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    碳中和目标下传统车企发展趋势分析

    时间：2023-03-24 10:50:07来源：百花范文网本文已影响人

    陈祖兴，莫贵文，聂昕

    （东风柳州汽车有限公司，广西 柳州 545000）

    习近平总书记于2020年9月在第75界联合国大会上提出了中国的碳“30·60”目标，并在多个场合作出了关于双碳目标愿景的重大宣示：中国将努力争取在2030年前实现二氧化碳排放达到峰值，并且在2060年前完成“碳中和”这一宏伟目标[1]。气候问题已经成为全球性的发展话题之一，碳中和则成为各个国家的任务和目标，中国、欧盟、美国、日本和韩国等相继发布了碳中和宣言。截至2020年，全国汽车保有量达到3.72亿辆，其中乘用车2.81亿辆，至2050年我国汽车保有量将保持增长态势，汽车作为全球碳排放的大户，成为每个国家“去碳”的重要板块，汽车能源体系“非碳化”和汽车产业体系“去碳化”更是发展重中之重。

    随着我国碳中和目标在汽车行业中的落实思路逐渐清晰，工信部也围绕着碳达峰、碳中和目标制定了汽车产业实施路线图，大力推动汽车电动化、网联化和智能化等并行发展[2]，致力于强化车企整车集成技术创新，由此可见，随着双碳目标政策的改变，传统车企的选型方向也逐渐清晰。

    在“双碳”目标下，约束传统车企加速转型的将不仅仅是双积分，还需要国家新能源政策的指引和支持。在指导车企转型中，欧盟国家已经走在前列。参照欧盟对汽车行业碳排放的监管，未来的中国汽车市场，碳排税以及碳排放超标罚款等更为严苛的政策将接踵而至。在欧盟国家中，目标在2023年前，评估建立统一的全生命周期碳排放评价和数据发送体系，到2025年实现乘用车和轻型商用车15%的减碳目标。欧盟法规对汽车碳排放有明确的要求，且处罚极为严重，在重罚政策之下，欧洲各大汽车品牌相继制订碳中和目标下的转型时间表。

    在欧洲车企中，戴姆勒公司碳中和目标是在2022年前所有欧洲工厂实现碳中和，大力发展新能源汽车，并逐步停止销售传统内燃机乘用车，到2039年旗下所有乘用车将实现碳中和。大众集团碳中和目标是到2025年实现汽车全生命周期温室气体排放总量比2015年减少30%，到2030年前推出约70款电动车，而到2050年，整个集团层面实现全面碳中和。宝马碳中和目标是通过技术改革创新，完成碳中和转型，通过产业链的合作伙伴之间相互协作，提供环保的产品和体验，共同制定科学性可持续发展目标，并且定期发布对目标的考核结果[3]。国外各大品牌车企中，宝马公司转型路线最为清晰，主要体现在4个方面，即在原材料采购、供应链方面中，宝马公司与供应商共同合作，到2030年力争减排20%；
    在制造生产方面，宝马公司在中国的工厂计划在2021年年底实现碳中和，并计划到2030年在生产流程减排80%；
    在车辆使用方面，宝马公司将加大电动化方面的发展，在车辆使用方面实现减排40%；
    在充电服务及回收方面，宝马公司计划2021年与特来电等共建36 万根公共充电柱，包括15 万个快速充电柱。

    除了戴姆勒、大众、宝马等欧洲车企，其他国家车企也相继在财报中明确了实现“碳中和”的目标计划。美国通用具体目标是，2040年之前，通过自身节能减排以及国家政策补偿和碳积分购买，实现全球产品和运营碳中和，达到零碳排放；
    作为新能源汽车中的佼佼者，特斯拉则是加大新能源汽车的研发力度，完善产品功能和服务，努力实现双碳目标。日系车企随着中、日碳排放目标及政策出台，也加速了减碳规划布局调整，加大电气化进程，最为显著的是在混动车和氢燃料车两个细分领域深耕的丰田汽车，在2019年宣布加快纯电动产品布局。据丰田公司透露，为应对中国双碳目标，以落实碳中和而做了初步方案。丰田公司将扩大电动化的车型，目标到2025年，电动化车辆（包括HEV）占总销量的50%；
    对于中国市场，丰田公司将输入30款以上电动化车辆，其中纯电动车型将达到10款以上。除了整车进口，丰田公司以更加开放的姿态与中国企业开展合作，扩大混合动力以及氢燃料电池系统的外销，比如丰田公司将为广汽集团提供混合动力系统，并尽早实现电动化车辆的核心零部件100%在华本地化生产。

