基于生命周期的新能源汽车碳足迹评价

何文韬，郝晓莉，陈 凤

（东北财经大学 产业组织与企业组织研究中心，辽宁 大连 116025）

一、引 言

随着气候变化加剧、城市污染严重及化石燃料短缺等环境资源问题日益严峻，各国都在急切寻找一条替代传统燃油汽车的技术路径来减少使用化石资源，降低碳排放量。在此背景下，新能源汽车迎来发展机遇，一些国家已经为新能源汽车设定了未来目标，启动了一系列市场推广计划。欧盟计划到2030年将内燃机汽车数量减半，到2050年逐步从城市中淘汰。美国在《新能源汽车战略规划蓝图》中提出，计划到2040年电动车数量达到2.5亿辆，进而摆脱对进口石油的依赖。日本提出到2030年实现混动、纯电动和插电式混合动力汽车销售市场占比70%的目标。在《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》中，新能源汽车产业被列为“构筑产业体系新支柱”的战略性新兴产业之一，并在《新能源汽车产业发展规划（2021—2035年）》中提出，到2025年实现新能源汽车新车销售量达到汽车新车销售总量20%左右的发展愿景。

虽然各国都普遍认为推广新能源汽车是减少石油依赖、减少碳排放及实现城市中心零排放的可行途径，但新能源汽车真的低碳环保吗？纯电动、插混、混动等不同类型的新能源汽车的环境表现如何？不同发展阶段应当选择哪种类型的新能源汽车？对此，需要以新能源汽车整个生命周期作为研究对象，追踪新能源汽车碳足迹，对直接的和潜在的环境影响进行全面评价，避免出现环境负担转移的问题。目前碳足迹的计算大多采用生命周期评价法（Life Cycle Assessment，LCA）。该方法是一种针对产品或服务进行标准化、科学化环境影响评价的方法，考虑了产品系统在其整个生命周期中的投入和产出。现有研究广泛采用该方法追踪新能源汽车碳足迹，评价新能源汽车的环境影响。

本文以各国为实现碳达峰与碳中和目标为背景，分析了新能源汽车在这一目标中所起的作用，详细梳理基于生命周期评价法的新能源汽车碳足迹研究进展，总结针对不同类型汽车、不同国家发展新能源汽车的生命周期评价结论，分析相关研究的未来发展方向和趋势，为中国研究新能源汽车、推动实现碳达峰与碳中和目标提供理论参考。

二、碳达峰与碳中和目标下的新能源汽车

（一）新能源汽车发展趋势

在政策推动下，中国新能源汽车不但取得了突飞猛进的发展，而且呈现出向着智能化发展的趋势。据统计，2019年中国新能源汽车产销分别达到124.2万辆和120.6万辆。2020年，尽管受到新冠肺炎疫情的影响，但新能源汽车产销仍然同比实现了7.5%和10.9%的增长，分别达到136.6万辆和136.7万辆。2021年新能源汽车产销两旺，分别达到354.5万辆和52.1万辆。新能源汽车的渗透率也一路攀升，2021年接近14.8%，达到了历史最高水平。与此同时，汽车产业整体对智能化配置的重视程度在逐步提高。其中，新能源汽车是重要的参与者和推动者。国内互联网企业，如华为、百度、阿里等纷纷入局新能源汽车车载系统，为车辆提供智能化软件服务和支持，满足消费者对汽车安全、舒适、互联等新需求。

从全球来看，新能源汽车在经历了十年的快速增长后，在2020 年突破1 000 万辆大关，比2019年增加43.0%，占车辆总数的1.0%，其中纯电动汽车占新增电动汽车登记数量的2/3。2020年上半年受新冠肺炎疫情影响，新车登记数量同比下降了约1/3，但这部分被下半年强劲的需求抵消，使得整年同比仅下降16.0%。而电动汽车销售额却上升了70.0%，达到新车销售的4.6%。2020年全球约有300万辆新增电动汽车登记注册，欧洲新增电动汽车注册量翻了一番，达到140万辆，首次超过中国成为年增长量最大的地区。其他国家，如美国汽车市场在2020年下降了23.0%，电动汽车注册量降幅略小于整个市场。日本自2017年电动汽车注册量达到峰值以来，电动汽车市场的绝对值和相对值都在下降，2020年日本电动汽车注册量下降了25.0%。

