基于生命周期的新能源汽車碳足跡評價

何文韜，郝曉莉，陳 鳳

（東北財經大學 產業組織與企業組織研究中心，遼寧 大連 116025）

一、引 言

隨著氣候變化加劇、城市污染嚴重及化石燃料短缺等環境資源問題日益嚴峻，各國都在急切尋找一條替代傳統燃油汽車的技術路徑來減少使用化石資源，降低碳排放量。在此背景下，新能源汽車迎來發展機遇，一些國家已經為新能源汽車設定了未來目標，啟動了一系列市場推廣計劃。歐盟計劃到2030年將內燃機汽車數量減半，到2050年逐步從城市中淘汰。美國在《新能源汽車戰略規劃藍圖》中提出，計劃到2040年電動車數量達到2.5億輛，進而擺脫對進口石油的依賴。日本提出到2030年實現混動、純電動和插電式混合動力汽車銷售市場占比70%的目標。在《中華人民共和國國民經濟和社會發展第十四個五年規劃和2035年遠景目標綱要》中，新能源汽車產業被列為“構筑產業體系新支柱”的戰略性新興產業之一，并在《新能源汽車產業發展規劃（2021—2035年）》中提出，到2025年實現新能源汽車新車銷售量達到汽車新車銷售總量20%左右的發展愿景。

雖然各國都普遍認為推廣新能源汽車是減少石油依賴、減少碳排放及實現城市中心零排放的可行途徑，但新能源汽車真的低碳環保嗎？純電動、插混、混動等不同類型的新能源汽車的環境表現如何？不同發展階段應當選擇哪種類型的新能源汽車？對此，需要以新能源汽車整個生命周期作為研究對象，追蹤新能源汽車碳足跡，對直接的和潛在的環境影響進行全面評價，避免出現環境負擔轉移的問題。目前碳足跡的計算大多采用生命周期評價法（Life Cycle Assessment，LCA）。該方法是一種針對產品或服務進行標準化、科學化環境影響評價的方法，考慮了產品系統在其整個生命周期中的投入和產出。現有研究廣泛采用該方法追蹤新能源汽車碳足跡，評價新能源汽車的環境影響。

本文以各國為實現碳達峰與碳中和目標為背景，分析了新能源汽車在這一目標中所起的作用，詳細梳理基于生命周期評價法的新能源汽車碳足跡研究進展，總結針對不同類型汽車、不同國家發展新能源汽車的生命周期評價結論，分析相關研究的未來發展方向和趨勢，為中國研究新能源汽車、推動實現碳達峰與碳中和目標提供理論參考。

二、碳達峰與碳中和目標下的新能源汽車

（一）新能源汽車發展趨勢

在政策推動下，中國新能源汽車不但取得了突飛猛進的發展，而且呈現出向著智能化發展的趨勢。據統計，2019年中國新能源汽車產銷分別達到124.2萬輛和120.6萬輛。2020年，盡管受到新冠肺炎疫情的影響，但新能源汽車產銷仍然同比實現了7.5%和10.9%的增長，分別達到136.6萬輛和136.7萬輛。2021年新能源汽車產銷兩旺，分別達到354.5萬輛和52.1萬輛。新能源汽車的滲透率也一路攀升，2021年接近14.8%，達到了歷史最高水平。與此同時，汽車產業整體對智能化配置的重視程度在逐步提高。其中，新能源汽車是重要的參與者和推動者。國內互聯網企業，如華為、百度、阿里等紛紛入局新能源汽車車載系統，為車輛提供智能化軟件服務和支持，滿足消費者對汽車安全、舒適、互聯等新需求。

從全球來看，新能源汽車在經歷了十年的快速增長后，在2020 年突破1 000 萬輛大關，比2019年增加43.0%，占車輛總數的1.0%，其中純電動汽車占新增電動汽車登記數量的2/3。2020年上半年受新冠肺炎疫情影響，新車登記數量同比下降了約1/3，但這部分被下半年強勁的需求抵消，使得整年同比僅下降16.0%。而電動汽車銷售額卻上升了70.0%，達到新車銷售的4.6%。2020年全球約有300萬輛新增電動汽車登記注冊，歐洲新增電動汽車注冊量翻了一番，達到140萬輛，首次超過中國成為年增長量最大的地區。其他國家，如美國汽車市場在2020年下降了23.0%，電動汽車注冊量降幅略小于整個市場。日本自2017年電動汽車注冊量達到峰值以來，電動汽車市場的絕對值和相對值都在下降，2020年日本電動汽車注冊量下降了25.0%。

