李骏：中国汽车低碳化工程科技初期的研究报告

大家上午好！刚才听了郭院士和钟院士两位的报告，一个国家的汽车工业有三个重大的驱动力：法律法规、政策、市场经济。刚才郭院士谈的是政策方面，轻量化是现在市场竞争的需要。我想从法律法规的方面再谈谈汽车未来的发展。

一个国家的汽车工业受到了法律法规的制约，或者说驱动，在过去几十年里头我们国家最强调的法规一直是排放，但是从今年开始又有了新的法规，那就是“油耗法规”。“油耗法规”的突然到来使我们的OEM压力非常巨大，在座的有来自OEM的，面对这项规定难免有点措手不及，因为没有搞清楚对应低碳的技术应该怎么布局。

所以我们有三个重要的问题需要回答：国家的油耗法规是怎么制定出来的？未来这个法规会如何发展？汽车工业应该怎么应对？我今天主要回答这三个问题。

所有这三个问题的主线就是低碳化，就是二氧化碳。为了回答这些非常难的问题，而且应该是站在国家的层面。大家知道工程院是我们国家工程科技的智库，我们在工程院立了一个项目，名称就叫“中国汽车低碳化系统工程研究”。这个系统工程研究分成五个子项目：第一，汽车低碳化国家战略；第二，汽车低碳化工程科技研究；第三，绿色制造；第四，低碳绿色能源；第五，低碳社会。因为整个的碳是在生产环节和生活环节的。今天我们的报告主要是中国汽车低碳化工程科技初期的研究报告。

这个报告主要由以下几部分组成：研究国际能源和碳排放的构成与核算，因为碳是一个国际问题，二氧化碳也是一个国际问题，而不是单独哪一个国家的问题；中国汽车工业碳排放的现状以及碳排放的科技与国际上的差距；要弄清楚到底给中国汽车工业分多少碳，因为国家未来是需要分碳的，整个制造环节是需要分碳的，到底应该给中国的汽车工业分多少碳，比例是多少；最后一个是全产业链下中国低碳化的技术路线应该怎么制定，我们认为一要建立汽车低碳化的生态模型，二要做一个评估的模型，三要制定一个详细的路线图。

我今天的内容分成四个部分：中国汽车低碳化发展需求、中国汽车低碳化发展技术分析、中国汽车低碳化发展技术路线、结束语。

我们刚才说了二氧化碳是一个全球问题，什么叫二氧化碳是全球问题？多年来全球已基本达成了两个共识，一个是全球的升温必须控制在2℃以内，只有在这样的情况下才能使我们的地球保持原来的生态，特别是一些低海拔的国家不会消失，全球不会遭遇更大规模的旱灾和洪灾。而且环境科学家也推论过如果升高到4℃地球就会遇到非常大的问题，许多国家会消失，所以目前地球的温升最高到2℃已经达成共识了。

产生温升最主要的是二氧化碳的排放，到目前为止环境科学家估计要达到2℃的温升，全球二氧化碳必须控制在3.2万亿吨的范畴。但是到目前为止，人类已经排放了2万亿吨，还剩1.2万亿吨，所以这个任务是非常艰巨的。这就是为什么由联合国制定的《巴黎气候公约》，到目前为止已经有175个国家成为缔约国，这个公约将在今年的11月4日生效。而我们国家的签字页显示了我们国家的两个承诺：第一，到2030年中国二氧化碳排放的总量不再增加；第二，单位GDP二氧化碳排放量相对2005年降低60%—65%。在这两个承诺下采取相应的行动，就会对汽车的二氧化碳排放产生巨大的影响。巨大的影响毫无疑问也是两个承诺的分解，一个是中国汽车工业到2030年排放的总量到底控制在多少范围内？另一个是中国的单车二氧化碳排放是多少？或者说社会平均排放量应该是多少？这两个都必须以法律的方式制定下来，这就是二氧化碳的法规。现在的问题很清楚了，这肯定是一个框架性的，不能够说有和无的问题，但关键的问题是这个法规怎么定。

看一看二氧化碳排放的压力有多大，这个曲线绿色的是美国，绿色的线是美国的二氧化碳排放，现在目前为止排放量最大的国家，当然中国的排放量也是比较大的。所以这也解释了为什么习近平主席和奥巴马总统达成了协议，都签署了巴黎协定。从这里就可以看出来美国和中国都是最大的碳排放国，但是有一个非常重要的差别，就是西方发达国家目前二氧化碳的排放都处于稳定状态，甚至是下降状态。而中国的二氧化碳属于急剧增加时期。有一个说法是“过去发达国家把二氧化碳都排了”，现在的问题是一共是3.2万亿吨，还剩1.2万亿吨，毕竟我们还得着眼未来。所以中国的二氧化碳排放压力是巨大的，因为在增长时期还要封顶，然后还要下降，这与国外的工业国家所处的二氧化碳控制，同样是控制二氧化碳，背景和难度是完全不同的。