与新能源汽车产销量变化相对应，2020年全球消费者购买新能源电动汽车的消费支出为1 200亿美元，相较2019年增长了近一半，拉动销售额增长41.0%。而这背后离不开各国政府对新能源汽车消费的补贴和激励措施。2020年各国政府在对购买新能源汽车的补贴和税收减免上花费了约140亿美元。在中国不断“退坡”新能源汽车政府补贴的情形下，欧洲加大了对新能源汽车的补贴力度，从而使得2020年欧洲新能源汽车销量增长超过了中国。

以上数据表明，新冠肺炎疫情虽然中断了新能源汽车持续十年的强劲增长，但在减排压力和政策激励的双重作用下，新能源汽车无论是产销量还是市场份额都在上升，全球新能源汽车仍处在快速发展阶段。

（二）碳达峰与碳中和目标对新能源汽车发展的新要求

由于温室效应威胁着人类生存，节能减排和实现“零排放”成为国际社会的一致诉求。为此，联合国相继出台了《气候变化框架公约》《京都议定书》和《巴黎协定》三个具有里程碑意义的国际文件，呼吁各国从2021年开始至2050年努力实现全球二氧化碳“零排放”目标。为了落实这一目标，全球各国纷纷加快了减排和控碳的步伐。中国提出了2030年实现碳达峰与2060年实现碳中和的目标。美国推出“绿色新政”，计划在2050年之前达到零排放。欧盟做出最新承诺，计划在2030年之前将温室气体排放量较20世纪90年代至少降低55.0%，并努力在2050年实现碳中和。日本、韩国、加拿大等国家均提出了2050年实现碳中和的减排目标。

碳排放的主要来源是燃烧化石燃料，而交通运输是主要来源之一。为了减少对化石燃料的依赖，各国政府及相关企业正努力对交通运输部门进行去碳化。其中，新能源汽车的快速部署既可以实现大规模的减排，还能减少对化石燃料的依赖，加上公众对环境外部性效应的认识及新技术的迅速出现，以新能源汽车为核心的环境可持续交通运输系统的概念得到广泛认可。以上因素促使传统汽车制造企业加大了对新能源汽车的研发力度。宝马宣布到2030年，单车全生命周期平均二氧化碳排放量较2019年至少降低1/3，并将碳减排范围拓展到全产业链。沃尔沃计划到2025年，从制造到物流总体运营的碳排放量降低25.0%，并在2018—2025年间，将每辆车全生命周期中的碳排放降低40.0%，将全球供应链相关的二氧化碳排放量减少25.0%。日产汽车提出，到2050年整个集团的企业运营和产品生命周期实现碳中和，计划在2030年实现核心市场新车型100%电动化。大众和奔驰等也纷纷宣布碳中和目标和低碳战略。中国汽车企业中，比亚迪提出构建“绿色供应商、绿色原材料”的绿色采购体系，研究探索新能源汽车及动力电池等核心零部件碳足迹，力争成为新能源汽车领域碳减排的标杆企业。北汽提出打造绿色工厂，建立了产品全生命周期的绿色管理体系，提高能源利用效率，推动汽车产业绿色低碳转型。

三、新能源汽车碳足迹评价研究进展

汽车企业在制定碳中和战略目标时，都将汽车产品全生命周期考虑在内。近期发展起来的生命周期评价法适用于对新能源汽车进行全面、综合的碳足迹评价，从根源上找到新能源汽车碳排放的来源，真正实现新能源汽车在生产、使用、报废全生命周期中的绿色低碳。

（一）生命周期评价法及其运用

⒈生命周期评价法的界定及实施步骤

为了对新能源汽车的环境影响有一个清晰的认识，需要对其从原材料提取和加工，到产品生产、运输、分销、使用、维护和回收，再到最终储存或重新融入环境的全生命周期进行分析。而生命周期评价法作为一种用于评价特定流程或产品造成潜在环境影响的分析工具，适用于对新能源汽车进行完整环境评价的工作。生命周期评价法已经形成国际通用的标准程序，包括国际标准化组织14000环境管理标准系列中的ISO14040和ISO14044。

作为一个基于多准则的方法，生命周期评价法有四个步骤的迭代过程，包括目标和范围界定、盘查分析、影响评价和结果解释。目标和范围界定是生命周期评价法的第一个阶段，描述生命周期评价的目标和范围，涉及系统边界、详细程度及潜在的间接影响。第二阶段生命周期盘查分析是对界定系统范围内的所有投入资料如原材料、能源、设备等，产出资料如主要产品、副产品、污染物、废弃物等，以及间接影响资料如生态、社会影响和土地使用等进行盘查。在收集了所有投入产出资料后，将不同阶段的环境影响可能性分为三大类：人类健康、自然环境和资源损耗。第三阶段通过选择合适的评价模型及方法，将环境影响分类并进行量化分析。第四阶段依据评价目标与范围界定、归纳并提炼出评价结论及建议事项，以评价整个项目取得的所有环境绩效成果。