    而我国传统车企中，东风、吉利、长城、比亚迪等国内主流车企，也陆续启动了“碳中和”的研究和战略布局。东风汽车在面向双碳目标下，是以“绿色东风2025”和“科技跃迁”作为两大战略目标共同推进，即从产品设计到生产制造等方面推动汽车全生命周期绿色化和全产业链节能减排，以纯电动、混动、氢能源等绿色低碳技术路线一同推进。一汽集团以用户“造型、品质、健康、体验、舒适、驾控、节能、安全”8个维度作为标准，以产品与技术的“电动化、智能网联化、驾乘体验化、安全健康化、节能降耗化”应对双碳目标而做战略性布局，以红旗品牌为主打，红旗产品的愿景是到2030年，除了极个别国家特殊车辆需求以外，实现全面电动化转型。广汽集团则紧抓电气化和智联化两个发展新机遇，致力实现到2025年全集团新能源车辆销量占比超25%。长安汽车以落实“香格里拉战略”，做长安电动化与数字化融合的先锋，以数字汽车为发展方向，围绕战略构建起产品、营销、技术及组织的一体化运营模式全面加快向智能低碳出行科技公司转型。全球拥有五大工程研发中心和五大造型设计中心的吉利汽车发布最新5年发展规划纲要，在“智能吉利2025”战略下，明确未来5年重点聚焦智能化，构建“一网三体系”全域智能。作为中国越野车先驱者之一的长城汽车，发布2025战略，并发布在全新战略下的四大战略新定位，重点通过打造电气化、智能化竞争力，在全球布局、研发投入、企业变革及用户运营四方面推进战略新定位。作为我国新能源汽车佼佼者之一的比亚迪汽车，以第四代DM-I 插混平台搭载自主研发的三款核心零部件：骁云混插专用发动机+混插专用刀片电池+EMH电混系统，有望实现对燃油车的替代，在面向双碳目标政策尤为轻松；
    再加上刀片电池作为核心，以及比亚迪是全球唯一具有IGBT生产能力的车企，也是一家拥有IGBT完整产业链的车企，足以成为传统汽车转向的楷模，而比亚迪供应链由封闭转向开放，助推了汽车行业加快完成双碳目标。

    如今的全球汽车产业正掀起一股变革转型的浪潮，汽车逐渐从交通工具向移动智能终端转变，客户群体也慢慢转变为用户群体，于是各个传统车企也在努力抓住时代潮流发展，加快脚步向“智能化、网联化、电动化、共享化”等新四化转型。随着汽车智能网联化的蓬勃发展，软件定义时代已全面渗透到汽车产业，虽然汽车作为软件的载体，汽车本体发展仍是传统车企重点关注对象，尤其是动力源方面。而如今在国家双碳目标下，以及不可再生的传统石油能源在不断地减少，未来的传统燃油车将会退出汽车行业的舞台，取而代之的是纯电动汽车以及绿色可再生新能源汽车。

    2.1 混合动力汽车方向

    在传统燃油车逐步被纯电动汽车和新能源汽车取代之际，汽车用户群体对续航里程的要求不断提高，发展混合动力汽车是中国传统车企向电气化汽车转型过渡无法绕过的技术路线，亦或说混合动力汽车是近阶段最符合我国国情的汽车发展技术路线。在“双碳”、双积分政策的共振下，传统车企不应仅仅聚焦于纯电路线，而是由多元化技术路线来解决方案，《节能与新能源汽车技术路线图2.0》更是将混合动力确定为乘用车动力源的核心发展路线之一。由国际应用案例显示，混合动力汽车的节能效果可达40%以上，且以城市工况节能效果更加明显，所以混合动力技术被定调为现有动力源最有效、最重要的节能技术。