與新能源汽車產銷量變化相對應，2020年全球消費者購買新能源電動汽車的消費支出為1 200億美元，相較2019年增長了近一半，拉動銷售額增長41.0%。而這背后離不開各國政府對新能源汽車消費的補貼和激勵措施。2020年各國政府在對購買新能源汽車的補貼和稅收減免上花費了約140億美元。在中國不斷“退坡”新能源汽車政府補貼的情形下，歐洲加大了對新能源汽車的補貼力度，從而使得2020年歐洲新能源汽車銷量增長超過了中國。

以上數據表明，新冠肺炎疫情雖然中斷了新能源汽車持續十年的強勁增長，但在減排壓力和政策激勵的雙重作用下，新能源汽車無論是產銷量還是市場份額都在上升，全球新能源汽車仍處在快速發展階段。

（二）碳達峰與碳中和目標對新能源汽車發展的新要求

由于溫室效應威脅著人類生存，節能減排和實現“零排放”成為國際社會的一致訴求。為此，聯合國相繼出臺了《氣候變化框架公約》《京都議定書》和《巴黎協定》三個具有里程碑意義的國際文件，呼吁各國從2021年開始至2050年努力實現全球二氧化碳“零排放”目標。為了落實這一目標，全球各國紛紛加快了減排和控碳的步伐。中國提出了2030年實現碳達峰與2060年實現碳中和的目標。美國推出“綠色新政”，計劃在2050年之前達到零排放。歐盟做出最新承諾，計劃在2030年之前將溫室氣體排放量較20世紀90年代至少降低55.0%，并努力在2050年實現碳中和。日本、韓國、加拿大等國家均提出了2050年實現碳中和的減排目標。

碳排放的主要來源是燃燒化石燃料，而交通運輸是主要來源之一。為了減少對化石燃料的依賴，各國政府及相關企業正努力對交通運輸部門進行去碳化。其中，新能源汽車的快速部署既可以實現大規模的減排，還能減少對化石燃料的依賴，加上公眾對環境外部性效應的認識及新技術的迅速出現，以新能源汽車為核心的環境可持續交通運輸系統的概念得到廣泛認可。以上因素促使傳統汽車制造企業加大了對新能源汽車的研發力度。寶馬宣布到2030年，單車全生命周期平均二氧化碳排放量較2019年至少降低1/3，并將碳減排范圍拓展到全產業鏈。沃爾沃計劃到2025年，從制造到物流總體運營的碳排放量降低25.0%，并在2018—2025年間，將每輛車全生命周期中的碳排放降低40.0%，將全球供應鏈相關的二氧化碳排放量減少25.0%。日產汽車提出，到2050年整個集團的企業運營和產品生命周期實現碳中和，計劃在2030年實現核心市場新車型100%電動化。大眾和奔馳等也紛紛宣布碳中和目標和低碳戰略。中國汽車企業中，比亞迪提出構建“綠色供應商、綠色原材料”的綠色采購體系，研究探索新能源汽車及動力電池等核心零部件碳足跡，力爭成為新能源汽車領域碳減排的標桿企業。北汽提出打造綠色工廠，建立了產品全生命周期的綠色管理體系，提高能源利用效率，推動汽車產業綠色低碳轉型。

三、新能源汽車碳足跡評價研究進展

汽車企業在制定碳中和戰略目標時，都將汽車產品全生命周期考慮在內。近期發展起來的生命周期評價法適用于對新能源汽車進行全面、綜合的碳足跡評價，從根源上找到新能源汽車碳排放的來源，真正實現新能源汽車在生產、使用、報廢全生命周期中的綠色低碳。

（一）生命周期評價法及其運用

⒈生命周期評價法的界定及實施步驟

為了對新能源汽車的環境影響有一個清晰的認識，需要對其從原材料提取和加工，到產品生產、運輸、分銷、使用、維護和回收，再到最終儲存或重新融入環境的全生命周期進行分析。而生命周期評價法作為一種用于評價特定流程或產品造成潛在環境影響的分析工具，適用于對新能源汽車進行完整環境評價的工作。生命周期評價法已經形成國際通用的標準程序，包括國際標準化組織14000環境管理標準系列中的ISO14040和ISO14044。

作為一個基于多準則的方法，生命周期評價法有四個步驟的迭代過程，包括目標和范圍界定、盤查分析、影響評價和結果解釋。目標和范圍界定是生命周期評價法的第一個階段，描述生命周期評價的目標和范圍，涉及系統邊界、詳細程度及潛在的間接影響。第二階段生命周期盤查分析是對界定系統范圍內的所有投入資料如原材料、能源、設備等，產出資料如主要產品、副產品、污染物、廢棄物等，以及間接影響資料如生態、社會影響和土地使用等進行盤查。在收集了所有投入產出資料后，將不同階段的環境影響可能性分為三大類：人類健康、自然環境和資源損耗。第三階段通過選擇合適的評價模型及方法，將環境影響分類并進行量化分析。第四階段依據評價目標與范圍界定、歸納并提煉出評價結論及建議事項，以評價整個項目取得的所有環境績效成果。