⒉生命周期评价法的分类与特点

（1）归因生命周期评价法和间接生命周期评价法

随着生命周期评价法的发展，学者们认识到需要通过参数化建模来反映技术场景和参数变化，但也发现生命周期评价法建模的发展方向并不能识别所有可能的变化后果，某些决策可能产生系统之外的影响，却没有包含在评价目标和范围之中。由此，学者们提出，将涵盖行动或决定可能外部后果的评价方法称为间接生命周期评价法（Consequential LCA），将侧重于描述生命周期及其子系统中与环境相关影响的方法称为归因生命周期评价法（Attributional LCA）。

两种方法有不同的适用范围。有研究认为，间接生命周期评价法适用于决策，但当间接生命周期评价法和归因生命周期评价法的结果差异很小时，或间接生命周期评价法在建模中的不确定性超过从中获得的结果时，不应使用间接生命周期评价法。此外，如果无需依据评价进行决策时，考虑到应用的广泛性，应当使用归因生命周期评价法。另一些研究认为，归因法和间接法既可以用于决策，也可以用于学习。不但间接生命周期评价法能有效评价个体决策或规则的环境影响，归因生命周期评价法也可以，只是需要避免与具有较大环境影响的系统相联系。此外，现有研究也指出，不要将归因生命周期评价法视为是回溯历史的方法，而将间接生命周期评价法视为更具前瞻性的方法。这些方法只定义边界条件，而不限制建模或场景构建。因此，归因生命周期评价法可以同时回顾性和前瞻性地使用。两个方法之间是互补关系，不存在“非此即彼”的选择。

（2）生命周期评价法的三种变体：PLCA、EIO-LCA和HLCA

生命周期评价法作为一种强有力的量化分析技术，有三种主要的方法变体：基于过程的生命周期评价法（PLCA）、基于经济投入产出的生命周期评价法（EIO-LCA）和混合生命周期评价法（HLCA）。PLCA是一种自下而上的方法，它量化了产品或流程的直接环境影响，但不考虑供应链的构成。PLCA 需要大量高精度的数据，但数据获取较有难度。EIO-LCA 是一种自上而下的方法，考虑了部门间的相互作用，具有非常广阔的分析边界。在生命周期评价法中，基于经济投入产出的模型通常会增加特定产品、服务和组织的影响数据，而不仅仅是使用平均经济部门数据。HLCA结合了前两种方法，并利用EIO-LCA的完整性和PLCA的独特性优势。

不同的方法在分析产品或流程的碳足迹方面具有各自的优劣势。碳足迹中包含的信息因计算方法和被评价对象愿意承担的责任不同而产生差异。这就需要在全面性和参与性之间进行权衡。由于消费者可以通过购买决策来影响商品或服务的碳足迹，因而对碳足迹采用不同的方法进行广泛的评价是合适的。同样，由于企业可以影响其供应商，更广泛的评价也可以有效激励更多的企业在决策时考虑对气候变化的影响。

（3）生命周期评价法的特点

相较其他环境评价工具，生命周期评价法关注产品系统，并对产品系统在时间和空间上进行了扩展，这对环境影响的评价具有重要意义。具体体现在以下三点：

第一，生命周期评价法的一个独特之处在于设定与目标相关的功能单元。功能单元恰当地描述了所研究的产品或过程，反映了系统在产品单元级别提供的功能。生命周期评价法的功能单元相对较小，评价清单中对空气、水或土壤的碳排放量按照功能单元在每个过程中的全部碳排放量占比来确定。在此类边界条件下计算的环境影响代表了多年前碳排放量、当前碳排放量和未来某个时间碳排放量影响的总和。

第二，生命周期评价法涵盖了环境影响的多样性，并包含跨影响类别的比较。理想情况下，对环境影响进行建模应当以相同的实现程度进行，以避免在类别之间的比较中产生偏见。生命周期评价法的目标是采用一种可比较的方法来评价影响，这可以与其他环境评价工具进行对比，以便在对所有环境影响进行建模时寻找到最佳评价法。