    目前国内混合动力汽车市场在快速增长，但市场渗透率仍然较低，主要被用于出租车出行，家用化较少，所以日系混合动力汽车仍然处于垄断地位，国内车企除了比亚迪在混合动力汽车市场占有一定的份额，其他车企在混合动力市场尤不明显。在国内混动市场上，日系技术领先性明显，日系混合动力技术主要有3种方案：丰田THS、本田i-MMD 和日产e-POWER，其中本田混合动力技术混联构型扩展性较好，被广泛采用。混联构型领域中，DHT（专用混动变速器）被认为是重要的技术发展方向。随着日系车企对混合动力市场的培养，混动车低油耗、动力性和静音体验等优势得到市场认可，加上政策助推，自主品牌车企入局混合动力市场的动力增强。2020年下半年开始，长安、长城、吉利等自主品牌相继发布混动技术，自主品牌车企已经蓄势加码，多方案布局，努力攻破日系混合动力车型对市场的占领，技术方面越来越成熟，如自主品牌新一代混动技术普遍采用双电动机、多模式技术路径，且实现高度集成化，有利于提供更优的动力解决方案。目前自主品牌车企的混合动力车型正在快速投入市场，预计2022年车市将上演混动车对传统燃油车的替代，改写日系车企一方独大的格局。

    2.2 纯电动汽车方向

    纯电动汽车作为较理想的绿色出行代替工具，也因纯电动对环境有着深远的影响，在双碳目标下，是传统车企转型最容易接受的一种技术发展路线。随着新能源行业的发展，如今纯电动汽车迎来高速发展期，其中我国自主品牌在纯电动汽车层面的造诣更是如火纯青。但电池、电动机、电控作为纯电动汽车的核心部件，如同传统燃油车的心脏发动机，但很多传统车企并未掌握纯电动汽车的心脏，甚至完全依赖外部供应商，所以传统车企需掌握纯电动三电核心技术或多元化合作发展。在动力电池方面，虽然中国电池材料研究处于国际先进行列。但电池材料创新是厚积薄发的过程，是需要长期努力的。续航里程一直是纯电动汽车的硬伤所在，从磷酸铁锂电池到三元电池，车载电池能量密度大幅增加，续航里程增加了，但还不是特别高，电动汽车的能量密度需求仍然在不断地上升。所以纯电动化汽车进程需要组建专业团队开发或与电池供应商多元化合作，或成立合资公司，共同生产电池单体，根据不同车辆底盘结构来优化电池系统能量密度，使其容量更高，为未来电动车型提供电池系统，布局全新电池供应模块。在生产方面，同步加速电动化布局，改造工厂向完全电动化转型，增加电动汽车生产。在充电领域，需加快加强充电基础设施建设规划，并面向换电模式发展。

    2.3 氢能源汽车方向

    氢能源在汽车动力源上的使用目前还处在较低的水平，从工信部发布2021年1～6批《推荐目录》中获悉，燃料电池车型中，氢能源的使用主要分布在物流车、客车、重卡及环卫车等[4]。氢是绿色可再生能源，又可以燃烧，可替代传统石油能源，在碳中和目标下氢能源汽车是未来的主要发展路线，在汽车行业将大有所为。捷氢科技发布了新一代燃料电池产品，其电池能够涵盖乘用车到商用车整体的使用，推动了氢能源汽车的发展。而目前，氢能源动力在汽车领域中的应用主要作为氢燃料电池，通过与氧发生化学反应产生电能，给汽车提供动力来源。康明斯公司宣布开始对氢燃料内燃机开发的前瞻测试，旨在进一步探索氢能源动力的发展，因氢燃料发动机在排放中较为环保，在提升动力方面表现出巨大的潜力，该技术的突破将推动商用车的脱碳步伐。传统车企中也不缺乏氢动力开发，广汽集团自主研发的首款氢气发动机点火成功，标志着广汽氢能源发动机正式进入零碳排放的时代，氢能源发动机的成功研发，助推广汽开创氢能源汽车的新平台，广汽集团还将协调推进制氢-储氢-加氢产业链的布局，借助成熟的发动机产业链，氢气发动机有望快速推向市场，带动氢能应用基础设施的成熟，为燃料电池的规模化应用和产业链完全成熟提供基础，促进未来氢能源汽车的发展。氢能源汽车续航里程长，能量转换率高，燃料来源可再生，对环境的影响低于纯电动汽车和传统燃油车，成为汽车未来的主要发展路线。