⒉生命周期評價法的分類與特點

（1）歸因生命周期評價法和間接生命周期評價法

隨著生命周期評價法的發展，學者們認識到需要通過參數化建模來反映技術場景和參數變化，但也發現生命周期評價法建模的發展方向并不能識別所有可能的變化后果，某些決策可能產生系統之外的影響，卻沒有包含在評價目標和范圍之中。由此，學者們提出，將涵蓋行動或決定可能外部后果的評價方法稱為間接生命周期評價法（Consequential LCA），將側重于描述生命周期及其子系統中與環境相關影響的方法稱為歸因生命周期評價法（Attributional LCA）。

兩種方法有不同的適用范圍。有研究認為，間接生命周期評價法適用于決策，但當間接生命周期評價法和歸因生命周期評價法的結果差異很小時，或間接生命周期評價法在建模中的不確定性超過從中獲得的結果時，不應使用間接生命周期評價法。此外，如果無需依據評價進行決策時，考慮到應用的廣泛性，應當使用歸因生命周期評價法。另一些研究認為，歸因法和間接法既可以用于決策，也可以用于學習。不但間接生命周期評價法能有效評價個體決策或規則的環境影響，歸因生命周期評價法也可以，只是需要避免與具有較大環境影響的系統相聯系。此外，現有研究也指出，不要將歸因生命周期評價法視為是回溯歷史的方法，而將間接生命周期評價法視為更具前瞻性的方法。這些方法只定義邊界條件，而不限制建模或場景構建。因此，歸因生命周期評價法可以同時回顧性和前瞻性地使用。兩個方法之間是互補關系，不存在“非此即彼”的選擇。

（2）生命周期評價法的三種變體：PLCA、EIO-LCA和HLCA

生命周期評價法作為一種強有力的量化分析技術，有三種主要的方法變體：基于過程的生命周期評價法（PLCA）、基于經濟投入產出的生命周期評價法（EIO-LCA）和混合生命周期評價法（HLCA）。PLCA是一種自下而上的方法，它量化了產品或流程的直接環境影響，但不考慮供應鏈的構成。PLCA 需要大量高精度的數據，但數據獲取較有難度。EIO-LCA 是一種自上而下的方法，考慮了部門間的相互作用，具有非常廣闊的分析邊界。在生命周期評價法中，基于經濟投入產出的模型通常會增加特定產品、服務和組織的影響數據，而不僅僅是使用平均經濟部門數據。HLCA結合了前兩種方法，并利用EIO-LCA的完整性和PLCA的獨特性優勢。

不同的方法在分析產品或流程的碳足跡方面具有各自的優劣勢。碳足跡中包含的信息因計算方法和被評價對象愿意承擔的責任不同而產生差異。這就需要在全面性和參與性之間進行權衡。由于消費者可以通過購買決策來影響商品或服務的碳足跡，因而對碳足跡采用不同的方法進行廣泛的評價是合適的。同樣，由于企業可以影響其供應商，更廣泛的評價也可以有效激勵更多的企業在決策時考慮對氣候變化的影響。

（3）生命周期評價法的特點

相較其他環境評價工具，生命周期評價法關注產品系統，并對產品系統在時間和空間上進行了擴展，這對環境影響的評價具有重要意義。具體體現在以下三點：

第一，生命周期評價法的一個獨特之處在于設定與目標相關的功能單元。功能單元恰當地描述了所研究的產品或過程，反映了系統在產品單元級別提供的功能。生命周期評價法的功能單元相對較小，評價清單中對空氣、水或土壤的碳排放量按照功能單元在每個過程中的全部碳排放量占比來確定。在此類邊界條件下計算的環境影響代表了多年前碳排放量、當前碳排放量和未來某個時間碳排放量影響的總和。

第二，生命周期評價法涵蓋了環境影響的多樣性，并包含跨影響類別的比較。理想情況下，對環境影響進行建模應當以相同的實現程度進行，以避免在類別之間的比較中產生偏見。生命周期評價法的目標是采用一種可比較的方法來評價影響，這可以與其他環境評價工具進行對比，以便在對所有環境影響進行建模時尋找到最佳評價法。

