双碳目标面临哪些机遇和挑战

至少不会出现看不到手指，却分不清男女五米的场景。在新能源汽车市场，过去中国的小微企业都是被高额补贴诱惑着涉足这个新领域的。此外，在动力电池和电机方面有优势的汽车公司也会在这方面尝试，但大多数汽车公司仍然专注于内燃机车型，而不考虑新能源汽车。经过几年的快速发展，不仅国内市场涌现出大量强大的新生力量，包括长城、长安、吉利、比亚迪在内的传统汽车公司也开始加快新能源汽车市场的布局。合资品牌中，一向重视混合动力系统，不太在意插电式混合动力系统和纯电动系统的日系车，已经开始将纯电动汽车纳入研发计划。

德国品牌作为世界上最早响应新能源汽车项目的国家之一，近年来占据了第一起跑线的位置。世界知名大众品牌纷纷推出ID系列车型，奔驰也加快了EQ系列电动车的研发进度。此外，宝马和奥迪的新能源测试车也如火如荼。一切似乎都在朝着好的方向发展，人们对新能源汽车，或者说电动汽车，将在不久的将来取代内燃机的信念越来越坚定。德国透露将成为氢能国家，未来氢燃料电池汽车将是补充纯电动汽车的主力。根据德国联邦经济事务部和交通部5月28日批准的62个重大项目，将花费80多亿欧元支持这些项目的顺利发展。计划建成从氢能生产到交通运输的完整产业链。据估计，工业生产每年将减少数百万吨二氧化碳排放。

相比电动车面临的电池报废污染和风险问题，氢能车确实更节能环保。但无论是氢能还是电动车，未来汽车的发展趋势都是以节能环保为主。德国人是环保主义和能源转型的坚定支持者。这个国家开辟了一条漫长的道路来拯救这个长期无法摆脱煤炭和石油的国家。德国在1990年生产了10亿吨二氧化碳。自那以后，德国的温室气体排放量减少了近四分之一。减排步伐停滞不前。最重要的是，随着日本福岛核灾难导致全球对核能的恐惧和禁止核能的愿望，这给德国的清洁能源和可持续发展目标带来了额外的压力。分析德国的清洁能源，好的一面是可再生能源的发电量多年来稳步增长。

经济条件的改善增加了石油产品的消费，这在很大程度上抵消了可持续发展领域的成就。可再生能源目前产生了德国三分之一的电力，但如果我们想在未来几十年逐步淘汰核技术和燃煤电厂，我们必须首先解决风力和太阳能发电的间歇性技术挑战。由于能源转型，德国政策制定者意识到了其基础设施的缺陷。风能和太阳能的间歇性是广泛应用的最大挑战，即解决没有阳光或风时电网的稳定性。在世界上大多数地方，天然气发电厂被认为是解决这个问题的理想方案，因为它们可以相对快速地启动和停止。同时，与煤炭相比，二氧化碳排放量减少了一半。

一、化石燃料枯竭的二十一世纪

化石燃料－煤炭、石油与天然气，合计占全球现在使用能源总量的百分之八十五以上。但根据经济部能源委员会九十一年五月「台湾能源统计年报（九十年）」资料显示，在技术与成本的限制下，预估世界石油蕴藏量只可再开采四十年，天然气可开采六十二年，煤炭可开采二百二十七年，而核能发电的燃料源自铀矿，预估尚可开采七十七年，惟考虑用过之核燃料回收再处理后重复运用，则其使用年数可增加五十倍，约可达三千八百多年。可看出现在全世界依赖最深的主要能源－石油及天然气，在二十一世纪的前半，就将日趋枯竭。目前全球因为石油、天然气等能源生产设备过度投资，造成市场供过於求，因而油价尚相当稳定，但随著诸多产地蕴藏量降低甚至枯竭，全球将面临能源价格剧烈波动，将冲击全球经济发展。

二、全球能源需求的高度成长

依据美国能源部能源资讯署二OO二年三月出版之「International Energy Outlook 2002」，从一九九九年至二O二O年全球能源消费情势如下：

（一） 全球能源总消费量将成长百分之六十，其中开发中亚洲及中南美洲国家将成长一倍（每年成长百分之四；相对已开发国家每年成长百分之一点三）。

（二） 石油：石油预估将成长五成九（以每年百分之二点二的成长率）。此外，石油将维持占全球能源总消费量四成的比例。

（三） 天然气：争议较小的天然气将为成长最快的能源，预估将成长一倍。天然气占全球能源总消费量比重也将由百分之二十三升至百分之二十八。

（四） 煤：由於空气污染及二氧化碳排放等问题，煤炭占全球能源总消费量的比重将由百分之二十二降低到百分之二十。

（五） 核能：在政治问题影响下，全球核能发展情势尚难确立，但保守预估全球核能消费量将比现在略为成长。

（六） 再生能源（包含大水力）：预估将成长百分之五十三。但再生能源占全球能源总消费量比重将由百分之九下降到百分之八。且最太阳能或风力等再生能源虽成长快速，但因其现阶段数量过少、成本高、能源密集度低且供应不稳定，因此再生能源成长动力，主要是开发中国家的大型水坝计画。

