1 研究背景

   進入21世紀以來，世界經濟發展逐漸走向全球化。隨著氣候變化問題的不斷突出，各個國家均意識到了在發展經濟的同時，保護環境也是義不容辭的責任，于是提出將發展重心放到綠色經濟、低碳經濟上面來。現如今，隨著地球氣候不斷變暖，導致此問題的因素之一碳排放問題也日益引起了人類的密切注意。從地球生態環境與人類可持續發展的視角來看，實現碳達峰、碳中和的“雙碳目標"無疑成為了近些年來世界關注的熱點。在 2016 年簽訂的《巴黎協定》中可以看到，不管是發達國家還是發展中國家都在積極采取行動舉措來應對氣候的惡劣變化，該協定明確了其長期目標是致力于將世界范圍內的年均溫度上漲幅度控制在2℃之內，并力爭盡控制在1.5℃。聯合國政府間氣候變化專門委員會（IPCC）在2018年發布了《全球1.5 ℃升溫特別報告》，其報告與《巴黎協定》同樣強調要將全球范圍內氣溫上升的幅度控制在 1.5 ℃以內。如何更好地實現該目標，需要世界各國進行快速、深遠的變革，在21世紀中葉實現全球范圍內的碳中和，所謂碳中和是指將社會生產活動中所產生的二氧化碳排放量與碳減排所吸收的二氧化碳量相互抵消，使得凈碳排放量趨近于零。自《京都議定書》制定后，國內外專家對如何減少碳排放的研究頗多，雖然中國對于該問題的研究起步較晚，但還是有一定的研究成果的。

   為努力實現碳中和目標，作為溫室氣體排放較多的交通運輸行業，對支持社會綠色經濟的轉型至關重要。汽車尾氣排放所產生的溫室氣體將會給人類生存環境帶來嚴重的污染，對人類的生存造成威脅。對汽車行業實行碳排放的研究與變革，在響應國家“雙碳"號召、順應世界趨勢的同時，也有益于完成對碳減排的承諾、完善碳交易體制的制定以及更好地推動低碳產業的發展。

2 中國汽車行業碳排放現狀

   改革開放以來，中國的經濟發展迅速。其中，汽車行業已經逐漸成為國民經濟的主要支撐之一。在推動國民經濟快速發展的過程中，汽車行業也取得了有目共睹的成績。但在從中獲益的同時，也給社會也帶來了環境污染、能源消耗以及交通擁堵等多個方面的壓力。

   汽車及交通領域的碳排放涉及兩個環節：一個是制造環節，另一個是使用環節。制造環節的碳排放并不高，而真正的能源消耗來自于燃油車的使用環節。相關數據顯示，2020 年中國交通運輸行業的碳排放量約占全國總排放量的 10%，過去 9 年的年均增速高達 5%，可以說算是排碳大戶。

   如圖1和圖2所示，從中國行業大類來看，2020年，工業排放了二氧化碳，約高達51.63 億噸；其次為電力行業，排放量約為36.66億噸；移動源（即汽油車、燃油車和非道路機械）排放量排第3，大約排放9.08億噸二氧化碳，約占總排放量的9%；然后是民用行業，排放二氧化碳約6.4億噸。

   數據顯示，在 2020年之前，中國汽車碳排放量的平均值逐年減少：從2010年的每公里排放243.6g二氧化碳，減少到2019年的每公里排放212.2g 二氧化碳（該碳排放量的測量是由中汽數據有限公司與16個國外機構通過運用先進的碳排放核算技術，針對中國境內所生產的汽車零部件、原材料等各個生命周期階段所進行的碳排放量核算）。即便碳排放量的平均值呈逐年遞減的趨勢，但是總的排放量情況依然不容樂觀：在2019年，中國汽車行業總排放量（生產、使用的碳排放量）為6.2億噸。其中，汽油車的碳排放量占據了很大的比重，占總量的 94.7%，為5.8億噸。此外，不同級別型號的乘用車之間也存在著較大的差異，比如A車產量高，其碳排量也就比較高，為3.7億噸，大約占比60.8%。再就是電動汽車與燃油汽車的平均碳排放量也有很明顯的差異：前者較低，后者較高。

3 全球汽車行業碳減排機制與政策

3.2 歐盟汽車節能減排制度

   歐盟是全球范圍內實行碳中和、碳減排的的先驅者，從2007年以來，歐盟就開始實施碳減排戰略計劃。現如今，歐盟正在推動汽車業向新能源方向進行轉型，預計到 2030年，汽車排出的溫室氣體量相較于1990年期間將減少40%，并于2050年實現碳中和。為實現目標，歐盟采取的措施頗多。首先是引入碳邊境調節機制（即碳排放邊境稅），其目的是為了防止其他一些碳排放相對寬松的區域將其生產的產品出口至歐盟；同時也防止歐盟的企業將其在歐盟境內生產的“高碳"產品的排放成本轉移到其他非歐盟地區（即在歐盟的境外生產再進口至歐盟）。其次，征收汽車企業的碳排放稅，意在鼓勵車企更多的研發新能源技術，拓展新能源汽車市場，完善新能源汽車性能，使群眾更愿意去購買、使用新能源汽車。于是各個成員國逐漸開始著手制定相關汽車企業碳排放稅的制度。其中，在2021年，德國聯邦政府采取了對每公里碳排量在195g以上的機動車實施每超出1g排放量征收4歐元附加稅的措施；希臘政府計劃拿出1億歐元補貼購買新能源汽車的消費者，并且制定了于 2030年前，將新能源電動汽車在新車中的比例提升至30%。歐盟實施汽車碳排放稅制度，有利于汽車企業加快創新，提升競爭力和新能源汽車的研發能力，同時也降低碳排放程度。

