碳達峰和碳中和的時代，純電動汽車要怎么發(fā)展？| 2022 ...

慧慧蘋果醬

前言導讀

從我國碳排放的情況來看，交通領域占我國碳排放比例約 10%，而道路交通又是交通運輸行業(yè)碳排放的大頭，所以汽車行業(yè)的低碳發(fā)展，對于落實「雙碳」戰(zhàn)略具有戰(zhàn)略意義。「雙碳」背景下，交通行業(yè)減碳壓力較大，現(xiàn)階段在全面推動汽車產業(yè)電動化轉型的同時，積極的研究除純電動、混合動力外更加清潔高效的能源技術解決方案也十分重要，比如氫燃料電池以及其他零碳燃料技術的研究，對于推進出行產業(yè)綠色低碳轉型有些前瞻性戰(zhàn)略意義。本期挑戰(zhàn)賽已接近尾聲，大家圍繞著以「低碳出行的秘密」為主題的圓桌展開深入探討與交流，電動汽車究竟是低碳還是高碳？碳達峰和碳中和的時代，純電動汽車要怎么發(fā)展？讓我們帶著問題一起來看看答主們思想碰撞后的獨到見解和共識。
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每周科普

科普一：碳達峰和碳中和的時代，純電動汽車要怎么發(fā)展？

科普導讀：碳達峰和碳中和的時代，純電動車迅猛的發(fā)展速度顯而易見，但是在被市場所看好和接受的同時也飽受著一些質疑：純電動車是否是真的低碳？還能否通過技術手段提升純電動車的能源利用效率使其更低碳一些？

15 年汽車行業(yè) + 高級技術主管的 @JackyQ 認為有三個方面的發(fā)展趨勢。

1.從電動汽車自身來說，減少制造碳排放，尤其是電芯的制造碳排放。
一般小型燃油車的制造碳排放為 6 噸左右（在歐洲電力清潔的區(qū)域，這個數(shù)值甚至可能會下降到 4 噸左右），但是其實你不用關心燃油車的制造碳排放數(shù)值，因為相同整車尺寸條件下，可以簡單的認為，純電動汽車除了電池之外的整車制造碳排放與燃油車相當，但是鋰電池的制造碳排放大約是  80kg  二氧化碳/kwh。你只要考慮鋰電池的額外制造碳排放如何通過行駛里程來稀釋。
（國內不同機構的計算結果略有不同，低的認為磷酸鐵鋰大概在 76-78kg 左右，高的認為在 85kg。我個人比較傾向于上海交通大學許敏教授團隊即將發(fā)布的全生命周期碳排放計算結果，目前還沒有發(fā)表。但是從行業(yè)發(fā)布平均數(shù)來說，我認為寫 80kg/kwh 是非常合理的）
2. 停止單車載電量的軍備競賽，通過技術實現(xiàn)以盡可能少的電池滿足用戶出行需求：
在碳排放管控的未來，在一個汽車平臺上布局過多的鋰電池是一個非常愚蠢和不負責任的行為。解決電動車充電焦慮的方法是改善充電過程，而不是一味的增加帶電量。
適應超高壓充電的充電站以及電動車充電與電池系統(tǒng)可以很好的解決這個問題。
3. 對于電動車的能耗來源：電力 來說，純電東汽車清潔化的最有效手段就是快速降低電網的碳排放。
它分為兩個方面：
1）主干電網的脫碳。 方法就是可再生電力技術的發(fā)展，未來主要是圍繞風能和光伏的利用。
2）是離線式電力系統(tǒng)，比較典型的是光儲充一體站。通過將充電站部署光伏+儲能，實現(xiàn)充電站的可再生電力的利用。

身為一名 10 年汽車研發(fā)工程師的 @小杰仔 給出的結論是「在碳達峰和碳中和的時代，未來是提高能源的利用率和減少污染排放的趨勢，純電動車的發(fā)展方向會將是電動車制動能量回收和電動車復合能量管理趨勢?！?br />