三、高度依赖石油进口的风险

石油是现代工业社会最重要、最具战略性的能源与基础原料，但全球一九七O年代两次石油危机，却导致油价暴涨及经济重挫。为避免石油问题再度冲击经济，各国曾积极寻求降低对石油的依赖度，但现在石油仍占全世界现有能源总消费量的四成，且未来二十年此趋势不会改变。

然而许多石油生产地区，尤其是中东地区，一直存在政治、外交及军事的动乱，在近期较大规模的战争就有一九八O年两伊战争、一九九O年波斯湾战争，一九九四年俄国出兵车臣，二OO一年阿富汗战争及近期可能开打的美伊战争，而其他小型区域冲突也非常多，当然这些战争背后，都存在企图掌控这些地区石油资源的因素。而每次争夺石油资源引发的动荡，使各石油进口国家经济发展及能源安全受到威胁。

为了避免受到中东地区不稳定局势影响，各石油进口国家多尝试分散石油进口来源，降低对中东石油进口的依赖，但中东地区拥有全世界三分之二油藏，且开采成本低廉，而中东以外的新油田，大多位於开采成本较高的深海和输送困难的内陆地区，故各石油进口国，未来还是无法避免中东石油进口依存度节节上升的局面。国际能源总署曾建议各石油进口国可考虑降低中东石油供应风险的方向，一是加强确保如航运与输油管等运油管道的顺畅，二是必须寻求增加原油安全存量。目前国际能源总署规范其会员国的原油储量是九十天，但为预防突发性的原油供给中断及油价急涨，此储量标准可能还会提高。

四、恐布活动增加石油及天然气输运风险及成本

自美国发生九一一恐怖攻击事件后，全球各地也陆续传出恐怖攻击行动。随著全球恐怖活动的升温，保护措施较为不足的石油及天然气供应等能源基础设施，成为恐怖分子攻击目标的可能性提高，例如二OO一年十月斯里兰卡一艘油轮遭受其境内恐怖组织攻击，二OO二年十月法国油轮在叶门遭受不明恐怖份子攻击，而在印尼十月遭受恐怖攻击后，也传出其石油及天然气设施是下一波攻击目标。各国为了预防恐怖攻击，正检讨加强能源设施的保护工作，而由於防范设施、人力及保险费用的增加，能源使用成本也面临逐渐上涨的压力。

在国际能源情势方面，石油、天然气等化石燃料，在二十一世纪前半就将枯竭，但能源需求仍持续成长，因此能源价格将剧烈波动。为了降低能源枯竭的冲击，各国企图掌控能源资源，更在近期引发多起战争。此外，自美国九一一事件后，能源设施的安全维护压力升高。化石能源危机时代的降临，能源使用成本面临上涨压力。

在我国能源情势方面，我国能源百分之九十七仰赖进口，因此化石燃料的枯竭问题与主要能源产地的动荡，都冲击我国的能源情势，使我国能源使用安全与成本受到挑战，而化石能源使用产生污染等问题所造成的外部社会成本，也越来越必须去面对。

在这种情势之下，我国的能源政策应兼顾经济发展、能源安全与环境保护，但目前政府能源政策却没有清楚蓝图，使我国相关能源立法工作、能源基础建设及国内外投资受到冲击。

根据以上结论建议如下，就能源供应稳定度与化石燃料供应问题而言，要以能源多元化及适当能源配比，尤其现阶段纳入相对供应稳定的核能，才可确保能源稳定供应。

就能源供应价格而言，我国水力与火力发电成本持续上涨，只有较便宜的核能发电成本还小幅下降。又核能发电有提拨核能后端基金来处理核废料，相对我国火力发电有高额外部社会成本。所以现阶段核能仍应是我国能源的重要选项。

就能源政策而言，目前政府应考虑长期能源供需、国际趋势及能源使用社会成本，确保我国能源政策兼顾经济发展、能源安全与环境保护，并迈向全球现阶段「低碳家园」的目标。

就长期能源发展的展望而言，虽然现阶段化石能源及核能还是必要的选择，但随著能源新科技的发展，当未来出现价格合理、可稳定供应、乾净、低社会成本的新能源或再生能源时，则不但满足我们经济发展及生活品质的需求，更将协助我国建立「非碳家园」及「非核家园」的无污染能源使用环境的终极目标。

能量转化

各种能源形式可以互相转化，在一次能源中，风、水、洋流和波浪等是以机械能(动能和位能)的形式提供的，可以利用各种风力机械（如风力机）和水力机械（如水轮机）转换为动力或电力。煤、石油和天然气等常规能源一般是通过燃烧将燃烧化学能转化为热能。热能可以直接利用，但大量的是将热能通过各种类型的热力机械（如内燃机、汽轮机和燃气轮机等）转换为动力，带动各类机械和交通运输工具工作；或是带动发电机送出电力，满足人们生活和工农业生产的需要。发电和交通运输需要的能源占能量总消费量的很大比例。据预测，20世纪末仅发电一项的能源需要量将大于一次能源开发量的40％。一次能源中转化为电力部分的比例越大，表明电气化程度越高，生产力越先进，生活水平越高。