第三，生命周期评价法可以针对各种范围进行环境影响评价，包括从“摇篮”到“门”（原材料到工厂门口）、“门”到“门”（仅关注制造过程）或从“摇篮”到“坟墓”（原材料直到废物处置）。此外，与其他环境评价工具不同，生命周期评价法是由数据驱动的方法论。这就使得它在循环经济研究中可作为一种基于科学的强大分析工具，通过定量方法来衡量产品、服务或商业模式对环境的影响。

⒊生命周期评价法在新能源汽车碳足迹研究中的运用

碳足迹的起源可以追溯到Wackernagel和Rees提出的生态足迹概念。近年来，碳足迹的定义逐渐清晰，并一直被用作全球变暖潜能（GWP）的生命周期影响类别指标。根据Wiedmann 和Minx的研究，碳足迹定义为一项活动直接或间接造成的，或是在产品生命周期内累积的二氧化碳排放总量的衡量指标。碳足迹是某活动或产品导致的温室气体排放量的定量表达，有助于进行碳排放管理和对环节措施进行评价。碳足迹研究的总体目标是通过计算产品生命周期内所有重要温室气体排放，或基于系统边界定义的选定过程，以二氧化碳当量计算产品的潜在全球变暖效应。

有关汽车系统的生命周期评价研究始于20世纪70年代，目的在于降低交通运输部门对原油产品的依赖。此后，学界逐渐兴起的对生态效率和可持续发展的研究兴趣推动了生命周期评价法的发展和应用。相较成本收益分析是为了评价环境的经济影响，生命周期评价是为了评价产品和服务在整个使用寿命期间的环境影响。生命周期评价法提供了一个总体标准，为解决交通运输部门的碳排放问题提供了新的见解，这将有助于交通运输部门的绿色可持续发展，从而降低温室气体排放对气候变化的影响，产生巨大的社会效益。减少交通运输部门的碳排放不仅涉及提高发动机效率、降低行驶阻力、加强污染物控制等对现有技术的优化，还涉及引入替代燃料或新的动力系统技术。使用生命周期评价法评价现有燃料使用和最新电力驱动的主要目的在于评价替代燃料在减少石油和不可再生燃料消耗方面的潜力，以减少空气污染和碳排放。在评价时，应将车辆的生命周期划分为两个循环：第一个循环是车辆生命周期，包括车辆总成、维护、拆卸和再循环等；第二个循环是燃料生命周期，包括燃油抽取、处理、分配、存储和使用。

（二）碳达峰与碳中和目标下新能源汽车的环境影响评价

交通运输服务会造成重大的负面环境影响。例如，气候变化、光化学烟雾、酸雨、车辆与基础设施报废等，都与交通运输活动有关。对此，各国政府加大了对新能源汽车的推广力度，以期减少传统燃油汽车对环境的影响。然而，在目前的技术条件和能源结构下，新能源汽车是否真正环保、低碳，也是政府部门和学界关注的热点问题。为此，学者们开发了不同的环境指标，来量化分析新能源汽车在生命周期各阶段的碳足迹及其可能产生的环境影响。

⒈新能源汽车与传统燃油汽车环境影响的生命周期评价比较

在全球，交通运输部门的碳排放量约占能源相关碳排放量的1/4，如果不减排，预计到2050年将增长到60.0%。根据工信部公布的数据，截至2020年底，中国汽车保有量达到2.8亿辆，是全球第一大汽车生产国和消费市场，中国汽车产业已进入从高速增长向高质量发展转型的关键时期，汽车产业的碳减排对于中国能否顺利实现碳达峰至关重要。在此背景下，可持续性已经成为汽车产业发展的一个关键问题。在不同的交通替代方案中，电动汽车已经成为减少对化石燃料依赖的可行解决方案。为此，有必要对创新技术和传统技术进行有效性比较，以支持汽车产业可持续发展的决策。