隨著當前逐漸枯竭的化石能源和日益嚴重的環(huán)境污染問題，各政府和汽車主機廠一直在尋找能源利用率高，而且污染排放少的發(fā)展方式，目前純電動汽車是公認的綠色清潔汽車，由于其功耗低、不產生尾氣排放、具備制動能量回收能力等優(yōu)點，當下是應對環(huán)境污染和能源危機的關鍵。但是仍需要將純電動汽車續(xù)駛的里程、動力性能、能量利用率的繼續(xù)增加。
在城市工況下電動車的加減速頻繁，傳統(tǒng)汽車因制動損失的能量占據總驅動能量的比例高達 50% 左右。早制動過程中，傳統(tǒng)汽車以摩擦產生熱的形式消耗制動的能量，它的能源利用率較低。再生制動是解決汽車制動能量回收問題的核心，在電動汽車制動過程中把汽車的部分動能轉換為電能儲存并循環(huán)利用，讓能源利用率提高，減少制動器的熱負荷和機械磨損，延長純電動汽車的續(xù)駛里程。
純電動汽車復合電源能量管理及再生制動的研究受到各大科研機構和汽車主機廠的關注，當下研究新能源汽車的關鍵技術。

科普二：電動汽車究竟是低碳還是高碳？

科普導讀：題主想要大家結合生產和使用過程來探討下。越充電，越耗能？生產過程碳排放更高？

汽車鹽究員 @張抗抗 提到「這個時候討論電動車低碳還是高碳，有點在 2022 年還在討論全球氣候是否變暖一樣。發(fā)知乎上，還有幾個人理你，但要在學術圈，幾乎沒人想搭理你了（研究碳排放計算是有意義的，但一心想證明發(fā)展電動車是高碳，恐怕沒人理你）。」

生產過程中的碳排放，：燃油車平均排放 10 噸、電動車平均排放 15 噸。多出的 5 噸碳排放，以 10kg/100km 來計算，相當于多跑了 5 萬公里。按全生命周期 20 萬公里（實際遠不止這個數(shù)字），相當于電動車的排放數(shù)值要再乘個 1.25 的系數(shù)。
以上計算，每一個環(huán)節(jié)的數(shù)據細節(jié)都可以仔細推敲。我列出上面這些數(shù)字，并不是說認同這些數(shù)字是最為正確的，而是想定性地把握一下宏觀數(shù)據，讓大家心中有一個粗略的概念：
1.在 70% 火電的背景下，電動車與燃油車的每公里碳排放在同一個數(shù)量級，電動車略低。
2.生產過程，電池多出的碳排放相當于多跑了 5 萬公里左右，也就是全生命周期的 25%，評價時乘個略大于 1、但肯定小于 1.5 的系數(shù)就可以 —— 這個數(shù)字，我見過有人說 10 萬公里，也有人說 1.8 萬公里，這應該是考慮了電池回收利用、電池生產過程中的減碳措施不同帶來的數(shù)字差異。

智能汽車愛好者 @大包子貍 覺得「否定新能源汽車的低碳話題的大多是兩個理由：1.電動汽車補能所用的電能更多來自于火電，而火電本身是碳排放的重點行業(yè)；2.制造電動汽車過程中，產生了很多污染，所以電動汽車生產并不環(huán)保。」那我們就來詳細看看這兩個觀點是否成立？

新能源汽車制造的時候是否產生了更多的污染？
首先，我們必須承認，就單車制造而言，新能源汽車的制造過程的碳排放超過了傳統(tǒng)的燃油汽車，制造一輛普通的燃油車大約會排放8噸的二氧化碳，而生產一輛電動汽車會排放大約 10.5 噸的二氧化碳，其中有大約4噸來自電池的生產制造，雖然還未下線，新能源電動汽車就已經比燃油車多 31% 的碳排放。
但是，我們要看到的一點是，這種集中制造的碳排放是可以集中處理的，對于環(huán)境的危害是有限的，而汽車的排放沒有辦法集中處理，即便整體的占比小，但是危害卻并不小，所以，電動汽車的降低碳排放是必然存在的。
其實包括上面的火電問題也是一樣，集中化的碳排放的處理難度遠遠小于分布式的碳排放，隨著技術的進步，實際上部分火電廠的碳排放已經可以做到遠遠低于以往冒著大黑煙的火電的概念。所以，使用新能源汽車一定是算低碳出行的。
不僅如此，新能源汽車在某些場景下還可以有效的和電網形成有序充電的互補格局，比如大多數(shù)家充樁用戶因為深夜電價便宜，會選擇預約深夜充電，在這個場景下，就很好的滿足了電網錯峰的需求，甚至部分大容量自帶放電功能的車輛在經濟情況下還可以通過儲能功能向家庭放電滿足日常需求，都是將來智慧新能源汽車的重要功能。