旧燃料新能源：效率趋向100％

能源的可持续发展

必须寻找一些既能保证有长期足够的供应量又不会造成环境污染的能源。 而目前人类面临的问题正是：能源资源枯竭；环境污染严重。 随着我国城镇化进程的不断推进，能源需求持续增长，能源供需矛盾也越来越突出，迫在眉睫的问题是，中国究竟该寻求一条怎样的能源可持续发展之路？业内官员和学者认为，为了实现能源的可持续发展，中国一方面必须“开源”，即开发核电、风电等新能源和可再生能源，另一方面还要“节流”，即调整能源结构，大力实施节能减排。 开发新能源和可再生能源是能源可持续发展的应有之义。我国的能源供应结构里，煤炭、石油与天然气等不可再生能源占绝大部分，新能源和可再生能源开发不足，这不仅造成环境污染等一系列问题，也严重制约能源发展，必须下大力气加快发展新能源和可再生能源，优化能源结构，增强能源供给能力，缓解压力。 我国的核电装机容量不到发电装机容量的2％，远低于世界17％的平均水平，应当采取有效的措施，解决技术路线、投资体制、燃料保障等问题，使我国核电发展的步子迈得更大一些。同时，我国的风电资源量在10亿千瓦左右，目前仅开发几百万千瓦，应当对风电发展进行正确引导，促进用电健康可持续发展。 走能源可持续发展之路，从大的能源结构来讲，还是要加快发展核电。最近一两年，从中央到国务院，都坚定了加快发展核电的信心，今年以来核电的工作力度也在加大。在今后一个时期，在优化能源结构方面，核电的比重、速度要保持相对快速的增长，规模要在短期内有比较大的提升。不光是沿海，还要逐步向中部地区发展。 节能减排是能源可持续发展的必由之路。侯云春表示，我国能源需求结构不合理突出表现在能源利用消耗高、浪费大、污染严重，缓解能源供需矛盾问题，从根本上就是大力节约和合理使用，提高其利用效率，严格控制钢铁、有色、化工、电力等高耗能产业发展，进一步淘汰落后的生产能力。同时，还要大力发展循环经济、积极开展清洁生产，全面推进管理节能，大力推广节能市场机制，促进节能发展，广泛开展全民节能活动。

1. 依靠科技进步和政策引导，提高能源效率，走高效、清洁化的能源利用道路。中国有自己的国情，中国能源资源储量结构的特点及中国经济结构的特色，决定在可预见的未来，我国以煤炭为主的能源结构将不大可能改变，我国能源消费结构与世界能源消费结构的差异将继续存在，这就要求中国的能源政策，包括在能源基础设施建设、能源勘探生产、能源利用、环境污染控制和利用海外能源等方面的政策应有别于其他国家。鉴于我国人口多、能源资源特别是优质能源资源有限，以及正处于工业化进程中等情况，应特别注意依靠科技进步和政策引导，提高能源效率，寻求能源的清洁化利用，积极倡导能源、环境和经济的可持续发展。 2. 积极借鉴国际先进经验，建立和完善我国能源安全体系。为保障能源安全，我国一方面应借鉴国际先进经验，完善能源法律法规，建立能源市场信息统计体系，建立我国能源安全的预警机制、能源储备机制和能源危机应急机制，积极倡导能源供应在来源、品种、贸易、运输等方式的多元化，提高市场化程度；另一方面应加强与主要能源生产国和消费国的对话，扩大能源供应网络，实现能源生产、运输、采购、贸易及利用的全球化.新能源（或称可再生能源更贴切）主要有：太阳能、风能、地热能、生物质能等。生物质能在经过了几十年的探索后，国内外许多专家都表示这种能源方式不能大力发展，它不但会抢夺人类赖以生存的土地资源，更将会导致社会不健康发展；地热能的开发和空调的使用具有同样特性，如大规模开发必将导致区域地面表层土壤环境遭到破坏，必将引起再一次生态环境变化；而风能和太阳能对于地球来讲是取之不尽、用之不竭的健康能源，他们必将成为今后替代能源主流。 太阳能发电具有布置简便以及维护方便等特点，应用面较广，现在全球装机总容量已经开始追赶传统风力发电，在德国甚至接近全国发电总量的5%-8%，随之而来的问题令我们意想不到，太阳能发电的时间局限性导致了对电网的冲击，如何解决这一问题成为能源界的一大困惑。 风力发电在19世纪末就开始登上历史的舞台，在一百多年的发展中，一直是新能源领域的独孤求败，由于它造价相对低廉，成了各个国家争相发展的新能源首选，然而，随着大型风电场的不断增多，占用的土地也日益扩大，产生的社会矛盾日益突出，如何解决这一难题，成了我们又一困惑。 早在2001年，MUCE就为了开拓稳定的海岛通信电源而开展一项研究，经过六年多研究和实践，终于将一种成熟的新型应用方式MUCE风光互补系统向社会推广，这种系统采用了我国自主研制的新型垂直轴风力发电机（H型）和太阳能发电进行10：3地结合，形成了相对稳定的电力输出。在建筑上、野外、通信基站、路灯、海岛均进行了实际应用，获得了大量可靠的使用数据。这一系统的研究成果将为我国乃至世界的新能源发展带来了新的动力。 新型垂直轴风力发电机（H型）突破了传统的水平轴风力发电机启动风速高、噪音大、抗风能力差、受风向影响等缺点，采取了完全不同的设计理论，采用了新型结构和材料，达到微风启动、无噪音、抗12级以上台风、不受风向影响等性能，可大量用于别墅、多层及高层建筑、路灯等中小型应用场合。以它为主建立的风光互补发电系统，具有电力输出稳定、经济性高、对环境影响小等优点，也解决了太阳能发展中对电网冲击等影响。 随着能源危机日益临近，新能源已经成为今后世界上的主要能源之一。其中太阳能已经逐渐走入我们寻常的生活，风力发电偶尔可以看到或听到，可是它们作为新能源如何在实际中去应用？新能源的发展究竟会是怎样的格局？这些问题将是我们在今后很长时间里需要探索的。

