汽車技術政策學科理論創新與實踐*

方海峰 丁振森 周怡博 劉金周

（中國汽車技術研究中心有限公司，天津300300）

主題詞：汽車技術政策 發展現狀 生命周期評價 創新實踐

1 引言

汽車技術政策是指國家制定的用以引導和促進汽車產業技術進步的政策總和，也是經濟政策和產業政策的重要依據，隨著汽車產業的轉型升級，節能與新能源汽車在打破傳統汽車動力系統架構束縛后衍生出多條技術路線，汽車技術政策的作用愈發重要。在此背景下，以節能與新能源汽車為重點研究對象，與技術經濟學、產業經濟學理論相關的汽車技術政策研究逐漸成為一門新興的綜合性交叉學科。

隨著新能源汽車產業的發展，“汽車技術政策”學科的作用凸顯，已支撐了多項技術政策的出臺。2007年，國家發展和改革委員會組織行業力量，啟動了《節能與新能源汽車技術政策研究》課題，對節能與新能源汽車技術的應用效果及發展前景開展專題研究，為制定汽車工業節能與新能源技術政策提供依據[1]。2012年，為落實國務院關于發展戰略性新興產業和加強節能減排工作的決策部署，加快培育和發展節能與新能源汽車產業，國務院制定《節能與新能源汽車產業發展規劃（2012-2020年）》（國發〔2012〕22號）[2]。2016年，為了聚焦新一輪科技和產業變革對汽車產業的深遠影響，識別未來發展方向，明晰發展路徑，工信部委托行業機構組織編制了《節能與新能源汽車技術路線圖》[3]，并于2020年發布了《節能與新能源汽車技術路線圖2.0》[4]。2020年，為推動新能源汽車產業高質量發展，加快建設汽車強國，工信部會同有關部門起草了《新能源汽車產業發展規劃（2021-2035年）》，并由國務院辦公廳印發[5]。

近年來，燃料電池汽車快速發展、車網融合加快試點、新能源汽車加快向智能化、網聯化推進，疊加雙碳目標的提出，汽車產業對資源、能源、環境影響的量化評估迫在眉睫。因此，當前的“汽車技術政策”學科以定性為主的方法已不能適應產業發展的需要。生命周期評價理論屬于環境科學與工程科學領域，將其應用于汽車領域的研究使其成為了汽車工程、管理科學、環境工程交叉學科研究理論，能夠客觀、定量的評估汽車產業對資源、能源和環境的影響。國內外學者利用生命周期評價（Life Cycle Assessment，LCA）理論對新能源汽車進行的研究已屢見不鮮。比如，Alberto Moro等將WTW的方法與LCA的方法混合使用評估電動汽車的GHG排放[6]；唐葆君等基于生命周期評價的方法，對北京市推廣的電動出租車、公交車、環衛車和租賃電動車的節能減排效應進行量化分析[7]。Ahmad Mayyas等運用生命周期的方法綜合評價了輕量化和電驅動化的能源消耗和環境影響[8]；陳軼嵩等利用LCA方法，對豐田普銳斯插電式混合動力汽車的資源、能源消耗和環境排放進行了分析[9]。Sara Evange?listi等提出了一種注重生產過程的燃料電池汽車綜合評價方法[10]；長安大學陳軼嵩等采用生命周期評價方法，對2020年質子交換膜燃料電池汽車的資源、能源消耗與環境排放情況進行了預測[11]。

綜上所述，現有“汽車技術政策”研究方法已不能適應汽車產業快速可持續發展的需要，亟需通過理論創新強化學科能力。生命周期評價理論是國際公認的“21世紀”最有效的環境管理工具，但目前仍處于學術研究階段，雖已在部分前瞻領域進行了較為深入的學術分析，但在汽車這一復雜領域，以支撐政策制定為導向的應用尚未發現。

本文將分析“汽車技術政策”學科的發展現狀，提取并總結適合我國“汽車技術政策”學科發展的有益經驗，研究將生命周期評價理論創新應用于“汽車技術政策”學科的可行性。研究結論一方面可為我國“汽車技術政策”學科的發展提供參考，另一方面為科學理論創新探索提供了借鑒。

2 “汽車技術政策”學科發展現狀

汽車技術政策是產業技術政策在汽車產業的具體化，主要包括指導類政策（節能與新能源汽車產業發展規劃、技術路線圖、科技發展戰略、重點專項實施方案指南、技術創新工程技術準則等）、組織類政策（汽車投資管理政策、汽車準入管理政策、動力電池管理政策、產業結構調整指導目錄、外商投資產業指導目錄等）和獎懲類政策（新能源汽車購置補貼政策、新能源汽車運營補貼政策、新能源汽車稅收優惠政策、充電基礎設施獎勵政策、雙積分政策等）。

2.1 研究領域不斷擴展

為滿足各種類型技術政策的制定需求，汽車技術政策學科的研究領域不斷擴展。比如，研究邊界由節能汽車、純電動汽車、插電式混合動力汽車、逐漸向增程式電動汽車、燃料電池汽車擴展，并逐漸將與之相關聯的電子、通信、能源、交通、材料領域納入研究邊界。如圖1所示。

圖1 重點研究領域

“汽車技術政策”學科通過對以上領域的深入研究，支撐完成了多項國家部委、地方政府和企業委托研究。

2.2 研究指標不斷完善

隨著新能源汽車產業的不斷發展，各種技術路線層出不窮，“汽車技術政策”學科緊密跟蹤各種技術路線的變化，深度并持續挖掘新能源汽車在各種技術路線下的關鍵指標（比如：燃料消耗量、最高車速、單位載質量、能量消耗量等），如圖2所示。