现有研究采用生命周期评价法比较了内燃机、纯电动、混合动力和插电式混合动力等不同汽车驱动技术的环境生态特性。相关研究分为若干类，一些研究只探讨电动汽车特定组件的环境影响，如动力电池、电力电子设备等；另一些研究只评价了汽车生命周期特定阶段的碳排放，如车辆的使用阶段或生产阶段；而更全面的研究则考虑到了电动汽车或混合动力汽车整车的环境影响，特别是对传统燃料汽车和新能源汽车的环境影响进行比较研究。Notter等编制了详细的锂离子电池生命周期清单和基于电动汽车的生命周期评价。研究表明，无论是使用汽油燃料的内燃机汽车还是以锂离子电池为动力源的电动汽车，它们所造成的环境负担都受到运行阶段的影响。以传统内燃机汽车作为参考车辆，在电动汽车对环境的总影响中，电池所造成的影响占比为15.0%。锂离子电池组件中，因锂提取造成的影响小于2.3%。这项研究为基于电池的电动汽车进行更详细的环境评价提供了良好的基础。Hawkins等汇总了对混合动力汽车和纯电动汽车进行生命周期评价的研究，并比较了不同类型车辆的全球变暖潜能值。分析表明，以煤电为电力来源的纯电动汽车全球变暖潜能介于小型和大型传统内燃机车之间，而以天然气或低碳能源为电力来源的纯电动汽车，其环境效应要优于最高效的内燃机汽车。并且，与内燃机汽车使用燃料相比，依赖煤电的地区使用纯电动汽车显示出硫化物排放量增加的趋势。最终研究得出，尽管与传统内燃机汽车相比，电动汽车的全球变暖潜能似乎有所下降，但高效的内燃机汽车和独立于电网的混合动力汽车的环境表现要优于使用燃煤发电的纯电动汽车。Bauer等提出了一种基于新型集成车辆仿真框架的比较生命周期评价法，对当前和未来中型乘用车的环境表现进行了综合评价。经过测评得出，如果非化石能源用于电力和氢气生产，电动汽车可以显著缓解气候变化。然而，在酸化、颗粒物形成和毒性等其他环境负担方面，由于车辆和燃料生产环节的碳排放，在某些情况下，电动汽车可能比现代化石燃料汽车的环境表现更差。因此，交通运输部门的电气化应当随着对车辆生产链的生命周期管理及能源运输政策进行整合，以应对电动汽车潜在的环境弊端。Tagliaferri等对欧洲基于锂电池技术的电动汽车进行了生命周期评价，并将其与内燃机汽车进行比较。评价中包括两种类型车辆的制造、使用和处置阶段。研究结果显示，由于在电池组中使用了金属，因而电动汽车的制造阶段是对环境负面影响最大的阶段，但电动汽车在使用阶段产生的温室气体排放量是内燃机汽车的一半。Lombardi等从生命周期评价的角度比较了传统燃油车、纯电动车、插电式油电混合动力车和插电式混合燃料电池车四种类型车辆在动力总成生产、车辆使用阶段和动力总成寿命终止阶段的环境影响差异。根据生命周期影响评价结果，在气候变化、燃料消耗和累积能源需求指标中，最低值是插电式油电混合动力车，其次是插电式混合燃料电池车和纯电动车，最后是传统燃油车。使用相应的纯电动动力系统代替传统的燃油动力系统对应的减排量最低，但仍具有价值。进一步根据“从油箱到车轮”的比较研究发现，纯电动动力系统具有非常高的平均效率，导致的消耗较少；其次是插电式油电混合动力车和插电式混合燃料电池车，最后是传统汽车。然而，在电池方面，基于纯电动动力系统的环境表现明显低于内燃机动力系统。在包括人体毒性、富营养化和酸化等一组指标中，传统汽车都低于纯电动和混合动力汽车。这也再次证实了电动汽车的环境潜力取决于电池的有效生产和回收。

对以电动系统为代表的新能源汽车和以燃油动力系统为代表的传统汽车进行生命周期评价的研究发现，与内燃机汽车相比，新能源汽车无疑可以减少尾气排放，有助于降低空气污染水平，尤其是在城市内使用，但新能源汽车的使用阶段并非零影响。尽管以电动汽车为代表的新能源汽车在运行过程中不存在局部碳排放，但因为电池充电而产生的电力需求是高度的能源密集型消耗，并涉及碳排放，因而可造成不容忽视的环境负担，电动系统的环境影响指标不一定会优于高效的传统汽车。但是，对电动汽车的生产阶段、废旧材料回收阶段等进行节能减排管理，会减轻这些因素对环境的负面影响。此外，由于各国的能源结构存在差异，因而对不同国家进行具体的新能源汽车环境评价至关重要。

⒉典型国家或地区发展新能源汽车的生命周期评价

（1）中国

中国机动车保有量从2015年1.7亿辆增长到2020年的2.8亿辆，年平均增长率达10.3%。研究预测，中国机动车保有量在未来20年将持续增长，预计到2030年中国机动车总量达到3.5亿到5.5亿辆。中国日益增长的交通需求对实现二氧化碳减排提出了挑战。对此，中国正在积极推动乘用车电气化，以减少交通运输部门的二氧化碳排放。截至2020年，中国新能源汽车产销量已经连续6年蝉联世界第一，累积销售550万辆。预计2025年中国新能源汽车渗透率将高于20.0%，介于20.0%到25.0%之间，2030年也将会高于40.0%。中国新能源汽车消费人群的成熟速度比欧美国家更快，对新能源汽车的要求会进一步细化，将拉动整个新能源汽车市场发展。但是，乘用车电气化是否有助于中国实现二氧化碳减排，此问题得到了学者们的广泛关注和深入分析。