全球可再生能源的使用正逐渐增加，这对于应对气候变化可能是一个关键。

可再生能源，就是指能源本身可以自然再生(replennish)，永不枯竭的能源，最为常见的有太阳能，风能，水能，地热(geothermal)，生物能(biomass)。人类大部分使用的为化石燃料(fossil fuels)，但可再生能源的使用率增长最快。

它有以下3个优点：

(1)应对气候变化，可再生能源的使用不会直接产生温室气体，产生温室气体主要是在其制造过程中例如制造，安装，操作等，但在过程中排放量很小

(2)减少污染，减少对人体健康的威胁。风能水能太阳能的使用不会造成空气污染，相较于不可再生资源，地热和生物能造成的污染要少得多

(3)可靠：可再生能源永不枯竭，一旦建成，操作成本非常低，消耗的资源也是免费

但可再生能源也有以下3个缺点:

(1)不能大规模发电

(2)大坝和风力发电厂的建设会破坏野生动物的生活及其迁徙模式(migration pattern)，破坏生态

(3)不稳定(intermittent)，太阳能和风能的利用依靠自然，电池储存能源也非常昂贵

一方面，可再生能源的使用既有挑战，但也提供一种替代化石燃料的方式，使用可再生能源不会产生温室气体，无污染，更环保。先进的科技使可再生能源易获取，可负担，更高效，应对气候变化将会变得触手可及。

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以再生能源电力替代传统煤电，少用煤电，多用天然气。

未来智库报告认为，针对中国富煤贫油少气的能源资源禀赋，碳达峰的重中之重必定要建立在对煤炭消耗的控制上。因此，终端电气化率提升和前端电力的深度脱碳是减碳降碳的关键。

对于化工行业而言也是如此。在碳达峰碳中和的挑战下，以再生能源电力替代传统煤电，提升企业的能效管控，推进企业向绿色化生产发展将是化工企业降低碳排放的有效途径。目前，行业领先的化工企业都在开发使用可再生能源电力来运行自身装置。

以减少二氧化碳的排放。比如，特种化学品公司赢创表示，公司正在全球范围内通过新型能源管理系统、更高效的发电厂、绿色电力、蒸汽和天然气来确保可持续能源供应。其中上海的一工厂在2020年已实现100%使用绿电生产。

赢创还在其位于上海的多用户生产基地内安装了太阳能光伏发电设施，以减少对传统煤电的购买。

为了使车辆满足降低CO2排放的目标，汽车制造商需对多种动力系统和不同车型进行分别研究，从而得出最佳的组合方式并将其转化成实际产品。德国IAV公司目前已开发出一种开发系统，通过对车辆动力性的要求的分析就能推断出合适的动力系统模块。

1 对未来车用动力系统的挑战

未来，混合动力汽车将主要用于降低CO2和有害物排放。为了满足全球CO2和有害物的排放目标，研究人员需重点考虑用户的需求，从而使车用动力系统呈现出多样性。

至2030年，欧洲市场汽车的CO2排放指标很大程度上可通过法规来进行调节，研究人员对其设定的排放限值约为50～70 g/km。该目标通过电气化措施就可实现，这是目前通过油箱至车轮（TtW）系统而计算出的降低CO2排放的方式。就目前而言，只有在储备了充足的可再生能源时，到2050年才能逐步实现降低CO2排放的目标。除了降低排放之外,还要注意在进行能量回收利用时系统对环境的影响，如温室效应等现象。研究人员为了对车用动力系统方案进行准确评价，从而需依照全生命周期（CtG）而对车辆进行全面研究。

此外，车辆在降低CO2排放的发展进程中还会面临其他挑战，如需对某些车型进行电气化调整，从而在经济层面和在技术层面上均会存在一系列问题。因此对于有着较高功率需求的移动设备（重型载货汽车、建筑机械等）而言，在未来仍会主要以内燃机（ICE）为动力来源，由此可大力推行合成燃料（E-Fuel）的应用，该类燃料是通过CO2与可再生的氢而合成的。由于该类燃料的制取效率较低，在从油井到油箱（WtT）模式下，该指标仅为45%～65%，因此针对可再生燃料的需求得以相应提升。

除了CO2排放法规之外，生产成本和用户的接受程度对于车辆动力系统的开发也会造成一定影响。此外，车辆动力系统应具有较高的灵活性，以便能稳健地面对随时可能出现的法规调整，同时也应扩大可再生能源开发及用户状况的不确定性（图1）。

