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探索碳达峰、碳中和路径,汽车行业要怎么做?

2021-6-3 21:38 389 0
简介
去年底召开的中央经济工作会议提出了今年的八项重点任务,其中一项为:我国二氧化碳排放力争2030年前达到峰值,力争2060年前实现碳中和。此前,国家主席习近平在2020年12月12日召开的气候雄心峰会上宣布:到2030年, ...

探索碳达峰、碳中和路径,汽车行业要怎么做?

去年底召开的中央经济工作会议提出了今年的八项重点任务,其中一项为:我国二氧化碳排放力争2030年前达到峰值,力争2060年前实现碳中和。此前,国家主席习近平在2020年12月12日召开的气候雄心峰会上宣布:到2030年,中国单位国内生产总值二氧化碳排放将比2005年下降65%以上,非化石能源占一次能源消费比重将达到25%左右,风电、太阳能发电总装机容量将达到12亿千瓦以上。

这是中国对世界的承诺。但是,作为以煤炭为主要燃料的世界第一碳排放大国,我国要在10年内实现碳排放达峰、40年内实现碳中和目标的任务十分艰巨。如何兑现这两个庄严承诺?汽车行业在碳达峰、碳中和过程中处于什么地位,该承担多大责任,成为业内外关注和讨论的热点。

探索碳达峰、碳中和路径,汽车行业要怎么做?

增加非化石能源开发利用是必由之路

我国能源结构的特点是多煤、缺油、少气,且随着经济建设的快速发展呈现持续增长的态势。国务院新闻办发布的《新时代的中国能源发展》白皮书显示,初步核算,2019年,中国一次能源生产总量达39.7亿吨标准煤,其中煤炭仍是基础能源。虽然我国已成为世界第一能源生产大国,但也是世界第一碳排放大国。

在碳减排的路上,我国只有一条路可走——减少化石能源的使用,增加非化石能源的推广和应用。应该说,在这条道路上,我国近些年走得还比较快。

《新时代的中国能源发展》白皮书显示,通过全面开展燃煤电厂超低排放改造,我国煤炭清洁利用水平大幅提高,建成了全球最大的清洁煤电供应体系。能源利用效率显著提高,2012年至2019年,我国以能源消费年均2.8%的增长,支撑了国民经济年均7%的增长。在大力降低化石能源使用和清洁使用的同时,国家大力发展可再生能源,截至2019年底,中国约占全球可再生能源发电总装机量的30%,水电、风电、光伏发电、生物质发电装机容量均居世界首位。非化石能源占比的增加,使我国能源消费结构向清洁低碳加快转变。初步核算,2019年,煤炭消费占能源消费总量的比重降到57.7%,比2012年降低了10.8个百分点;天然气、水电、核电、风电等清洁能源消费量,占能源消费总量的比重上升为23.4%,比2012年提高8.9个百分点;非化石能源占能源消费总量比重达到15.3%,比2012年提高5.6个百分点。2019年碳排放强度比2005年下降48.1%,超过2020年碳排放强度比2005年下降40%~45%的目标,扭转了我国二氧化碳排放快速增长的局面。

我国在汽车电动化方面取得阶段性成果

2009年1月,“十城千辆节能与新能源汽车示范推广应用工程”开启了我国汽车电动化之路。2012年,国务院发布的《节能与新能源汽车产业发展规划(2012-2020年)》,确定了我国坚持纯电驱动战略取向,大力发展新能源汽车产业的国家战略。经过十余年的不懈努力,我国新能源汽车发展取得了巨大成就。据公安部数据,截至2020年底,我国新能源汽车保有量达492万辆,基本达到《节能与新能源汽车产业发展规划(2012-2020年)》制定的“到2020年,纯电动汽车和插电式混合动力汽车累计产销量超过500万辆”的产业化目标。另有数据显示,截至2020年底,全国共有电动汽车充电基础设施168万处,其中公共充电基础设施80.7万处,我国已建成世界最大规模的充电网络,有效促进了交通领域能效提高和能源消费结构优化。

中国在新能源汽车领域取得的突破,也推动了世界汽车产业的转型,欧美日等汽车产业强国都从驻足观望转向加速电动化。2020年,欧洲新能源乘用车销量为136.7万辆,超过中国成为全球最大的电动乘用车市场。

可再生能源、新能源汽车成助推经济发展两大新兴产业

改革开放40多年来,我国坚定不移地推进能源革命,能源生产和消费结构不断优化,基本形成煤、油、气、电、核、新能源和可再生能源多轮驱动的能源生产体系;能源利用效率显著提高,能源安全保障能力持续增强,为服务经济高质量发展、全面建成小康社会提供了重要支撑。

另一方面,我国新能源汽车产业技术水平显著提升、产业体系日趋完善、企业竞争力大幅增强。2015年以来,我国新能源汽车销量、保有量连续5年居世界首位,产业进入叠加交汇、融合发展的新阶段。汽车产品形态、交通出行模式、能源消费结构和社会运行方式正在发生深刻变革,为新能源汽车产业提供了前所未有的发展机遇。《节能与新能源汽车技术路线图(2.0版)》,进一步确定了汽车技术“低碳化、信息化、智能化”的发展方向,提出了我国汽车产业面向2035年发展的六大目标,第一条就是:汽车产业碳排放于2028年先于国家碳减排承诺提前达峰,2035年碳排放总量较峰值下降20%以上。

为什么汽车产业要承担碳减排、碳达峰的重任?