针对在中国畅销的A级紧凑型电动轿车，相关研究分析了不同车型从“摇篮”到“大门”阶段、从“油井”到“车轮”阶段和从“摇篮”到“坟墓”阶段的温室气体排放情况。研究得出2015年电动汽车全生命周期的温室气体排放量约为41吨二氧化碳当量，比内燃机汽车低18.0%。随着电力生产的温室气体排放量下降，到2020年这一数值将降低到34吨二氧化碳当量。分阶段来看，从“油井”到“车轮”阶段的温室气体排放量正在迅速下降，但从“摇篮”到“大门”阶段的温室气体排放量不会很快得到改善，这可能成为电动汽车发挥环境效益的障碍。其他研究通过分析中国电力发展趋势与新能源汽车生命周期碳排放之间的关系也得到类似结论，并指出如果中国希望在2040年之前实现电动汽车对燃油汽车的替代，那么就需要努力降低在电力生产过程中排放的二氧化碳，从而才能实现新能源汽车全生命周期的环境效益。此外，还有研究对中国燃料电池汽车、电动汽车和内燃机汽车的生命周期环境影响进行了综合评价。研究发现，由于电池生产的高能耗和高温室气体排放，电动汽车在生命周期内的一次能源消耗和温室气体排放明显高于其他类型的汽车。在整个生命周期中，以废水电解制造氢气和焦炉煤气为燃料的燃料电池汽车在行驶里程达到7.5 万公里左右时环境表现最好，并随着行驶里程增加，其优势将更加明显。因此，有必要根据行驶里程选择合适的车辆和驱动方式，以实现持续的良好环境表现。

从上述研究中可以看出，电力生产结构、电池材料、车辆行驶里程等多个因素都会影响新能源汽车的环境表现。特别是当前煤电仍在中国的发电结构中占主导地位，电池生产和报废处理的环境污染较大，这些都是发挥新能源汽车环境效益的障碍。

（2）美国

交通运输业一直是美国温室气体排放和能源消耗最主要的来源之一，其温室气体排放约占美国总量的28.0%，交通运输业的石油消费占美国石油消费总量的67.0%。在美国的交通运输业中，轻型车辆占石油总使用量的63.0%、能源总使用量的59.0%和温室气体总排放量的60.0%。由于美国交通运输业严重依赖石油，且是温室气体排放的主要来源，为了降低污染，美国已经开发出各种替代传统燃油车的技术。此外，美国联邦政府、国家机构也制定出环境友好且经济可行的政策，以减少交通运输业的碳排放。

通常认为各类传统内燃机汽车的替代品如纯电动汽车、插电式混合动力汽车等在温室气体排放和能源消耗方面是比内燃机汽车更好的选择。然而，在现实中，由于时间和空间的变化，在这些车辆类型中做出最优选择并不容易。根据对美国家庭出行的调查，日行驶不到48公里的车辆占每日乘用车行驶里程的63.0%。因此，如果日常出行由电力驱动，可以减少对燃油的使用。但是，这一百分比会因为特定地区的驾驶特性而发生变化，所以在确定哪种车辆技术在温室气体排放和能源使用方面最合适时，需要考虑地理条件的差异。

针对美国的研究发现，在考虑美国50个州的平均发电成本组合、区域驾驶模式，以及车辆和电池制造的影响下，纯电动汽车在24个州中是碳密度最低的车型，而混合动力汽车在45个州中是最节能的车型。此外，鉴于目前边际发电成本组合，广泛采用纯电动汽车并不是一个最优策略，相反，混合动力汽车是所有状态下最节能的选择。同时，研究还发现，太阳能的广泛应用显著提高了插电式混合动力汽车和纯电动汽车的环境表现，纯电动汽车可使温室气体排放量和能源消耗分别减少73.0%和55.0%。因此，对于美国而言，应当鼓励使用可再生能源为纯电动汽车和插电式混合动力汽车供电，以减少温室气体排放和能源消耗。