我们再看看汽车，我们刚才说了二氧化碳排放跟整个生产制造业和国民经济是有关系的，一般来说在西方发达国家,跟汽车相关的公路交通对二氧化碳排放量大致占到整个国家二氧化碳排放的16%左右。我们统计下来美国稍微多一点，美国占28%，日本占16%，欧盟占25%。回到汽车，汽车跟二氧化碳排放相关的因素最大的就是使用环节，也就是说我们卖了车之后在市场上使用的环节。其次是材料制造环节，燃料制造环节，车辆制造环节和回收、保养，组成了整个汽车的二氧化碳。所以我们说汽车的二氧化碳应该放在二氧化碳全价值链上。我们今天的报告主要论证的是使用环节，通常所用的标题就是TTW，也就是从油箱到车轮，如果考虑到燃料的话就是WTW，从油井到车轮。下面还要进一步研究燃料制造环节、汽车制造环节、回收环节等跟汽车二氧化碳排放相关的全部环节。所以今天的报告主要是集中在TTW的使用环节。

再看一看中国，中国主要是因为煤电比例比较大，所以目前中国跟汽车相关的运输业在整个中国二氧化碳排放中占的比例不大。分解到汽车，现在研究的结果只占7%，跟刚才交通运输占15.9%，美国汽车占28%，和日本的16%，欧盟占25%相比，中国汽车目前在使用环节所占的二氧化碳的排放比例是比较低的。这听起来是个好事，但是对汽车业来说是个坏事。为什么这样说？我们国家承诺整个国家的二氧化碳到2030年是封顶，汽车就不能急剧的增加，另一个是单车的GDP降低。大家都想开车，车的产量在增加，二氧化碳的份额上哪找？所以从这个角度讲7%肯定是不够的，从这个图上可以看到中国汽车从今年来说，因为二氧化碳在世界上的统计都是隔一年的，到2013年汽车的二氧化碳（TTW）的排放量急剧增加。

我们就想知道到底允许我们汽车增加多少？我们就看一看国际上GDP的增加和汽车产量的增加是个什么关系，可以比较一下德国，德国的GDP在增加，但是汽车产量没有增加。而中国随着GDP的增加，汽车产量也在急剧的增加。我们通过关联度分析发现这样一个问题，就是人均GDP与人均的汽车保有量，也就是说千人用车量是呈线性关系的，即我们国家GDP增加必然会导致千人用车率增加，必然要导致汽车保有量增加，也就是说必然要导致汽车年产量的增加。

因此我们得出了这样的关系，就是随着人均GDP的提高人均用车量未来十年是增加的，目前预测模型人均GDP到8.4万元，到2025年中国的千人用车率会到227辆，2030年人均GDP到了11.1万元，千人用车率会增加到280辆。随着千人用车率的增加必然会导致中国的汽车保养量增加，汽车保养量的增加，我们预测到2020年会是三个亿，到2025年会是3.7个亿，到2030年会是4.3亿。如果是这样的人均保有量的话必须要造新车。也就是说目前我们预测到2020年是3000万辆，到2025年是3500万辆，到2030年是3800万辆。整个汽车产量就是用这样的模型推导出来的。

有了这些新车、老车，新车加老车就要排放二氧化碳，现在的问题就是怎么控制二氧化碳，新车要控制的更严，老车不能总是高二氧化碳排放。2030年在汽车工业我们把整个二氧化碳排放封顶，这样的话就需要我们去预测未来到底TTW的二氧化碳会是怎么样的，我们也观察了随着人均GDP的增加美国是什么样的情况。美国从1970年到2013年随着千人用车量的增加，二氧化碳的排放是增加的，增加的斜率很高的。日本从近年开始出现了掉头，日本高度重视轻量化技术，国家二氧化碳排放总量中的汽车占比是降低的。

所以我们就需要找到类似于日本这样的模型，因为我们承诺的是要降低，现在是2016年，我们只有三个节点，一个是2020年，第二个是2025年，第三个是2030年。这三个点得划出一个降低的曲线，应该怎么勾划呢？所以我们需要建立一个预测的模型。预测模型的输入就是人均GDP，包括人口的预测和千人用车量，另一个是二氧化碳的基本数据，把这样的条件输进去，想要预测的就是国家二氧化碳排放量中汽车二氧化碳的占比。我们需要找到这个占比，用这个占比来制定所谓的油耗法规，或者是二氧化碳法规，这样才科学。

影响二氧化碳占比其他的因素，包括其他行业的发展，特别是交通环境的变化，比如说清洁燃料，另一个是汽车开的频次，汽车产品的结构，A级车、B级车，还有汽车低碳化的技术水平，把这些因素统统考虑进去，构建一个模型，最后要找到全国二氧化碳排放量中的汽车二氧化碳排放量的占比。现在就是这样的任务。