第三，生命周期評價法可以針對各種范圍進行環境影響評價，包括從“搖籃”到“門”（原材料到工廠門口）、“門”到“門”（僅關注制造過程）或從“搖籃”到“墳墓”（原材料直到廢物處置）。此外，與其他環境評價工具不同，生命周期評價法是由數據驅動的方法論。這就使得它在循環經濟研究中可作為一種基于科學的強大分析工具，通過定量方法來衡量產品、服務或商業模式對環境的影響。

⒊生命周期評價法在新能源汽車碳足跡研究中的運用

碳足跡的起源可以追溯到Wackernagel和Rees提出的生態足跡概念。近年來，碳足跡的定義逐漸清晰，并一直被用作全球變暖潛能（GWP）的生命周期影響類別指標。根據Wiedmann 和Minx的研究，碳足跡定義為一項活動直接或間接造成的，或是在產品生命周期內累積的二氧化碳排放總量的衡量指標。碳足跡是某活動或產品導致的溫室氣體排放量的定量表達，有助于進行碳排放管理和對環節措施進行評價。碳足跡研究的總體目標是通過計算產品生命周期內所有重要溫室氣體排放，或基于系統邊界定義的選定過程，以二氧化碳當量計算產品的潛在全球變暖效應。

有關汽車系統的生命周期評價研究始于20世紀70年代，目的在于降低交通運輸部門對原油產品的依賴。此后，學界逐漸興起的對生態效率和可持續發展的研究興趣推動了生命周期評價法的發展和應用。相較成本收益分析是為了評價環境的經濟影響，生命周期評價是為了評價產品和服務在整個使用壽命期間的環境影響。生命周期評價法提供了一個總體標準，為解決交通運輸部門的碳排放問題提供了新的見解，這將有助于交通運輸部門的綠色可持續發展，從而降低溫室氣體排放對氣候變化的影響，產生巨大的社會效益。減少交通運輸部門的碳排放不僅涉及提高發動機效率、降低行駛阻力、加強污染物控制等對現有技術的優化，還涉及引入替代燃料或新的動力系統技術。使用生命周期評價法評價現有燃料使用和最新電力驅動的主要目的在于評價替代燃料在減少石油和不可再生燃料消耗方面的潛力，以減少空氣污染和碳排放。在評價時，應將車輛的生命周期劃分為兩個循環：第一個循環是車輛生命周期，包括車輛總成、維護、拆卸和再循環等；第二個循環是燃料生命周期，包括燃油抽取、處理、分配、存儲和使用。

（二）碳達峰與碳中和目標下新能源汽車的環境影響評價

交通運輸服務會造成重大的負面環境影響。例如，氣候變化、光化學煙霧、酸雨、車輛與基礎設施報廢等，都與交通運輸活動有關。對此，各國政府加大了對新能源汽車的推廣力度，以期減少傳統燃油汽車對環境的影響。然而，在目前的技術條件和能源結構下，新能源汽車是否真正環保、低碳，也是政府部門和學界關注的熱點問題。為此，學者們開發了不同的環境指標，來量化分析新能源汽車在生命周期各階段的碳足跡及其可能產生的環境影響。

⒈新能源汽車與傳統燃油汽車環境影響的生命周期評價比較

在全球，交通運輸部門的碳排放量約占能源相關碳排放量的1/4，如果不減排，預計到2050年將增長到60.0%。根據工信部公布的數據，截至2020年底，中國汽車保有量達到2.8億輛，是全球第一大汽車生產國和消費市場，中國汽車產業已進入從高速增長向高質量發展轉型的關鍵時期，汽車產業的碳減排對于中國能否順利實現碳達峰至關重要。在此背景下，可持續性已經成為汽車產業發展的一個關鍵問題。在不同的交通替代方案中，電動汽車已經成為減少對化石燃料依賴的可行解決方案。為此，有必要對創新技術和傳統技術進行有效性比較，以支持汽車產業可持續發展的決策。