2 系统的方案开发

动力系统的部件、布局和功能的优化需要基于系统层面的开发过程以及针对具体车型的长期产品策略而得出。IAV公司所采用的独特方法和工具系统始终贯穿于整个开发过程中。

IAV公司针对车辆动力系统的开发过程（图2）从采集终端用户、法规、目标市场、汽车制造商、零部件供应商和能源供应商等方面的要求开始，在实现系统组合时描述了市场条件和环境条件对使用状况的影响，由此阐明未来的发展趋势，并能指明其技术要求和用户的接受程度。IAV公司根据此类情景可研究出相应的优化方案，并以此降低CO2排放。

IAV公司在进行车辆动力系统的组合优化时，可将许多部件组成全新的系统，并针对其成本、效率和输出功率进行优化，而后确定动力系统的主要参数，并对各个部件的结构进行开发。此外，这种有效的合成方式还被用于变速箱、电机和执行机构的开发。通过上述一系列过程，研究人员得到了由各个具体部件所组成的动力系统。同时通过采用模块化合成，研究人员可将车辆动力系统的最佳方案组合成模块化结构，以便将产品多样性、废气排放和成本降至最低（图2），通过该方法能实现未来的技术目标。

3 公司车队层面上的持续考察

为了客观地研究动力系统对温室气体效应的影响，研究人员还对车辆生命周期进行了考察，该过程即为生命周期评估（LCA）。在该领域，针对WtW模式下CO2排放的计算过程也应采用不同的合成燃料，针对生产过程（CtG）中的CO2排放评估也势在必行。该领域的研究范围已从TtW模式扩展到WtW模式和CtG模式，因此还应对车辆电驱系统中的蓄电池和磁性材料的制造过程开展相关研究。研究人员在每一个动力系统方案的组合中相应生成LCA指标，从而能在后续的研究过程中对所有车辆的动力系统进行总体评估（图2）。评估的标准是TtW、WtW和CtG过程中的CO2排放量、一次能源的需求量和整车制造成本。

4 2030年混合动力方案研究

在后续的方案研究中，研究人员对图1中的几项问题进行了优化。为此，5种最主要的车辆型式（ICEV、HEV、PHEV、FCV和BEV）对应着最重要的车辆等级（B级车、C级车、D级车、E级车）。对于每一种车型与动力系统的组合，研究人员都要计算基于TtW模式的全球统一的轻型车试验程序（WLTP）的CO2排放量以及基于WtT、WtW和CtG模式的CO2排放量，并相应补充一次能源及完善驱动部件制造成本的数据记录。

研究人员在方案开发过程中为每种车辆等级规定了应用最广泛的3种动力系统（图3），同时该类动力系统的组合都是开放式的，研究人员均已对其进行了组合分析。目前尚不知全新的动力系统会如何影响用户的购买意向，为了能使该指标量化，已将市场销售的所有组合涵盖在内，从而便于研究人员对2030年的车型产量进行预测。

表1中的第1种情况可被认为是汽油车的技术基准，除此之外装备柴油机和天然气发动机的车型有助于显著降低CO2排放。表1中的第2种情况表示制取合成燃料需采用可再生能源，否则到2030年，在车辆采用混合动力系统的情况下会使WtW模式下的排放量增加6倍，如果设定合成燃料仅能通过可再生能源制取，那么WtW模式下的CO2排放当量仅为20 g/km。即使研究人员对车辆、驱动装置、燃料和能量的生产、运行和回收利用开展总体研究，在使用100%比例合成燃料的情况下CO2排放量也仅为52.3 g/km，仍低于2030年的TtW的预测平均值。

表1?用于预测2030年欧洲车辆等级分布可能的驱动型式情景

作为与此相对应的方案,表1中的第3种情况代表仅使用蓄电池的纯电动汽车，除了可局部实现零排放之外，同时也能表明实际影响周围环境的排放（WtW）与混合动力系统密切相关。

如果考虑到BEV的动力系统，那么CO2排放当量将会提高到约140 g/km，这虽然比第1种情况低约50 g/km，但是却明显高于其他车型的排放值，而且BEV的动力系统的成本要高出约81%。

表1中的第4种情况则代表了未来的发展前景。占比约50%的电动车可实现局部零排放，而剩余的部分车型则装备成本较低的内燃机，以此满足市内行驶和郊外行驶的需求。因此，与第3种情况相比，WtW和CtG模式下的CO2排放与车辆动力系统的平均制造成本都能显著降低。

第5种情况是针对每种车型和驱动型式产量分布的预测，研究人员通过这种分布状况可对车辆等级和车辆动力系统进行预测。如表1所示，按照现在的数据状况预测HEV所占的份额为55%，与PHEV和ICEV加在一起的所有新车型中约有83.8%的车型都装备了内燃机。在该预测过程中，BEV的份额仅占16%。以此为基础，所有车辆等级在始终使用化石燃料的情况下，TtW情况下的CO2排放约为77 g/km，而与此相应的WtW情况下的CO2排放量为95 g/km，相对较高。此外，与条件2、3和4相比，可再生能源对WtW和CtG模式下降低CO2排放的影响效果相对较小。因此，证实了提高混合动力汽车所占比例可有效促进可再生能源领域发展的理念。此外，由于使内燃机燃用E-Fuel燃料能有效地降低CO2排放，而减小PHEV、BEV和FCV的所占比例能相应降低成本。