（3）欧洲

为了降低温室气体排放，欧盟委员会宣布了一系列长期低碳计划，以实现到2050年温室气体排放量比1990年减少80.0%—95.0%的目标。作为碳排放的主要来源之一，交通运输部门产生的温室气体约占欧洲温室气体排放量的1/4，公路运输部门占70.0%以上。按照目标规划，交通运输部门必须在2050年将温室气体排放量减少54.0%—67.0%。为了达到这一目标，欧洲各国也普遍采取推广新能源汽车的政策措施。针对欧洲国家的研究表明，假设车辆使用寿命为15万公里，与传统柴油车或汽油车相比，采用当前欧洲电力结构的电动汽车，其全球变暖潜能值可降低10.0%—24.0%。然而，来自汽车供应链的生态毒性、金属消耗等却显著增加。分析结果对电力来源、使用阶段能耗、车辆寿命和电池更换计划的假设条件十分敏感。由于电动汽车的生产对环境的影响比传统汽车更为显著，假设车辆使用寿命为20万公里，那么电动汽车的全球变暖潜能环境效益相对于汽油车为27.0%—29.0%，相对柴油车为17.0%—20.0%。假设车辆使用寿命为10 万公里，那么与汽油车相比，电动汽车的全球变暖潜能环境效益将降低到9.0%—14.0%，与柴油车的影响相近。这些研究结论表明，提升电动汽车的环境效益需要减少汽车生产供应链的环境影响，并在电力基础设施中推广清洁电力来源。

（4）其他国家

在巴西，2014 年交通运输部门的能耗占总能耗的32.5%，温室气体排放占总排放量的46.3%。为了寻求交通运输部门可行的减排路径，相关研究采用生命周期评价法对燃油汽车替代技术如乙醇、混合动力、电动技术的环境效益进行了比较分析。研究得出，以乙醇为燃料的动力技术对酸化、富营养化和光化学污染等环境影响较大，使用汽油的动力技术对化石燃料消耗、全球变暖潜能等影响更大，使用锂离子电池的车辆对人体毒性最大。总体来看，纯电动汽车对环境的影响最小，其次是乙醇汽车。研究建议，巴西政府除了发展纯电动汽车和混合动力汽车，也应当鼓励使用乙醇汽车。

韩国、日本与其他国家不同，两国不但关注纯电动汽车、混合动力汽车的发展，还深入探讨了燃料电池汽车在降低环境影响方面的潜力。韩国提出在2030 年之前将温室气体排放量减少37.0%，并计划通过发展电动汽车和燃料电池汽车，从而减少交通运输部门3 080万吨二氧化碳当量的排放。但是，推广电动汽车和燃料电池汽车预计能实现温室气体减排122 441 吨二氧化碳当量，仅占减排目标3 080万吨二氧化碳当量的4.7%。同时，尽管采用燃料电池汽车有助于减少温室气体排放，但也会影响电动汽车的市场份额。因此，韩国需要明确电动汽车和燃料电池汽车的细分市场并优化基础设施投资，以促进环境友好型汽车的稳定市场扩散和普及。针对日本的不同地区，将生命周期评价法与模拟能源系统模型相结合的研究发现，东京的空气污染对人体健康造成的损害分别是福冈和北海道的4倍和20倍，因而应当鼓励城市地区使用燃料电池汽车。然而，由于燃料电池汽车设备制造和原材料加工会影响环境，使得其生命周期碳排放量大于内燃机汽车。这表明，在定量分析的基础上进行决策时，应仔细讨论新兴技术实施的积极和消极影响。

四、研究展望与政策启示

（一）研究展望

通过以上对相关研究的梳理和分析可以看出，对新能源汽车进行碳足迹评价需要结合环境学、经济学、工程学、信息技术等多学科，从社会经济角度来衡量环境成本，从技术经济角度来转化电动汽车领域创新成果，并对新能源汽车进行全生命周期的碳足迹追踪和环境评价，这样才能从根本上解决新能源汽车在实现碳达峰与碳中和目标中遇到的问题。

多数研究都对新能源驱动技术与传统内燃机技术对环境的影响进行了分析，所评价的影响类别包括气候变化、能源、资源，对空气、水和土壤的损害，以及人类健康。在新能源汽车生命周期中，相关研究主要关注了电动汽车生产和使用阶段的资源利用和碳排放。研究发现，当对化石、矿物和金属资源进行非生物资源消耗的综合评价时，由于化石燃料在内燃机汽车整个生命周期中的环境影响较大，因而电动汽车在资源消耗和碳排放方面优于传统内燃机汽车。但是，也有研究发现，如果电动汽车的使用阶段很短，或回收率很低时，电动汽车对环境的负面影响并不小。此外，大多数研究指出，在矿物和金属资源消耗中，由于电动汽车的电池制造需要稀有金属，而这些金属中有一部分具有环境毒性，因而电动汽车的环境优势并不突出。加之，如果一个国家或地区的电力结构是以煤电、火电为主，那么在该国家或地区使用纯电动汽车并不是环境最优的选择。当然，研究也发现完善电池回收流程可以改善新能源汽车资源利用不佳和环境污染的影响。