現有研究采用生命周期評價法比較了內燃機、純電動、混合動力和插電式混合動力等不同汽車驅動技術的環境生態特性。相關研究分為若干類，一些研究只探討電動汽車特定組件的環境影響，如動力電池、電力電子設備等；另一些研究只評價了汽車生命周期特定階段的碳排放，如車輛的使用階段或生產階段；而更全面的研究則考慮到了電動汽車或混合動力汽車整車的環境影響，特別是對傳統燃料汽車和新能源汽車的環境影響進行比較研究。Notter等編制了詳細的鋰離子電池生命周期清單和基于電動汽車的生命周期評價。研究表明，無論是使用汽油燃料的內燃機汽車還是以鋰離子電池為動力源的電動汽車，它們所造成的環境負擔都受到運行階段的影響。以傳統內燃機汽車作為參考車輛，在電動汽車對環境的總影響中，電池所造成的影響占比為15.0%。鋰離子電池組件中，因鋰提取造成的影響小于2.3%。這項研究為基于電池的電動汽車進行更詳細的環境評價提供了良好的基礎。Hawkins等匯總了對混合動力汽車和純電動汽車進行生命周期評價的研究，并比較了不同類型車輛的全球變暖潛能值。分析表明，以煤電為電力來源的純電動汽車全球變暖潛能介于小型和大型傳統內燃機車之間，而以天然氣或低碳能源為電力來源的純電動汽車，其環境效應要優于最高效的內燃機汽車。并且，與內燃機汽車使用燃料相比，依賴煤電的地區使用純電動汽車顯示出硫化物排放量增加的趨勢。最終研究得出，盡管與傳統內燃機汽車相比，電動汽車的全球變暖潛能似乎有所下降，但高效的內燃機汽車和獨立于電網的混合動力汽車的環境表現要優于使用燃煤發電的純電動汽車。Bauer等提出了一種基于新型集成車輛仿真框架的比較生命周期評價法，對當前和未來中型乘用車的環境表現進行了綜合評價。經過測評得出，如果非化石能源用于電力和氫氣生產，電動汽車可以顯著緩解氣候變化。然而，在酸化、顆粒物形成和毒性等其他環境負擔方面，由于車輛和燃料生產環節的碳排放，在某些情況下，電動汽車可能比現代化石燃料汽車的環境表現更差。因此，交通運輸部門的電氣化應當隨著對車輛生產鏈的生命周期管理及能源運輸政策進行整合，以應對電動汽車潛在的環境弊端。Tagliaferri等對歐洲基于鋰電池技術的電動汽車進行了生命周期評價，并將其與內燃機汽車進行比較。評價中包括兩種類型車輛的制造、使用和處置階段。研究結果顯示，由于在電池組中使用了金屬，因而電動汽車的制造階段是對環境負面影響最大的階段，但電動汽車在使用階段產生的溫室氣體排放量是內燃機汽車的一半。Lombardi等從生命周期評價的角度比較了傳統燃油車、純電動車、插電式油電混合動力車和插電式混合燃料電池車四種類型車輛在動力總成生產、車輛使用階段和動力總成壽命終止階段的環境影響差異。根據生命周期影響評價結果，在氣候變化、燃料消耗和累積能源需求指標中，最低值是插電式油電混合動力車，其次是插電式混合燃料電池車和純電動車，最后是傳統燃油車。使用相應的純電動動力系統代替傳統的燃油動力系統對應的減排量最低，但仍具有價值。進一步根據“從油箱到車輪”的比較研究發現，純電動動力系統具有非常高的平均效率，導致的消耗較少；其次是插電式油電混合動力車和插電式混合燃料電池車，最后是傳統汽車。然而，在電池方面，基于純電動動力系統的環境表現明顯低于內燃機動力系統。在包括人體毒性、富營養化和酸化等一組指標中，傳統汽車都低于純電動和混合動力汽車。這也再次證實了電動汽車的環境潛力取決于電池的有效生產和回收。

對以電動系統為代表的新能源汽車和以燃油動力系統為代表的傳統汽車進行生命周期評價的研究發現，與內燃機汽車相比，新能源汽車無疑可以減少尾氣排放，有助于降低空氣污染水平，尤其是在城市內使用，但新能源汽車的使用階段并非零影響。盡管以電動汽車為代表的新能源汽車在運行過程中不存在局部碳排放，但因為電池充電而產生的電力需求是高度的能源密集型消耗，并涉及碳排放，因而可造成不容忽視的環境負擔，電動系統的環境影響指標不一定會優于高效的傳統汽車。但是，對電動汽車的生產階段、廢舊材料回收階段等進行節能減排管理，會減輕這些因素對環境的負面影響。此外，由于各國的能源結構存在差異，因而對不同國家進行具體的新能源汽車環境評價至關重要。

⒉典型國家或地區發展新能源汽車的生命周期評價

（1）中國

中國機動車保有量從2015年1.7億輛增長到2020年的2.8億輛，年平均增長率達10.3%。研究預測，中國機動車保有量在未來20年將持續增長，預計到2030年中國機動車總量達到3.5億到5.5億輛。中國日益增長的交通需求對實現二氧化碳減排提出了挑戰。對此，中國正在積極推動乘用車電氣化，以減少交通運輸部門的二氧化碳排放。截至2020年，中國新能源汽車產銷量已經連續6年蟬聯世界第一，累積銷售550萬輛。預計2025年中國新能源汽車滲透率將高于20.0%，介于20.0%到25.0%之間，2030年也將會高于40.0%。中國新能源汽車消費人群的成熟速度比歐美國家更快，對新能源汽車的要求會進一步細化，將拉動整個新能源汽車市場發展。但是，乘用車電氣化是否有助于中國實現二氧化碳減排，此問題得到了學者們的廣泛關注和深入分析。