这个模型已经建立完了，这个模型目前已经做出了一个预测，顶端的红线就叫控制线。也就是说中国未来随着人均保有量的增加、千人用车量的增加，预计到2030年是300辆左右，2030年二氧化碳必须下来。这样的话必须做一个控制曲线，就是目前所划的这样。我们把控制曲线也放在了国际的背景下，看一下其他国家的情况，像韩国、日本、德国、英国、美国，我们看到我们不能够像这些汽车国家或者这些西方国家那样发展了，那样发展是不会掉头的。从另一个角度来说习近平主席签的公约对中国来说是极具挑战性的，压力是巨大的，人均保有量增加，但是二氧化碳还要降低，这是非常具有挑战的。

我们把日本和美国的斜率放在一起，发现这个预测与日本的模型，刚才说斜率和掉头是非常相近的。所以从评价来看是比较合理的。按照这个模型预测，中国国家二氧化碳排放总量中汽车的占比最大不应该超过12%，刚才我说了是7%，自己内部先有个数，12%不是最后的数，但是我们需要讨论，需要研讨。下一步也请协会组织行业专家研讨这个数。

用这样的模型我们预计到2028年左右我们就会达到顶峰，到2030年的时候就会顺利的达到我们国家刚才的承诺。分析一下2020年百公里五升油不能再动了，2025年油耗怎么定？2030年的油耗怎么定？相应的占比2025年控制在11.5%，2030年控制在11.2%。对应的总量2030年要排11亿吨二氧化碳，到2025年还在增加，要增加到11.8亿吨。到2030年必须降下来，降到11.6亿吨。这样的话就可以推断对乘用车到2025年第五阶段油耗大致是92克/公里，到2030年大致是75克/公里。我们也在推断商用车，商用车是相对数，目前推断不是很准，但是压力很大，到2025年还要在目前的基础上降15%，到2030年降20%，压力是巨大的。

有了刚才法规的框架，下一步就要研究整车低碳化排放技术怎么办？我们做了方法论的研究，首先要分析中国乘用车的产品结构，按照中国的分类：紧凑型、中型、大型，按动力总成分类：内燃和新能源汽车。首先研究产品结构，然后要研究跟低碳化相关的技术，而且要把这个技术进行参数化的研究，把技术中最主要的一块动力总成拿出来，进行详细的研究，然后选技术方案和技术路线。

从产品结构来看中国的特点是这样的，我们统计目前市场上的车型，发现三厢和两厢紧凑型车，也就是A级以下的车市场占比是47.1%，另一个是SUV和MPV的紧凑型豪车，占35%。所以研究整个碳排放必须抓住这两个大头。为了好论述，我们先以47%的车进行低碳化技术参数分析。我们构建了参数化分析模型，横轴是车的质量，首先聚焦紧凑型的三厢车，跟碳排放相关的就是这样的线，目前是117克碳，和降碳的技术相关包括风阻、热效率等等。再把车型放上去，考虑到企业低碳技术能力，我们现在按照最低能力预测，这个企业必须具备低碳技术最低的水平。对于紧凑型三厢车来说，必须是达标的。这个时候中型车、大型车就不达标了，就就意味着中型车、大型车必须用新能源平衡，这就有非常高的成本代价。如果你要想紧凑型车达标，紧凑型车的尺寸是共识的，轻量化就必须做到1250公斤，风阻就必须做到0.29，滚阻系数就必须做到千分之八（8‰），发动机的热效率必须做到38%。关联参数就出来了。

同样我们可以分析三厢车在第五阶段油耗，我们认为五阶段油耗，企业最低低碳化技术能力也必须是紧凑型的三厢车达标。因为这个时候百公里92克碳/公里，这个时候这个车的轻量化控制在1200公斤，发动机的热效率必须是42%，中型和大型都不达标，都要用新能源，所以代价越来越大。如果新能源补贴退下去了，企业就要考虑用什么东西弥补这个亏损。

到了第六阶段形势就非常严重了，严重到什么程度？如果这个企业低碳能力不提升的话，紧凑型车也不能达标，因为这个时候是75克碳/公里，这个时候轻量化要做到1150公斤，风阻要做到0.24，发动机热效率要做到45%。这就到了一个很紧张的阶段了，所有这些都要有新能源，这个挑战就比较严峻了。

如果把整个二氧化碳法规和车型以及产量放在一个图上，蓝色的是三厢车（ICE），红色的是SUV，绿色的是三厢车的NEV，我们就会得出最低的分配，也就是说第四阶段油耗的时候ICE车型二氧化碳必须控制在123克，NEV必须控制在78克，第五阶段油耗ICE必须控制在99克，NEV必须控制在65克。到第六阶段ICE必须控制在87克，NEV必须控制在60克。

