全球低碳化发展趋势的必然选择。尤其对于中国而言,推动中国汽车产业低碳化,一方面能够支撑中国实现温室气体排放2030年达峰的目标;另一方面将会缓解中国对于石化资源的依赖,推动可再生能源的快速发展,有效改善中长期能源结构。
对于汽车产业,国家需要继续推动新能源汽车的快速发展,探索适合中国国情的新能源汽车类型,实现政策推动与经济手段驱动的有效结合,改善中国汽车市场的产品结构。同时,国家需要进一步完善汽车油耗法规、排放标准的立法与执法,以此倒逼先进节能技术和产品的快速导入。此外,国家还需要持续完善碳交易市场,使低碳发展逐步由政策驱动转向市场驱动,最终将汽车产业融入国家碳排放权的综合管理体系中。
对于基础设施,鉴于其建设成本高、投资回收周期长,国家必须以有效政策来推动其初期发展,要将基础设施的规划和布局纳入未来城市群发展的总体规划中。尤其要为新能源汽车和智能网联汽车的快速进步,提供相应基础设施的有力支撑,真正实现充电及智能网联基础设施与汽车产品升级的协同发展。在推进手段上,前期更需要政府的直接推动,随着汽车产品的逐步成熟,最终将转变为市场驱动发展。
对于能源产业,由于事关国家安全,且同样面临高投资、长周期的风险,所以必须由国家主导,统一规划,逐步改善国家能源安全状况并实现能源结构优化转型。为此,国家应做好战略布局并建设相应的政策体系,特别要重视电动汽车将移动能力与储能、供能能力有效结合的特性,这将为建设能源互联网、扩大储能容量和灵活性、实现电力再平衡,提供全新的解决方案。
对于产业协同,国家必须协调好汽车产业与能源、交通、装备等其他产业之间的关系,营造良好的协作氛围,致力于实现车辆全生命周期的节能减排。在此过程中,要有清晰的产业分工,明确汽车产业在节能减排过程中应负的责任,以及其他产业应该形成的能力。唯有相关产业各自完成自己的任务,同时彼此拉动和支撑,才能在汽车这样的集大成产业中真正实现突破,进而带动制造业整体乃至全社会的低碳化发展。
(2)企业行动
企业的核心目标是实现车辆产品全生命周期的低碳化,包括设计环节(如更多采用轻量化材料等)、制造环节(如大量使用节能设备等)、使用和服务环节(如提高后市场服务时效性等)以及车辆报废环节(如提高回收再利用率等)的全面努力。在产品方面,企业需要紧跟国家政策,一方面积极推动传统燃料汽车节能技术的发展;另一方面加大新能源汽车技术的研发及产业化投入,并站在提升汽车出行效率和降低公路交通系统碳排放的高度,加快发展智能网联汽车。在商业模式方面,企业应积极探索分时租赁等汽车共享模式创新,有效提高车辆的利用率并减少闲置资源带来的浪费。
(3)消费者行动
低碳化是全民工程,消费者作为汽车的购买者和使用者,直接决定了汽车市场的产品结构。为此,应积极引导消费者转变观念,形成崇尚绿色节约的普遍共识。在车辆使用方面,逐步改变消费者视汽车为财富、面子象征的消费意识,鼓励消费者更多选择小型、低碳的节能与新能源汽车,为节能减排做出贡献。在出行选择方面,引导消费者改变出行意识,优先选择公共交通和共享交通工具,同时降低日常非必要的出行频率和距离,以减少社会出行的整体碳排放。在能源利用方面,鼓励消费者利用电动汽车的储能特性,实现电力的错峰使用及“削峰填谷”,提升电网运行的综合效能。
(本文根据学术论文《中国低碳化评价指标体系研究》精编整理;原论文发表于《中国工程科学》2018年第1期,署名作者:赵福全、刘斐齐、刘宗巍、郝瀚)