針對在中國暢銷的A級緊湊型電動轎車，相關研究分析了不同車型從“搖籃”到“大門”階段、從“油井”到“車輪”階段和從“搖籃”到“墳墓”階段的溫室氣體排放情況。研究得出2015年電動汽車全生命周期的溫室氣體排放量約為41噸二氧化碳當量，比內燃機汽車低18.0%。隨著電力生產的溫室氣體排放量下降，到2020年這一數值將降低到34噸二氧化碳當量。分階段來看，從“油井”到“車輪”階段的溫室氣體排放量正在迅速下降，但從“搖籃”到“大門”階段的溫室氣體排放量不會很快得到改善，這可能成為電動汽車發揮環境效益的障礙。其他研究通過分析中國電力發展趨勢與新能源汽車生命周期碳排放之間的關系也得到類似結論，并指出如果中國希望在2040年之前實現電動汽車對燃油汽車的替代，那么就需要努力降低在電力生產過程中排放的二氧化碳，從而才能實現新能源汽車全生命周期的環境效益。此外，還有研究對中國燃料電池汽車、電動汽車和內燃機汽車的生命周期環境影響進行了綜合評價。研究發現，由于電池生產的高能耗和高溫室氣體排放，電動汽車在生命周期內的一次能源消耗和溫室氣體排放明顯高于其他類型的汽車。在整個生命周期中，以廢水電解制造氫氣和焦爐煤氣為燃料的燃料電池汽車在行駛里程達到7.5 萬公里左右時環境表現最好，并隨著行駛里程增加，其優勢將更加明顯。因此，有必要根據行駛里程選擇合適的車輛和驅動方式，以實現持續的良好環境表現。

從上述研究中可以看出，電力生產結構、電池材料、車輛行駛里程等多個因素都會影響新能源汽車的環境表現。特別是當前煤電仍在中國的發電結構中占主導地位，電池生產和報廢處理的環境污染較大，這些都是發揮新能源汽車環境效益的障礙。

（2）美國

交通運輸業一直是美國溫室氣體排放和能源消耗最主要的來源之一，其溫室氣體排放約占美國總量的28.0%，交通運輸業的石油消費占美國石油消費總量的67.0%。在美國的交通運輸業中，輕型車輛占石油總使用量的63.0%、能源總使用量的59.0%和溫室氣體總排放量的60.0%。由于美國交通運輸業嚴重依賴石油，且是溫室氣體排放的主要來源，為了降低污染，美國已經開發出各種替代傳統燃油車的技術。此外，美國聯邦政府、國家機構也制定出環境友好且經濟可行的政策，以減少交通運輸業的碳排放。

通常認為各類傳統內燃機汽車的替代品如純電動汽車、插電式混合動力汽車等在溫室氣體排放和能源消耗方面是比內燃機汽車更好的選擇。然而，在現實中，由于時間和空間的變化，在這些車輛類型中做出最優選擇并不容易。根據對美國家庭出行的調查，日行駛不到48公里的車輛占每日乘用車行駛里程的63.0%。因此，如果日常出行由電力驅動，可以減少對燃油的使用。但是，這一百分比會因為特定地區的駕駛特性而發生變化，所以在確定哪種車輛技術在溫室氣體排放和能源使用方面最合適時，需要考慮地理條件的差異。

針對美國的研究發現，在考慮美國50個州的平均發電成本組合、區域駕駛模式，以及車輛和電池制造的影響下，純電動汽車在24個州中是碳密度最低的車型，而混合動力汽車在45個州中是最節能的車型。此外，鑒于目前邊際發電成本組合，廣泛采用純電動汽車并不是一個最優策略，相反，混合動力汽車是所有狀態下最節能的選擇。同時，研究還發現，太陽能的廣泛應用顯著提高了插電式混合動力汽車和純電動汽車的環境表現，純電動汽車可使溫室氣體排放量和能源消耗分別減少73.0%和55.0%。因此，對于美國而言，應當鼓勵使用可再生能源為純電動汽車和插電式混合動力汽車供電，以減少溫室氣體排放和能源消耗。