使用生命周期评价法研究新能源汽车的环境影响已经取得了很大进展，但仍有继续扩展的空间。现有研究主要集中在采用技术指标来量化评价新能源汽车的环境影响，实际上，投入产出分析可以作为一种工具来补充基于过程的方法，从而获得产品或服务在其整个生命周期中的环境绩效。此外，也有研究指出，可以将环境、经济和社会等多方面维度纳入生命周期评价法中，以更全面的视野来评价新能源汽车未来发展的可持续性。对于使用生命周期评价法来分析碳足迹的研究也发现，尽管一些案例研究对包括新能源汽车在内的各类产品的环境足迹进行了量化分析，但也存在评价指标单一，评价标准不统一等问题。进一步的研究需要跟随新能源汽车发展趋势，进行更多、更全面的生命周期环境评价，力求建立起一套可靠的新能源汽车生命周期碳足迹评价法。

（二）政策启示

实现碳达峰与碳中和将会是经济社会一场影响广泛而深刻的系统性变革。在这一过程中，随着世界多国出台禁售燃油车的政策和时间表，新能源汽车迎来暴发期。然而，电动汽车是否真的零排放、无污染？纯电动汽车、插电式混合动力汽车、油电混合汽车等车型的环境表现如何？怎样才能选择出最合适的技术路线？相关研究已经指出，必须对能源生产过程和汽车生产、使用、报废处理的全生命周期进行环境评价，以确定碳排放来源，从而科学评价新能源汽车是否清洁。结合对新能源汽车生命周期评价研究结论的梳理和观点综述，本文得出如下政策启示：

第一，从全生命周期角度，构建完善的新能源汽车减排评价体系。通过发展新能源汽车实现汽车产业减排，需要关注产品技术低碳化、运行使用低碳化、制造过程低碳化、报废处理低碳化，以及生产和上游能源生产低碳化的全周期。生命周期评价法已经形成ISO国际标准，并成为各国普遍接受和认可的产品或服务碳足迹评价法。中国在发展新能源汽车过程中，应当以减排总体规划为导向，通盘考虑中国能源结构、技术水平、环境要求等因素，密切联系新能源汽车产业链上下游，实现汽车减排联动机制，由此构建出一套符合中国交通运输行业发展现状的新能源汽车减碳评价体系，以选择出合适的新能源汽车发展路径，逐步实现碳达峰与碳中和目标。

第二，做好能源结构加减转换，处理好长远减排目标与汽车消费增长的关系，有序推广新能源汽车应用。调整优化能源结构是实现“双碳”目标的重要抓手。“减”——降低传统能耗总量与能耗强度；“加”——提高新能源在交通运输领域的应用。不断增长的汽车消费给城市环境治理带来极大压力，而随着消费升级，消费者的消费观念在发生变化，这是推广新能源汽车应用的好时机。从汽车产业链来看，在整个汽车全生命周期碳排放中，使用环节的碳排放占比高达30.0%。在新旧汽车驱动技术转变阶段，只有进一步扩大新能源汽车的市场占有率，才能有效突显出新能源汽车在减排方面的优势。政府相关部门应当充分利用消费升级新机遇，有序推进新能源汽车的应用普及，助力低碳、零碳消费体系的构建，为减少碳排放打开有力切口。

第三，丰富扶持措施，助力汽车行业向低碳新能源方向转型发展。在中国新能源汽车发展历程中，政府补贴一直是拉动产业快速发展的主要因素，但粗放的补贴模式也导致行业过度无序扩张，出现企业骗补等问题。新能源汽车补贴退坡直至取消是必然趋势，其他政策手段也应当跟上产业发展步伐。企业是实现汽车行业转向低碳环保的主体，然而一两个企业走新能源路线是无法实现碳中和的，需要依靠整个行业的努力。因此，在政策制定过程中，可以将基于碳达峰与碳中和目标的考核标准纳入行业补贴政策中。同时，加快碳交易市场建设，通过市场机制来优化碳排放资源配置，从而实现汽车行业碳减排和经济效益的双提升。