5 排放法规的影响

从图4可以清楚地看出各种车型的CO2排放和成本潜力。并分别标注出了ICEV、BEV、FCV所占的比例。

在当前的TtW法规下，汽车制造商通过零排放车型来降低公司车队平均CO2排放，由此引起整车成本的直线上升。研究人员通过基于2030年的预测值，可将WtW模式下的CO2排放量降到约120 g/km以下。但即使BEV在所有车型中占据100％的份额，WtW模式下的CO2排放量也难以降低到80 g/km 以下。与2030年的能源体系相比，可再生能源所占的份额会进一步增加。

6 BEV的用户接受程度

目前，1项不确定性在于用户对于BEV的接受程度。图5左图示出了在车辆动力来源全部为可再生能源的情况下，BEV对WtW模式下CO2排放量的影响。由于充电时间、公共设施和使用寿命周期总成本（TCO）等因素会对BEV的销售产生制约，从而只有增加FCV的销售比例才可有效抑制CO2排放，由此会使整车成本得以显著提升。根据预测，至2030年时FCV的市场占用率也会相对较低，仅有0.2%，为此对E-Fuel燃料实现进一步推广应用才能确保WtW模式下的CO2排放量不会增加。

如图5右图所示，针对减少CtG模式下CO2排放值的研究，只有通过对ICEV及HEV这2类车型进行比较才能得出结论（图5右图）。由此只有在一次能源需求增加的情况下才可有效降低成本。

7 动力系统与车辆的匹配

通过上述分析，本文研究了用于2030年的TtW、WtW和CtG模式下的CO2排放的依赖关系和优化潜力。除了针对降低CO2排放而逐步推进针对混合动力系统的优化之外，已考察了整车制造成本及其动力系统所需的一次能源。

图6左图示出了动力系统数量对TtW模式下CO2排放的影响。图中所标注的“成本最佳”、“TtW最佳”和“WtW最佳”分别表示出了在CO2排放潜力和动力系统组成等方面的重要区别，使用上述动力系统即可在TtW模式下达到最低的CO2排放。

每一种车型配置（数据云中的点）包含了车辆等级特有的动力系统，并配备有相应的CO2排放、一次能源和整车成本的相关数据。在图6右图中针对WtW最佳的车型示出了为此所必需的动力系统及其与车辆的组合形式。

8 结论

未来，车辆采用混合动力系统可显著降低CO2和有害物排放。采取IAV公司的车型组合方法，就能将内燃机、包括插电式在内的混合动力系统以及采用燃料电池或蓄电池的纯电动力系统等5种最重要的动力系统形式分别分配给相应的车型。研究人员针对每一种车型与驱动装置的组合都计算出了相应的CO2排放当量，而且调整了每种车型的销售比例。通过研究方案证实，在面对混合动力系统和可再生能源的挑战时，目前所有车型中HEV依然占比较高，而传统内燃机燃用E-Fuel燃料有着较好前景，同时减少PHEV、BEV和FCV的销售比例也能降低整车成本。除此之外，研究人员还分析了混合动力系统的目标导向。上述结果表明，内燃机在B级车型中仍是未来的主要发展目标，但是在其他车型中混合动力（HEV或PHEV）车型更占优势。

作者：[德]W.WUKISIEWITSCH等

整理：范明强

编辑：伍赛特

本文来源于汽车之家车家号作者，不代表汽车之家的观点立场。

我国能源发展面临的重大挑战包括能源需求压力巨大，能源供给制约较多，能源生产和消费对生态环境损害严重，能源技术水平总体落后。

我国能源领域科技创新发展不平衡、不充分的问题较为突出，推动能源转型的绿色低碳能源技术创新有待加强；能源产业链仍存在堵点、断点、痛点，部分关键核心技术仍然有受制于人的风险；虽然我国部分能源技术已经进入国际先进行列，但产业化程度不高，基础研发和工程需求脱节。

应对能源重大挑战重点举措

1、稳定传统能源生产

在需求侧调整、供给侧结构性改革的双重作用下，我国煤炭消费总量将步入平台期。尽管我国煤炭资源储量丰富，仍需科学规划产能，提升大型矿井产能比重，加快智慧矿山建设，稳定国内煤炭产能规模，满足国内煤炭消费的基本需求。

2、实施多能互补，提升可再生能源消费比重

加快可再生能源综合利用是解决我国未来能源安全的核心任务，也是降低能源对外依存度的最现实途径。在保障生态环境的前提下，实施大渡河、澜沧江上游等西南地区水电站、抽水蓄能电站的开发建设。

我国能源发展面临着从结构到技术、从管理到体制等一系列重大的挑战。

目前我国炼油能力8亿吨左右，原油加工量不到6亿吨，产能过剩的矛盾十分突出。同时，国内炼油企业还存在着集中度较低以及产品技术升级慢的瓶颈。世界石化产业显著趋势是规模化和集群化，与石化强国相比，我国石化产业的规模化和集群化都有距离。

集成互补分布式能源是发展方向：

针对目前能源结构和大气污染的现状，围绕能源结构的优化和如何扩大可再生能源的比重，中国政策科学研究会执行会长郑新立认为。

要加快天然气进口的基础设施和船舶的建设，加强国内天然气特别是页岩气的勘探开发，包括海洋可燃冰的勘探开发，加快煤制天然气和煤炭的清洁高效利用，加快生物质能和可再生能源的开发利用。