圖2 節能與新能源汽車重點技術指標

以對燃料電池汽車歷年補貼政策的技術門檻條件為例來分析，如表1所示。

表1 燃料電池汽車補貼政策技術指標條件

2.3 研究方法更加科學

面對研究領域的不斷擴展、研究指標的不斷完善，汽車技術政策學科日益重視定性分析方法與定量分析方法相結合，產業國際競爭力評價模型、企業競爭力評價模型等科學方法得到應用（如圖3、圖4）。

圖3 新能源汽車產業國際競爭力評價模型

圖4 新能源汽車企業競爭力評價模型

在汽車產業轉型升級大背景下，“汽車技術政策”學科也將由單一的汽車工程領域研究變為汽車工程、管理科學、環境工程交叉領域研究，研究內容與邊界將逐漸擴展，對資源、能源和環境的影響評估得到重視，汽車生命周期評價方法將成為“汽車技術政策”學科的有益補充。

2.4 研究成果不斷應用

在學科理論基礎上，建立了覆蓋新能源乘用車、客車、貨車和專用車在內的汽車技術指標體系和汽車技術指標數據庫，可實現對技術現狀和技術發展趨勢的判斷，并可以實現不同技術路線的技術經濟性對比，進而獲取未來不同技術路線的市場趨勢。以新能源乘用車為例，部分指標和體系如表2所示。

表2 不同動力類型乘用車主要技術指標

通過分析梳理新能源乘用車、客車、貨車和專用車的相關技術指標和數據，不斷推動研究成果在多項新能源汽車系列產業政策的制定中應用。

3 “汽車技術政策”學科創新理論

通過現狀分析可知，“汽車技術政策”學科是隨著汽車產業的發展逐漸完善的，在汽車產業日趨注重可持續發展的背景下，汽車生命周期評價作為汽車工程、管理科學、環境工程的交叉理論，將成為“汽車技術政策”學科的重要理論補充。

在ISO 14040標準中[12]，生命周期評價被劃分為4個相互聯系循環往復的過程：目標與范圍確定、清單分析、影響評價和結果解釋。隨后，我國2008年頒布的GB/T 24040標準也將這一基本理論框架納入其中[13]。LCA研究的實施步驟如圖5所示。

圖5 生命周期評價實施步驟

目標與范圍確定包括研究的目的及原因、涉及的應用領域，在目標下，確定系統邊界、說明數據來源。

清單分析是指通過全過程數據搜集和評價模型，對資源、能源、環境等進行量化評估的過程。

影響評價主要是依據量化結果評估產品生產使用到報廢回收全過程所消耗的資源、能源以及排放的其它物質對資源環境與人體健康等方面的影響程度。

汽車生命周期評價是一個系統的理論方法，具有研究邊界可柔性拓展、研究指標可按需調整等優點，與當前汽車產業的快速變革相適應，也有助于我國汽車產業達成雙碳目標的路徑探索。

4 “汽車技術政策”學科理論實踐

4.1 插電式混合動力汽車生命周期評價研究

本案例評價對象為某款經典型插電式混合動力汽車[9]，系統邊界限定為5個生命周期階段：

（1）原材料獲取階段；

（2）零部件制造階段；

（3）整車裝配階段；

（4）使用階段；

當一句話即便是在解歧和指派之后，其規約意義仍不能表達一個語義或概念上完整的真值條件命題時，理解話語就需要通過概念填充來產生完整的句子命題，這個過程稱作“補足”。如語語(4)。

（5）維修階段。

選取礦產資源消耗（ADP(e)）、化石能源消耗（ADP(f)）、全球變暖潛值（GWP）、酸化潛值（AP）、水體富營養化潛值（EP）、光化學煙霧潛值（POCP）和臭氧層損耗潛值（ODP）7項影響指標，通過GaBi軟件進行計算，評價結果如表3所示。

表3 某插電式混合動力汽車全生命周期環境影響特征化結果

由表3可知，插電式混合動力汽車原材料獲取階段礦產資源消耗最多，AP、EP環境影響最大；使用階段化石能源消耗最多，GWP、POCP環境影響最大。

4.2 純電動汽車生命周期評價研究

本案例評價對象為某典型純電動汽車動力系統[14]，系統邊界限定為原材料獲取階段，生產制造階段，動力系統運行使用階段，回收報廢階段和物流運輸階段，影響指標和計算軟件同4.1案例，評價結果如表4所示。

由表4可知，純電動汽車動力系統原材料獲取階段礦產資源和化石燃料消耗最多；使用階段GWP、AP、EP、POCP環境影響最大。

表4 某純電動汽車全生命周期環境影響特征化結果

4.3 燃料電池汽車生命周期評價研究

本案例評價對象為某款國外典型燃料電池乘用車[12]，其系統邊界及生命周期主要環節如圖6所示。影響指標和計算軟件同4.1案例，評價結果如表5所示。

圖6 系統邊界及燃料電池汽車生命周期主要環節

由表5可知，燃料電池汽車原材料獲取階段礦產資源消耗最多，AP、EP、POCP、ODP環境影響最大；使用階段化石能源消耗最多，GWP環境影響最大。

表5 2020年某燃料電池汽車全生命周期環境影響特征化結果

5 結論

近年來，生命周期評價的理論方法已經成為國際公認的量化評估資源、能源消耗和環境影響的工具，并逐漸在汽車產業得到廣泛應用，其對于汽車產業低碳發展及碳中和早期的探索具有指導意義，實踐證明了其在汽車產業應用的可行性。“十四五”是新能源汽車產業轉型升級的關鍵階段，也是完成雙碳目標的攻堅期，“汽車技術政策”學科將生命周期評價納入理論體系是可行的，也是急迫的。生命周期評價方法納入汽車技術政策學科后，結合實際技術政策應用，進行理論創新將是重要研究方向。