@車輛工程吧-DDML 認為「電動車是否低碳，主要看電廠對排放二氧化碳的處理，而電廠排放的二氧化碳更容易集中處理，總之電動車在節(jié)能減排上依舊由于燃油車，而這種節(jié)能減排并不只是電動本身?！?br />

1L 油產生 2.4 公斤二氧化碳，按照百公里 8L 計算，汽油車行駛 1 公里約排放 0.192Kg。
1Kg 煤可以發(fā) 3 度電，1 度電會產生 0.9Kg 二氧化碳（含碳量 90%），1 度電最少跑 5 公里
這碳排放量約  0.17Kg
對比之后的結果是 0.192Kg VS 0.17Kg ，我只能說差距不大
你以為這樣就完了？
我國火電站總發(fā)電效率的 72%，也就是最后結果是 0.192Kg VS 0.12Kg  為了降低碳排放增加能源安全，我國一直在發(fā)展清潔能源，而清潔能源包括水力、核能、風能、生物能、地熱能、太陽能等。
你以為這樣就完了？
新能源車在電量使用低谷時段充電占比是 53%，該時段用電量少容易發(fā)生電量浪費，按此計算只有 0.192Kg VS 0.053Kg。
對谷峰電情況電網采用的是「削峰填谷，調峰擴容」，而其具體做法如下：
1.蓄電池儲電，將點儲存到電池里，不過蓄電池的使用和維護要有一定成本，所以沒有什么突破性效果；
2.使用抽水儲能的方式，一個電站里面除了發(fā)電機還有電動機在谷電階段可以使用電動機抽到水壩里進行儲存；
3.壓縮空氣儲存電量，就是用多余的電力壓縮空氣，將其密封在高壓罐中，在上個世紀 70 年代的德國就已經使用。

科普三：電動汽車能減少污染但為什么人們卻普遍不愿接受？

科普導讀：電動汽車節(jié)能減排，減少空氣污染，但價格貴、續(xù)航能力差等等問題的存在,使人們普遍不愿接受，如何是好？

汽車鹽究員 @Will.liu 認為「實際還是有很多人覺得電動車是有問題的，而不僅僅說價格貴，續(xù)航能力低，或者不安全，而是從根本上來否定電動車?！?br />

比如汽油作為動力才是節(jié)能的。
燃油車的發(fā)動機效率雖然低，但是前期得到燃料的效率高。而純電車的電反而要經過眾多工序才能得到，雖然電機能量轉化率高，但整體反而更浪費。所以有些人是真的認為電動車的路線反而是不節(jié)能。
這里先說幾個名詞，WTT/TTW/WTW。
WTT:Well To Tank
能源從產地開采出來，經過生產轉成汽車所需，輸送到加油站或充電站，最后加注到油箱或者充入汽車蓄電池的過程。
TTW:Tank To Wheel
油箱/蓄電池里的能量經過內燃機/電機的轉化成機械能，驅動汽車的過程。
WTW:Well To Wheel
能源從產地開采出來，經過加工生成汽車所需，輸送到加油站/充電站，最后輸入到油箱/蓄電池，轉化成機械能驅動汽車的整個過程。
某權威機構研究的數(shù)據，汽油發(fā)動機乘用汽車的 WTT 效率是 85%，TTW效率是 17.9%，則汽油發(fā)動機乘用汽車WTW為兩者相乘，效率為 15.2%。
純電動汽車的WTT效率是 42%，TTW效率為 67%，得到純電動乘用車的 WTW 效率為 28.1%。
所以，從兩條能源獲取鏈來說，毫無疑問電動汽車的 WTW 要高效得多。而且這還是電動汽車相關產業(yè)鏈發(fā)展的初級階段，隨著進入中級階段（電動汽車滲透率超過 50%，多項電動技術改良、攻克、批量化成本下降，這如同燃油類汽車的發(fā)展），相信未來的電動汽車的能量轉換效率會再上一個新臺階，會遠遠超過燃油車的指標。