    汽车节能技术对于双碳目标十分重要，探索双碳目标下的典型低碳节能技术，引领未来技术趋势。

    3.1 模块化滑板底盘发展趋势

    2002年通用公司首先提出滑板底盘概念，2012年特斯拉模块化底盘量产，2016年大众汽车推出MEB平台，2017年Canoo将电池和底盘合二为一，2020年现代汽车推出E-GMP平台，滑板底盘开发的优势在于容易实现平台化和集成度高利于降本及轻量化，是目前所有主机厂共同探索和追寻的研究开发新方向，滑板底盘发展时间轴线如图1所示。

    图1 滑板底盘发展时间轴线

    从通用公司发布的第三代电动车模块化平台，一体化底盘开始出现在汽车行业，并且成为每个车企深入研究的对象，也是未来电动车底盘的发展趋势。滑板底盘是一种新时代的非承载车身结构，把安装在底盘里面的转向模块、制动模块、三电模块、悬架模块等进行模块化布置并结合成为一体，一体化底盘平台可全面覆盖多级别车型，且上下装各部件可以自由组合，驱动多样化选择，结构极具灵感性，滑板底盘可根据不同车型的要求，变更相应模块，从而达到缩短开发周期的目的。滑板底盘的优点在于可以使上装部分空间最大化设计，可以带来多样化的空间利用布局，而且高度集成化的底盘设计可以减少测试的成本，缩短开发周期并通过模块化调整，从而适用于多元化车型，底盘一体化设计大大提高了底盘强度，提高底盘性能。但是随着底盘高度集成化，也提高了研发的难度，主要体现在集成化电子电器架构的研发难度，在生产方面也缺少此类产品的供应商，对传统车企现有体系产生一定的冲击，特别是对于定点供应商的选定。

    3.2 碳中和对传统发动机的要求

    随着石油能源的不断消耗，石油作为不可再生能源，未来将无油可用，探索未来新能源燃料发动机是碳中和目标下的可持续发展必经道路。发动机燃料的低碳化和零碳化是一个长期且漫长的道路，近中期的发动机低碳化技术主要是通过开发燃料低碳化和燃烧高效化来实现碳中和目标。燃料低碳化主要体现在以氢燃料为开发对象，生物质燃料、绿氨燃料、甲醇燃料等的共同开发，代替传统石油燃料，从源头上减少碳排放量；
    燃烧高效化则以提高空气压缩比为首要开发技术，汽油发动机拥有较大的热效率提升空间，尤其是混合动力专用发动机，由于有电动机的助力，混合动力对汽油机的动力性要求降低，因此混动专用汽油机可以采用高压缩比、超膨胀比循环等节能技术提升热效率，目前比亚迪、广汽、吉利、东风等企业都开发出了峰值有效热效率超过41%的混合动力专用发动机。在向电气化转型的道路上，发动机低碳化和零碳化是持续发展传统燃油车型的必经道路。

    双碳目标下汽车产业的发展，重点要关注产品技术低碳化、运行使用低碳化、制造过程低碳化及生产和上游能源低碳化等维度。其中智能网联技术能够在智能制造、绿色制造及优化现有交通系统方面做出较大的贡献。汽车产品技术低碳化近期手段应为提高燃料的燃烧率以及净化尾气，不断降低现有传统动力的碳排放量，而长期手段则是大力发展新能源汽车。运行使用低碳化主要存在两大方向，一方面通过完善新能源汽车的充换电配套设施，提高电动车用户的使用体验和普及率，另一方面是车企发力构建符合新时代需求的用户运营能力，搭建数字化运营体系，形成有效的用户低碳出行运营机制。通过数字化平台管理体系，提高生产效率可达到降本增效的效果，实现制造过程低碳化以及生产和上游能源低碳化，即在生产过程中，建立有效产品碳排放的计算规则和追踪管理系统，在车企展开产品生产全生命周期中，实现碳排放的数据可视化和可追溯化[5]。这样汽车用户可以了解到车辆使用背后的碳排放，使用户逐步形成绿色行为意识和低碳生活习惯。

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