这正是国家提出汽车电动化战略的初衷。据当年参加新能源汽车产业发展政策制定的专家介绍,当时国家赋予新能源汽车三大任务:第一,解决我国石油对外依存度过高问题;第二,解决我国燃煤发电占比过大、大气污染严重问题;第三,解决我国汽车产业技术长期落后于人问题,实现弯道超车。《节能与新能源汽车技术路线图(2.0版)》提出,到2035年,新能源汽车市场占比超过50%,燃料电池汽车保有量达到100万辆,节能汽车全面实现混合动力化,汽车产业实现电动化转型的明确目标。这与《新能源汽车产业发展规划》(2021-2035年)的目标相一致。

如今,新能源和新能源汽车两大产业的兴起,为实现国家从以化石能源为主导,向以可再生能源为主导转型的目标,为解决碳减排创造了两大先决条件:上游有了以光电、风电为主的充足的可再生能源,下游有了可以大幅度消纳可再生能源的新能源汽车。可再生能源、新能源汽车已成为支撑我国国民经济发展的两大新兴产业。

可再生能源输送还是一道难题

上游有了可再生能源,下游有了新能源汽车。然而,在这上下游之间,还缺一座将两者联通起来的桥梁——如何将大漠戈壁中发出的电,跨越千山万水送到繁华都市中行驶的汽车上。当前,可再生能源发出的电能输送还是一道难解的题。

我国幅员辽阔,经济发展极不平衡,可再生能源发电多集中在西北边远地区,用电中心则位于中东部地区,能源供应者和使用者相距遥远。如果说路途遥远还可以通过架设高压输电网解决,但水、风、光发电,特别是风光电具有波动性大、间歇性强的先天缺陷,这给电网稳定运行带来极大风险,导致风电和光电上网难、输送难。

近年来,在加快清洁能源开发利用的同时,水电、风电、光伏发电出现送出难、消纳难问题。数据显示,2018年,“三弃”(弃水、弃风、弃光)电量共约1023亿千瓦时,超过同期三峡电站的发电量,其中新疆、甘肃和内蒙古三省区弃风、弃光电量占全国比重超90%;近两年,“三弃”问题有所缓解,不过2020年我国平均弃风率仍有3%、弃光率2%。为了降低弃电率,风电、光电装机量也受到严格控制。

如何解决发出的电被迫扔掉,国家严控装机规模、企业装机积极性下降的难题?在国内各产业中,纯电动汽车和氢燃料电池汽车可担此重任。作为从“十一五”起连续3个五年规划担任国家新能源汽车科技专项首席专家,中国科学院院士欧阳明高给新能源汽车下了一个新的定义:传统汽车只有一个交通工具的功能,而新能源汽车则是交通工具、储能装置和智能终端三位一体的产品。据此定义,新能源汽车又有了两大新功能:消纳可再生能源,储存上不了网的可再生能源。新能源汽车之所以有此能力,是因为其动力电池既可以当作发动机驱动汽车前进,又可以当作移动的“油箱”储存电能,必要时还可以将电能回馈给电网。

电池储能、风光电制氢可架“西电东送”之桥

《新能源汽车产业发展规划》(2021-2035年)提出,要促进新能源汽车与可再生能源高效协同,统筹新能源汽车能源利用与风力发电、光伏发电协同调度,提升可再生能源应用比例。可见,国家已从顶层设计层面将新能源与新能源汽车结成了“对子”。

“西电东送”工程是我国西部大开发战略的一项重要任务。然而这一工程主要解决的是水电的输送,为了平衡电网的不稳定性问题,我国又配建了一批燃煤电厂作为备用电源。这就形成了一对矛盾:一方面要减少煤电,多用可再生能源;另一方面,为了多用可再生能源,又要多用煤电。用燃煤电厂平衡电网显然不是最好的办法,储能电池才是更可行的办法。用储能电池在阳光充足、风力较大、丰水期发电高峰时,将电储存起来;在阳光不足、风力减弱、枯水期时,将电池中的电补充到电网上,就可以维持电网稳定运行。这个办法需要规模庞大、质量可靠、源源不断的电池供应,电动汽车可以承担此任。

随着汽车电动化成为趋势,国外有一种乐观估计:到2030年,全球纯电动汽车保有量将达到3000万~3500万辆;国内的估计是:按照2030年新能源汽车占比达到40%~50%的规划,届时我国新能源汽车保有量可能会超过1500万辆。如果2050年我国电动汽车保有量达到3亿辆,车上电池储存的总电量就将达到200亿度。而现在,中国每天消费的总电量正好是200亿度。也就是说,电动汽车既是用电大户,也是储能大户;既可以在需要时使用大量电能,也可以在需要时储存大量电能,并在必要时将电能反馈给电网,用以平衡电网、支持电网供电。

氢燃料电池则是消纳可再生能源的另一条途径,不依赖电网是其特点之一。它可以把电变成氢,通过车辆、管道等方式输送给用户;还可长期储存,既可以还原成电驱动汽车,也可以在电网需要时还原成电回馈给电网。也就是说,可再生能源变成氢,可以实现大规模用能和长周期的储能。所以欧阳明高认为,最终储能一要靠纯电动汽车的电池,二要靠燃料电池汽车的能源——氢能。

对此,发达国家和地区已经行动起来。美国提出,到2030年用氢达到1700万吨,约占总能耗的4%;到2050年用氢达到6300万吨,占总能耗的14%。欧盟发布的氢能战略计划显示,到2030年生产1000万吨绿氢。法国政府提出,到2030年生产无碳绿氢60万吨,相应减排二氧化碳600万吨。目前,欧美已经有14个国家制定了各自的能源发展规划。日本在福岛建立了一个光伏发电基地,用光伏取氢900吨,2020年已建成投产,是目前全球最大规模的制氢工厂。

中国电动汽车百人会理事长陈清泰曾说过,未来的汽车是存贮和消纳间歇性可再生能源的强大载体;是把绿色能源、智能电网、未来出行、新一代移动通信链接在一起的纽带,是智能交通、智慧城市的基本单元。


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