按照这样的模式我们就会得出来最后的分配，动力总成在第四阶段油耗的时候贡献度要占69%，NEV占12%。到时候第五阶段和第六阶段ICE的比例贡献度会下降，到最后会到只有28%，NEV的贡献度会增加。这样的话热效力就会出来。按照这样的热效率，按照碳的分类就需要把在各个时期碳排放的总量，ICE的车分多少，NEV的车分多少，NEV分出碳排放量，最后就会得出NEV的产量。按照碳总体的平衡达到法规来说，预测出在当前的第四阶段油耗的时候需要12.9%的NEV，在第五阶段油耗的时候需要20.6%的NEV，第六阶段需要44%的NEV。

最后说一下动力总成的技术路线。从两个方面来说，一个是ICE，一个是NEV。对于ICE来说是非常清楚的，热效率必须是38%,42%和45%。对应的技术和技术优先的分级都列在这里铃木，关键问题是这些技术怎么取舍。通过技术的组合进行技术路线的筛选，筛选的方式是科学的打分表，科学评分中要考虑到热效率，要考虑到TCO，要考虑到技术的模块化、产品的模块化，要考虑到创新性、技术的成熟度、生产成熟度等等。对A、B、C级车都有评价筛选，最后就会得出一个技术路线，而且在这样的技术路线下需要找到自己的技术平台、技术模块，使得整个低碳技术是连续性的。

对于新能源来说，考虑到我们国家电网给的电的含碳量，按照刚才已经分的新能源汽车的碳排放量任务是178、65和60。新能源需要考虑电池充满电的时候电的含碳量，课题组认为对新能源汽车来说必须考虑WTW。这样的话根据PHEV、EV、FCV的碳排放目标，可预测分配需要多少比例的PHEV，多少比例的EV，多少比例的FCV，然后分别对不同发展阶段的PHEV碳排放设定未来成本走势，再确定关键部件的技术指标以及关键技术，这样就可以选出用什么样的技术做HPEV。EV、FCV也是这样的过程。

未来我们的新能源汽车必须是一个商品经济，不再靠补贴，怎么能变成商品？一个是客户所能接受的成本增加，另一个是客户所期待的行驶里程，只有这两条线相交了，重叠区才是客户所能接受的商品。同时还要考虑到充电设施，在充电设施下一百公里行驶里程的空间控制在10分钟，在这样的选择下我们发现只有A级SUV以下的紧凑型车可能搞纯电动。对于A级SUV以上的大型车只有搞PHEV和燃料电池。目前估计从现在到2025年燃料电池是很贵的，恐怕我们只能搞PHEV，到2025年以后我们发现燃料电池和PHEV可以竞争了，而且有优势。因为碳的排放量更低，行驶里程更长，也取决于国家建加氢站，氢怎么生产。但是从技术上分析就是这样的图景。

最后有一个结束语，我们去研究汽车碳排放的工程科技需要在四个层面上考虑：一是国家层面上，要统筹各行业碳排放占比，我们是其中的一员，我们应该获得我们的份额，但是我们也不能太多的攫取份额。二是要综合评估新能源汽车对碳排放的影响，不能把它夸大了。比如说目前把新能源汽车扩大，从国家少拿碳排放份额了，你有能力就少一点份额，这不行。所以从这个道理上来说必须对新能源汽车也要考虑TTW，电也是有碳的，要实事求是。三是国家要出台大排量车的碳税补贴新能源，因为新能源毕竟还是处于发展时期，国家用什么方式来补，必须找到这个途径。特别是很多富人喜欢开大车，必须付出代价。刚才说要鼓励小型电动车，这个方面也是有道理的。

从社会层面必须提倡低碳消费和节约油耗的文化，必须是一个低碳的文化。因为我们整个的碳在两个环节：生活环节和生产环节，如果生活环节的排碳量多了，生产环节就没有碳排放的份额，没有碳排放的份额就意味着GDP不能增加。这就是过去我们国家为什么一直不愿意承诺《巴黎公约》，承诺了GDP的增加就受到影响。现在全世界都必须考虑温室效应，我们全世界的碳排放占19%。习近平主席做出了庄严的承诺，我们就必须把生活环境低碳化，把碳份额贡献给我们国家的GDP。道理就是这样，要宣传低碳的文化，特别是构建低碳社会，低碳生活体系。

在行业层面我们研究全生命周期碳排放的管理，光注重消费环节还不行，还有40%，通过新的技术，信息化、智能化来进一步的降低碳排放。要协同各界燃料制造业，有更多的低碳燃料。另外从企业界来说，要把ICE和新能源汽车很好的结合起来，企业要转型升级，成为一个低碳企业。

我的报告结束了。谢谢大家！