作為一名汽車產品經理的 @阿福說車 提到了知乎傳統(tǒng)：先問是不是，再問為什么，并且從「人們真的普遍不愿接受電動汽車？」、「人們買電動汽車，是因為它能減少污染嗎？」兩個問題入手給大家做了分析。

人們真的不愿意接受電動汽車嗎？那這兩年飛速增長的電動汽車都是賣給誰了？
2019 年全球電動汽車銷量與 2018 年差不多，但 2020 年增長了 38%，到了 2021 又翻了一倍，中國是增長的主要來源。2021 年中國銷售的電動汽車比 2020 年全球銷量（不包括中國）還要多！
再看今年。2022 年上半年，全球銷售電動汽車 420 萬輛，同比增長 63%，包括純電汽車（BEV）和插電式混動汽車（PHEV）。而僅僅在中國大陸市場，上半年交付電動汽車就達到了 240 萬輛，占所有乘用車銷量的 26%，對比去年，2021 年上半年比重只有 10%，占比翻了一倍還多！阿福手頭有一組最新的滲透率走勢數(shù)據，更能說明問題。按月統(tǒng)計的批發(fā)滲透率，在 4 月份達到巔峰，竟然接近了 30%！
零售端，7 月新能源車國內零售滲透率 26.7%，較 2021 年 7 月 14.8% 的滲透率提升 11.9 個百分點。7 月，自主品牌中的新能源車滲透率 50.7%；豪華車中的新能源車滲透率 8.7%；而主流合資品牌中的新能源車滲透率僅有 4.9%。
以上數(shù)據說明，在 2021-2022 這兩年間，越來越多的消費者愿意接受新能源車，并且這一大趨勢還將持續(xù)一段時間。新能源車的滲透率有望提升到 50%，甚至更高。

同樣身為汽車產品經理的 @小巾凡 覺得「『電動汽車能減少污染，但人們普遍不愿意接受』，這個問題就如同如極星 2 在上市初期主推的環(huán)保材質一樣，現(xiàn)如今就連官網傳播都做了調整，也如同蘋果用了『環(huán)?！贿@個概念取消了充電插頭一樣，大家都是不愿意接受的?！?br />

每個人心里都有本賬，很清楚地知道自己為什么付費買單，但又夾雜著情感的沖動。因為從認知心理學的角度來講，理性可以做分析，但決策需要靠感性最后的助力。
就比如說有些人買車只是為了代步，滿足基本的出行工具需求，所以便宜好用就行；有些人買車是為了更好的生活，擴大自己的出行半徑，所以要好開好用；有些人買車是為了商務出行，所以面子就很重要；有些人買車是為了給自己獎勵個大玩具，所以一定要新奇好玩……
所以從產品經理的角度來說，洞察用戶便是不僅僅觀察他做了什么，而是要了解他的動機，即出于什么原因，滿足什么訴求。
所以有些人不買電動車，多數(shù)還是因為續(xù)航里程焦慮、電池及三電擔憂、車輛保值等等，而有些人購買電動車，是因為造型、智能化、新奇好玩等等。這些信息，在網上搜索一些調研報告就都可以看得到。
但總的來說，真的能夠讓消費者為環(huán)保買單付費，基本上已經超越馬斯洛提出的基本生理需求和安全需求，進入到了尊重需求，甚至是自我實現(xiàn)，如果沒有辦法讓自己生活的更好，如果沒有辦法讓其意識到這是有助于其個人形象，又或者這是有些人的精神追求，都很難實現(xiàn)。