中国面临的能源危机 我国的可再生能源有着得天独厚的优势，是重要的战略替代能源，对增加能源供应，改善能源结构，保障能源安全，保护环境具有重要的作用。积极开发和利用核能、太阳能、风能、电能、生物质能、地热能以及海洋能等可再生能源，是实现我国经济社会可持续发展能源战略的必然选择。 1我国的能源危机与环境危机凸显 1.1中国面临严重的能源短缺危机 我国是一个能源生产大国和消费大国，拥有丰富的化石能源资源。2006年，煤炭保有资源量为10345亿吨，探明剩余可采储量约占全世界的13%，列世界第三位。但是中国的人均能源资源拥有量较低，煤炭和水力资源人均拥有量仅相当于世界平均水平的50%，石油、天然气人均资源拥有量仅为世界平均水平的1/15左右。能源资源赋存不均衡，开发难度较大，已探明石油、天然气等优质能源储量严重不足。再加上能源利用技术落后，利用低下，在经济高速增长的条件下，我国能源的消耗速度比其他国家更快，能源枯竭的威胁可能来得更早、更严重。因而，日益增长的对外能源需求造成的能源压力迫使我们不得不寻找解决能源危机的突围之路。 1.2不合理的能源结构引发严重的环境危机 我国是世界上少数几个以煤为主要能源的国家，一次性能源生产和消费65%左右为煤炭，大量使用煤炭，使 66%的中国城市大气中颗粒物含量以及22%的城市空气二氧化硫含量超过国家空气质量二级标准。长期以来这种以煤炭为主的能源结构和单一的能源消费模式带来了严重的环境污染。伴随着经济的快速发展和能源需求量的持续增长，化石燃料燃烧所产生的温室气体排放给环境造成了越来越沉重的压力。面对当前化石能源消耗带来的严重环境危机，调整能源结构已迫在眉睫。 2发展利用可再生能源是解决中国能源危机的有效途径 可再生能源是可以永续利用的能源，如水能（小水电）、风能、太阳能、生物质能和海洋能等，不存在资源枯竭问题。目前，世界各国都力推可再生能源，中国更应该把握住发展可再生能源的时代走向，争取在可再生能源开发利用上走在世界前列，缓解日益加重的能源危机与环境压力。 2.1中国可再生能源具备良好的资源基础 我国可再生能源品种齐全，数量多，资源基础雄厚。我国小型水电（指≤5万千瓦的水能资源）的可开发量为1.2亿千瓦，目前仅开发了不到 1/4；全国陆地每年接收的太阳辐射能相当于24000亿吨标准煤，如果按陆地面积的1%、平均转换效率按20%计，一年可提供的能量达48亿吨标准煤，相当于2006年全国一次能源消费量（24.6亿吨标准煤）的两倍；我国10m高度层的风能总储量为32亿千瓦，实际可开发为2.53亿千瓦，加上近海（1~15米水深）风力资源，可装机容量达10 亿千瓦；生物质能资源也十分丰富，秸秆等农业废弃物每年约有3.0亿吨标准煤，薪柴资源为1.3 亿吨标准煤，加上城市有机垃圾等，资源总量近7亿吨标准煤。通过品种改良和扩大种植，生物能的资源量可以在此水平上再翻一番。此外，还有地热能和海洋能等，可供大规模长期开发利用。总之，中国可再生能源资源丰富，具有大规模开发的资源条件和技术潜力，可以为未来社会和经济发展提供足够的能源，开发利用可再生能源大有可为。 2.2中国可再生能源具备良好的市场基础 我国可再生能源具有巨大的潜在市场，随着我国经济的进一步发展和全面小康建设的推进，必将对能源供应提出新的要求。同时，我国又是一个农业大国，61%的人口生活在农村，农村能源利用率处于较低水平，每年要消耗6亿多标准煤的能量，其中一半的能源靠作物秸秆和砍伐树木获得，这使得生态环境遭到破坏，荒漠化程度加剧。作为农村能源供应的重要补充，利用可再生能源正在为农村提供气体燃料、提供生活热水、为偏远地区农户解决无电问题等方面发挥重要作用，直接提高农民生活质量和改善农村环境质量。可再生能源的利用是农村能源与环境协调发展重要途径。所以，客观上的迫切需求为可再生能源提供了巨大的市场。 3中国可再生能源开发现状与面临的挑战 3.1中国可再生能源的产业发展已初具规模 20世纪90年代以来，我国的可再生能源开发利用已经取得显著进展。2007年，我国可再生能源利用总量居世界首位。2007年我国小水电利用总量占世界一半，水电勘测、设计、施工、安装和设备制造均达到国际水平，已形成完备的产业体系；2007年，我国光伏电池产量达到100万千瓦，超过日本，位居世界第一；太阳能热水器使用量为5200万平方米，约占全球使用量的40%。据测算，使用1平方米的太阳能热水器每年可节约120千克标准煤。太阳能利用得到快速发展，在能源供应中占10.32%，居第二位；目前全国已建成并网风力发电装机容量57万千瓦，2007年的风电装机容量达到590万千瓦，比2006年增加了330万千瓦2007年，我国可再生能源年开发利用总量折合2.2亿吨标准煤，占一次性能源消费总量的8.5%。