（3）歐洲

為了降低溫室氣體排放，歐盟委員會宣布了一系列長期低碳計劃，以實現到2050年溫室氣體排放量比1990年減少80.0%—95.0%的目標。作為碳排放的主要來源之一，交通運輸部門產生的溫室氣體約占歐洲溫室氣體排放量的1/4，公路運輸部門占70.0%以上。按照目標規劃，交通運輸部門必須在2050年將溫室氣體排放量減少54.0%—67.0%。為了達到這一目標，歐洲各國也普遍采取推廣新能源汽車的政策措施。針對歐洲國家的研究表明，假設車輛使用壽命為15萬公里，與傳統柴油車或汽油車相比，采用當前歐洲電力結構的電動汽車，其全球變暖潛能值可降低10.0%—24.0%。然而，來自汽車供應鏈的生態毒性、金屬消耗等卻顯著增加。分析結果對電力來源、使用階段能耗、車輛壽命和電池更換計劃的假設條件十分敏感。由于電動汽車的生產對環境的影響比傳統汽車更為顯著，假設車輛使用壽命為20萬公里，那么電動汽車的全球變暖潛能環境效益相對于汽油車為27.0%—29.0%，相對柴油車為17.0%—20.0%。假設車輛使用壽命為10 萬公里，那么與汽油車相比，電動汽車的全球變暖潛能環境效益將降低到9.0%—14.0%，與柴油車的影響相近。這些研究結論表明，提升電動汽車的環境效益需要減少汽車生產供應鏈的環境影響，并在電力基礎設施中推廣清潔電力來源。

（4）其他國家

在巴西，2014 年交通運輸部門的能耗占總能耗的32.5%，溫室氣體排放占總排放量的46.3%。為了尋求交通運輸部門可行的減排路徑，相關研究采用生命周期評價法對燃油汽車替代技術如乙醇、混合動力、電動技術的環境效益進行了比較分析。研究得出，以乙醇為燃料的動力技術對酸化、富營養化和光化學污染等環境影響較大，使用汽油的動力技術對化石燃料消耗、全球變暖潛能等影響更大，使用鋰離子電池的車輛對人體毒性最大。總體來看，純電動汽車對環境的影響最小，其次是乙醇汽車。研究建議，巴西政府除了發展純電動汽車和混合動力汽車，也應當鼓勵使用乙醇汽車。

韓國、日本與其他國家不同，兩國不但關注純電動汽車、混合動力汽車的發展，還深入探討了燃料電池汽車在降低環境影響方面的潛力。韓國提出在2030 年之前將溫室氣體排放量減少37.0%，并計劃通過發展電動汽車和燃料電池汽車，從而減少交通運輸部門3 080萬噸二氧化碳當量的排放。但是，推廣電動汽車和燃料電池汽車預計能實現溫室氣體減排122 441 噸二氧化碳當量，僅占減排目標3 080萬噸二氧化碳當量的4.7%。同時，盡管采用燃料電池汽車有助于減少溫室氣體排放，但也會影響電動汽車的市場份額。因此，韓國需要明確電動汽車和燃料電池汽車的細分市場并優化基礎設施投資，以促進環境友好型汽車的穩定市場擴散和普及。針對日本的不同地區，將生命周期評價法與模擬能源系統模型相結合的研究發現，東京的空氣污染對人體健康造成的損害分別是福岡和北海道的4倍和20倍，因而應當鼓勵城市地區使用燃料電池汽車。然而，由于燃料電池汽車設備制造和原材料加工會影響環境，使得其生命周期碳排放量大于內燃機汽車。這表明，在定量分析的基礎上進行決策時，應仔細討論新興技術實施的積極和消極影響。

四、研究展望與政策啟示

（一）研究展望

通過以上對相關研究的梳理和分析可以看出，對新能源汽車進行碳足跡評價需要結合環境學、經濟學、工程學、信息技術等多學科，從社會經濟角度來衡量環境成本，從技術經濟角度來轉化電動汽車領域創新成果，并對新能源汽車進行全生命周期的碳足跡追蹤和環境評價，這樣才能從根本上解決新能源汽車在實現碳達峰與碳中和目標中遇到的問題。

多數研究都對新能源驅動技術與傳統內燃機技術對環境的影響進行了分析，所評價的影響類別包括氣候變化、能源、資源，對空氣、水和土壤的損害，以及人類健康。在新能源汽車生命周期中，相關研究主要關注了電動汽車生產和使用階段的資源利用和碳排放。研究發現，當對化石、礦物和金屬資源進行非生物資源消耗的綜合評價時，由于化石燃料在內燃機汽車整個生命周期中的環境影響較大，因而電動汽車在資源消耗和碳排放方面優于傳統內燃機汽車。但是，也有研究發現，如果電動汽車的使用階段很短，或回收率很低時，電動汽車對環境的負面影響并不小。此外，大多數研究指出，在礦物和金屬資源消耗中，由于電動汽車的電池制造需要稀有金屬，而這些金屬中有一部分具有環境毒性，因而電動汽車的環境優勢并不突出。加之，如果一個國家或地區的電力結構是以煤電、火電為主，那么在該國家或地區使用純電動汽車并不是環境最優的選擇。當然，研究也發現完善電池回收流程可以改善新能源汽車資源利用不佳和環境污染的影響。