科普四：新能源汽車ECO節(jié)能模式真的節(jié)能嗎？

科普導讀：先問是不是能節(jié)能？如果是，那是通過什么樣的方式實現(xiàn)節(jié)能的呢？

身為車企資深工程師的 @天馬行空 給出的結論是「新能源汽車ECO節(jié)能模式也確實能節(jié)能」。

比如我之前開的某電車，有一個駕駛模式選擇，其中有節(jié)能，還有一個節(jié)能輔助功能，可以更進一步節(jié)能。
1.限制功率
ECO 模式下百公里加速會變慢， 原因是動力電池組在該模式中不會按照最大倍率放電，瞬間輸出的電流被限制了，因為最大倍率放電是效率非常低的工作模式。如果儀表盤有功率顯示的話，可以看一看 ECO 模式的最高功率，會比 SPORT 模式低一些。
2.加速踏板響應變慢
這一點和油車類似，電車 ECO 模式下，行車電腦也會降低對人為操作響應的靈敏性，比如同樣踩下 50% 加速踏板，SPORT 模式性能輸出 70%，而 ECO 模式性能輸出 30%，從而降低人的加速預期，讓駕駛員沒有超車的欲望，降低油耗。

3.強制制動能量回收
這一點是電車節(jié)能模式的殺手锏，油車是做不到的。一般電車的制動能量回收有不同力度，消費者日常使用往往習慣關閉or開低擋位，而打開節(jié)能模式，很有可能制動能量回收強度較高，最大減速度甚至達到 0.3G，幾乎覆蓋日常使用的所有減速工況，雖然主觀駕駛感受不好，但確實能省電。

作為某新能源汽車主機廠 Pack 主任工程師的 @峰哥兒 給出的結論「在絕大多數(shù)情況下，駕駛新能源汽車并且使用 ECO 節(jié)能模式是可以節(jié)能的。」

但凡事沒有絕對，這里當然也會有反例：比如同樣一段路程，你用 ECO 模式卻「激烈駕駛」，彈射起步、急加速、急剎車……那一定是沒有 SPORT 模式卻盡量勻速的「平穩(wěn)駕駛」節(jié)能的。
實現(xiàn)方式主要有兩方面：
1.緩和動力輸出
核心是駕駛員踩下電門踏板的深度與電驅系統(tǒng)輸出功率之間的函數(shù)關系，由車輛研發(fā)階段的大量測試標定來確定，并寫入電控軟件。
粗略打個比方，SPORT 模式，你剛踩下電門 1mm，電驅系統(tǒng) 0.01s 內立即提升輸出功率至 60kw，你能感受到車子猛地一下就往前竄。
ECO 模式下，你踩下電門 3mm，電驅系統(tǒng) 1s 內緩慢提升輸出功率至 60kw，直觀表現(xiàn)就是車子的動力輸出變「肉」了。
這種變化，無形中就緩和了動力輸出，讓加速度降低，避免了「暴沖」之后的急剎，也就相對更節(jié)能。（典型反例就是城市車流中酷炫的各類跑車，你可以看到他們不是在轟鳴彈射就是在剎車，當然，人家不在乎節(jié)能與否……）
2.動能回收
這個比較特殊，不同車廠對此的理解不一樣，對應的整車產品功能定義也不同。但絕大多數(shù)都是無論在什么駕駛模式下，動能回收可以選擇強、弱、無三檔。
核心是駕駛員松開電門踏板的深度與電驅系統(tǒng)動能回收功率之間的函數(shù)關系，也是由車輛研發(fā)階段的大量測試標定來確定，并寫入電控軟件的。
即車輛判斷出車主的減速意圖，切斷動力輸出，依靠車輛滑行慣性，電機轉動發(fā)電，回收能量。

科普五：國家大力發(fā)展電動車，但是電池使用五年之后效率大幅降低，而更換電池費用又過高，到時候又該怎么處理呢？

科普導讀：題主提到「就像手機一樣，電池用一陣以后續(xù)航大幅度下降，到時候二手車沒人買，換電池又要10萬?，自己留著一輛續(xù)航幾十公里的車？」

總是跨界答題的車廠秀才 @一片云 認為「儲能和梯次利用是主要手段，但粉碎性回收才真的賺錢?！?br />

「假設」電池可以被合法電池處理廠家回收，這里為什么要假設，后面第二部分再說。
電池回收后，通常要經過五個步驟：
1.預處理：拆解電池外殼
拆解電池外殼這一步基本上只有采用暴力絞拆。
理論上應該：