我国是一个农业大国，生物质能材料来源广泛，生物质发电装机容量已达到相当规模，农村年产沼气102亿立方米，相当于1600万吨煤；沼气工程实现了标准化生产，沼气技术服务体系已比较完善；另外我们在可再生能源利用技术上取得很大突破，相当一批技术已发展到商业化初始阶段。 3.2中国可再生能源发展面临的挑战 3.2.1政策障碍 国家和政府的法律政策导向对可再生能源发展起着至关重要的作用，但是我国可再生能源的相关政策体系还不完整，经济激励力度较弱，政策的稳定性和协调性差，还没有形成支持可再生能源持续发展的长效机制。我国可再生能源的立法比较晚，法律体系不健全，仅出台了一部《中华人民共和国可再生能源法》。此外，各地方缺乏相应的法律政策，不能很好地贯彻中央的政策，形成促进可再生能源产业发展良好的政策环境。 3.2.2资金障碍 我国可再生能源在2007年已达到12亿美元，仅次于德国，居世界第二。但我国的新能源发展并没有纳入政府各级财政拨款渠道；与金融机构和发展中国家政府的金融政策和法规联系不到位，使本来很值得信赖的项目与商业应用也缺乏信贷和风险投资。 3.2.3技术障碍 技术开发能力与产业体系薄弱，关键技术掌握得少。除水电、太阳能热利用、沼气外，其它可再生能源技术水平较低，缺乏自主技术研发能力，设备制造能力弱，技术和设备生产主要依赖进口，技术水平和生产能力与国外先进水平差距较大。同时，可再生能源的资源评价、技术标准、产品检测和认证等体系不完善，人才培养不能满足市场快速发展的需要，没有形成支撑可再生能源产业发展的技术服务体系。 3.2.4市场障碍 由于可再生能源开发难度大，开发市场化起步晚，所以商品化程度低，产业化薄弱。市场经验不足阻碍着可再生能源工业有效地提供产品和服务，存在普遍的产品质量问题和服务问题，市场法规不足和缺少工业标准的风险抑制着需求增长。长期以来，我国可再生能源发展缺乏明确的发展目标，缺乏连续稳定的市场需求。虽然国家支持可再生能源发展的力度逐步加大，但由于缺乏强制性的可再生能源市场保障政策，没有形成稳定的市场需求，可再生能源发展缺少持续的市场拉动。市场障碍阻碍着可再生能源产业链条的形成和发展。 4中国可再生能源的突围之路 4.1将可再生能源战略纳入国家能源战略 可再生能源比重的提升传递着“绿色经济”正在兴起的信息，2012年《京都议定书》到期后，新的温室气体减排机制将进一步促进绿色经济的全面发展。如何面对“后京都议定书时代”，可再生能源成了我们势在必行的发展之路。 可再生能源是我国能源优先发展的领域。可再生能源的开发利用，对增加能源供给、改善能源结构、促进环境保护具有重要作用，是解决能源供需矛盾和实现可持续发展的战略选择。《可再生能源中长期发展规划》中提出到2010年使可再生能源消费量达到能源消费总量的10%，到2020年达到15%的发展目标。由科技部主持的《中国后续能源发展战略研究》对到本世纪中期我国能源需求进行了预测。从预测结果看，若采用生态驱动方案，到2050年可再生能源将成为能源结构的主角之一，达到30%以上。因此，我国发展可再生能源的战略目标将是：最大限度地提高能源供给能力，满足实现全面建设小康的要求，改善能源结构，实现能源多样化，建立可持续的、安全的能源供应体系。 4.2切实加强法律保障 各级政府应切实加强政策扶持力度，尽快建立规范的保障制度，实行政府问责制。应完善可再生能源法律制度，尽快建立可再生能源相关的法律法规体系，加快出台《可再生能源促进法》、《循环经济法》等促进可再生能源发展的法律法规。为增加可再生能源供应、规范可再生能源市场、优化能源结构、维护可再生能源发展提供法律保障，这也是我国能源发展的必然要求。 4.3建立多渠道的开发机制 开发利用新能源和可再生能源是当今国际一大热点，要抓住当前大好时机，将自主创新与技术引进，建立和形成以国内制造为主的装备能力。一是各级政府要从财政上支持新能源的开发，积极吸引和引导社会、企业、个人投资可再生能源，促进可再生能源的开发利用。二是要进一步拓宽合作领域，加强与国际组织和机构的联系与合作，提倡双边、多边合作研究及合作生产。加强人与技术信息交流。采取切实措施，为吸引国际机构和社会团体、企业家和个人来华投资、独资或合资开办各种新能源和可再生能源实体创造条件。 4.4培育可再生能源市场 一是在中央、地方提供政策支持的基础上，鼓励企业打破限制，实行横向联合，积极引进新工艺、新技术，不断提高产品质量，降低成本，扩大销路。二是鼓励有条件的企业和个人开办新能源技术服务公司，为消费者提供新能源技术产品的安装、调试、维修保障服务，同时政府应为这些公司的技术人员提供技术培训，提高其技术业务水平，逐步培育起持续稳定的可再生能源市场。三是加强建立可再生能源技术产品的评价指标体系，产品的检测和质量认证体系，建立国家级质量监测系统，建立健全市场保障机制，同时形成支撑可再生能源产业发展的技术服务体系。激励新能源消费，完善促进可再生能源开发利用的市场环境，逐渐培育起持续稳定的可再生能源市场。