使用生命周期評價法研究新能源汽車的環境影響已經取得了很大進展，但仍有繼續擴展的空間。現有研究主要集中在采用技術指標來量化評價新能源汽車的環境影響，實際上，投入產出分析可以作為一種工具來補充基于過程的方法，從而獲得產品或服務在其整個生命周期中的環境績效。此外，也有研究指出，可以將環境、經濟和社會等多方面維度納入生命周期評價法中，以更全面的視野來評價新能源汽車未來發展的可持續性。對于使用生命周期評價法來分析碳足跡的研究也發現，盡管一些案例研究對包括新能源汽車在內的各類產品的環境足跡進行了量化分析，但也存在評價指標單一，評價標準不統一等問題。進一步的研究需要跟隨新能源汽車發展趨勢，進行更多、更全面的生命周期環境評價，力求建立起一套可靠的新能源汽車生命周期碳足跡評價法。

（二）政策啟示

實現碳達峰與碳中和將會是經濟社會一場影響廣泛而深刻的系統性變革。在這一過程中，隨著世界多國出臺禁售燃油車的政策和時間表，新能源汽車迎來暴發期。然而，電動汽車是否真的零排放、無污染？純電動汽車、插電式混合動力汽車、油電混合汽車等車型的環境表現如何？怎樣才能選擇出最合適的技術路線？相關研究已經指出，必須對能源生產過程和汽車生產、使用、報廢處理的全生命周期進行環境評價，以確定碳排放來源，從而科學評價新能源汽車是否清潔。結合對新能源汽車生命周期評價研究結論的梳理和觀點綜述，本文得出如下政策啟示：

第一，從全生命周期角度，構建完善的新能源汽車減排評價體系。通過發展新能源汽車實現汽車產業減排，需要關注產品技術低碳化、運行使用低碳化、制造過程低碳化、報廢處理低碳化，以及生產和上游能源生產低碳化的全周期。生命周期評價法已經形成ISO國際標準，并成為各國普遍接受和認可的產品或服務碳足跡評價法。中國在發展新能源汽車過程中，應當以減排總體規劃為導向，通盤考慮中國能源結構、技術水平、環境要求等因素，密切聯系新能源汽車產業鏈上下游，實現汽車減排聯動機制，由此構建出一套符合中國交通運輸行業發展現狀的新能源汽車減碳評價體系，以選擇出合適的新能源汽車發展路徑，逐步實現碳達峰與碳中和目標。

第二，做好能源結構加減轉換，處理好長遠減排目標與汽車消費增長的關系，有序推廣新能源汽車應用。調整優化能源結構是實現“雙碳”目標的重要抓手。“減”——降低傳統能耗總量與能耗強度；“加”——提高新能源在交通運輸領域的應用。不斷增長的汽車消費給城市環境治理帶來極大壓力，而隨著消費升級，消費者的消費觀念在發生變化，這是推廣新能源汽車應用的好時機。從汽車產業鏈來看，在整個汽車全生命周期碳排放中，使用環節的碳排放占比高達30.0%。在新舊汽車驅動技術轉變階段，只有進一步擴大新能源汽車的市場占有率，才能有效突顯出新能源汽車在減排方面的優勢。政府相關部門應當充分利用消費升級新機遇，有序推進新能源汽車的應用普及，助力低碳、零碳消費體系的構建，為減少碳排放打開有力切口。

第三，豐富扶持措施，助力汽車行業向低碳新能源方向轉型發展。在中國新能源汽車發展歷程中，政府補貼一直是拉動產業快速發展的主要因素，但粗放的補貼模式也導致行業過度無序擴張，出現企業騙補等問題。新能源汽車補貼退坡直至取消是必然趨勢，其他政策手段也應當跟上產業發展步伐。企業是實現汽車行業轉向低碳環保的主體，然而一兩個企業走新能源路線是無法實現碳中和的，需要依靠整個行業的努力。因此，在政策制定過程中，可以將基于碳達峰與碳中和目標的考核標準納入行業補貼政策中。同時，加快碳交易市場建設，通過市場機制來優化碳排放資源配置，從而實現汽車行業碳減排和經濟效益的雙提升。