1）研究明白每一款電池的封裝裝配步驟
2）再制定反向拆解步驟

3）并依此定制設備和流水產線
4）回收不同材質的外殼
這就需要針對不同廠家的電池都得有一條產線，對產線設備和人員要求太高，不僅產線效率低，更關鍵的是太燒錢。
2.殘值檢測+放電
目前大部分動力電池使用壽命都在 5 年左右，這并不意味著整塊電池就完全不能用，這不過是大家作為消費者不愿意用一塊衰退到只剩 60% 標稱電量的電池而已。
動力電池是由許多電芯組成，而消耗過程每一個電芯并不是均勻的，有的壽命不足 50%，而有的在80%以上，這部分電芯還是可以用在其他地方的，比如你的小電瓶車，比如老頭樂電動車。
而要判斷哪些能用，哪些不能用，這個過程很關鍵，殘值檢測決定了未來梯度利用的場景。

@JackyQ 開篇提到「其實我看到有些答主列出了特斯拉的百萬公里級別超長里程不衰減案例。但是這畢竟是少數(shù)，當然同樣有很多大量的衰減案例，甚至因為 BMS 設計缺陷導致 3 年內過度衰減在北美引發(fā)召回的案例。所以關于電池衰減以及替換成本的問題是很多車主切實關切的問題，使用一段時間之后可用續(xù)航里程衰減，充放電性能下降也是切實在發(fā)生的案例?！?br />

其實回答這個問題可以分為三個方面：
1.選擇更好的電動汽車平臺和更好的電動車使用習慣。
總體來說，能量密度更高、熱管理做的更好、BMS 系統(tǒng)（SOC和SOH管理）做的更出色以及電池容量余量更多的電動汽車的電池衰減控制的表現(xiàn)會更好。其中尤其是熱管理和 BMS，鋰電池需要在一個合適的溫度范圍工作以及避免過充過放，在一般意義上，過度使用快充理論上也會帶來更快的衰減（盡管現(xiàn)在有很多企業(yè)在承諾全生命周期快充無衰減）。用戶使用也是如此，現(xiàn)在很多電動汽車可以提供在寒冷天氣提前打開車輛熱管理系統(tǒng)將電池包加熱，這樣用戶就可以避免在電池溫度較低的情況下進行性能輸出需求，這些都會對電池的衰減帶來不利的影響。此外你還可以通過在日常規(guī)劃性通勤的時候將充電上限進行主動控制（例如直沖到 80-85%），從而有效提高電池的壽命和減少衰減。
2. 電池的健康度評估或這殘值評估是個大工程，但是短期內沒有比較成熟的算法，未來主要圍繞車企自己的二手車平臺開展。
其實所謂電池健康度管理，就是所有電動汽車都裝有芯片，會將你的電池信息上傳到云端系統(tǒng)中，這個本身就是國家的強制要求。車企基于這個系統(tǒng)會增加更多的電池方面的監(jiān)控維度，比如說觀察充放電量、電壓和溫度等參數(shù)的長期趨勢，或者增加傳感器獲得更多的檢測維度。目前有些成熟的模型大概會長期監(jiān)控電芯的 7-10 個維度的參數(shù)，然后通過大數(shù)據和機器學習的辦法進行電池健康度的評價。
3. 電池回收可能會成為一條解決途徑，但是一方面它的前提是原材料價格持續(xù)高漲，另一方面CTC等技術會阻礙電池回收。
很多人提到電池回收，和大家簡單介紹一下目前電池回收的一個基本情況。我國目前廢舊鋰電池回收主要分為3個工藝：
機械法，就是粉碎處理；

火法冶金，就是靠熱處理分離；
濕法冶金，就是通過化學試劑濕法浸出；

本周的汽車知識科普先到這里，來都來了給個「贊同」再走唄，如果能再賞個「喜歡」的話就再好不過了，關注 @知乎汽車 獲取更多汽車知識，祝各位周末愉快～

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