3.3 日韓政府政策

   韓國政府針對汽車節能減排設立了一系列目標，其中包括到2030年，將汽車行業所排放的溫室氣體總量減少24%。為實現這一目標，韓國政府將通過價格競爭、出口量以及普及建設新能源汽車配套裝置等措施來實現碳中和的汽車產業生態圈。對于價格競爭方面，韓國政府將會下調新能源汽車售價（計劃到2025年，平均下降至少1000萬韓元，約合人民幣6 萬元），調整稅收、租賃等有關政策，減輕購車壓力。從出口來看，韓國政府計劃出口新能源汽車由2020年的14%增加到2025年的34%。同時，韓國政府也積極推薦公共部門購買、使用新能源汽車，為大型企業和租車公司等民用機構制定購買目標。為了大力推廣環保汽車，韓國政府對出租車、公家車、卡車等公共交通設施進行補貼和獎勵，鼓勵公共出行；與此同時，大力發展充電樁等充電設備的基礎建設，進而逐漸完善新能源汽車生態圈。

   日本政府于2021年提出了新的節能減排目標：2030年碳排放總量相較于2013年將減少46%（2020年提出的目標為減少26%），同時也將2050年納入實現碳中和的時間節點。作為日本汽車之一的豐田汽車公司計劃到2025年時，將電動汽車的產量增加一倍。另外一家日本本田汽車公司則計劃成為第一個邁向電動化、拋棄汽油的日本車企，到2040年將實現全面電動化。號稱日本三大汽車零配件供應商 Astemo（安斯泰莫）同樣也表示將全力致力于實現碳中和目標：到 2030年實現工廠生產線碳中和。同時，該公司也能很好地為電動汽車提供節能的電氣零部件，有助于改善溫室氣體的排放。

3.4 瑞典沃爾沃汽車公司可持續發展策略

   號稱世界安全的汽車—沃爾沃提出，可持續發展和汽車的安求性能同等重要，希望通過不斷的努力，為實現氣候中和，加速踐行循環經濟，履行企業責任，為生態環境與和諧社會做出貢獻。作為一家汽車供應商，沃爾沃汽車深刻意識到自身的可持續發展與氣候環境是息息相關的，他們通過積極減少排放量進而改善氣候環境質量，致力于成為一家氣候中和型企業。沃爾沃汽車公司曾計劃在2018年至2025年期間，大幅度減少碳排放量。該公司提出要將旗下每輛汽車從生產、運營、供應等整個生命周期中的碳排放量降低40%，其中包括減少50%的尾氣碳排放，原材料的生產使用緩解的碳排放減少25%，以及總運營環節的碳排放減少25%。自2019年以來，該公司致力于為每出的一款乘用新車配備一個電動機，從而為電動化轉型做好準備。待到2025年時，該公司將實現其銷售的汽車中，純電動型汽車占比 50%、剩余為混動車型的目標，從而實現其碳減排目標。其次，他們將汽車所使用的零部件和材料在壽命結束時進行回收利用，重新用于新的汽車產品的生產，做到盡可能減少浪費，多使用可循環的材料。

4 對中國的啟示

   從全球范圍來看，針對交通部門的碳排放，各個國家已經采取了相應的政策，大部分汽車企業紛紛響應政策做出相應的措施。從上文所談到的各個國家以及企業的相關方法，汽車行業節能減排的路徑大致有以下兩種：第一，政府制定相關的目標、有效的政策，不斷完善碳排放、碳交易以及碳關稅的新型體系，從宏觀上引導車企向電動化方向轉型；第二，企業努力研發相關技術，使低碳環保的新能源技術開發邁向新的階段，有效降低汽車各個階段的碳排放量。于是可以得出以下3點對中國發展的啟示。

   第一，大力發展公共交通設施，減少私人汽車的使用量。發展低碳型的公共交通需要政府的正確引導、 市場的有力推動、企業的自覺主動、公眾的積極參與等一系列規范，通過法律法規、經濟、技術、規劃等綜合措施群策并舉，實現綜合治理，建立有效的協調機制。其次，政府要制定完善的城市交通系統，根據不同的城市地貌，因地制宜，有條不紊地規劃發展，使群眾出行更加便利，使公共交通與環保優勢。

   第二，政府制定相應的稅收政策，合理地引導低排放量汽車的銷售。例如，減少或減免購買小排量汽車的購置稅，鼓勵消費者更多傾向于購買小排量汽車。比如限制大排量發動機汽車，針對排量在2.0 L以上的征收一定的消費稅（隨著排量的增加而增加），與此同時，針對低于1.6 L以下排量的汽車減免或減半其購置稅，這是由于小排量汽車尺寸相對較小，于是生產的原材料等消耗量也相對較少，綜合油耗以及排出的污染物相對大排量汽車而言也較少。這些政策，引導企業和消費者更多選擇小排量而抑制大排量汽車，不僅鼓勵汽車企業通過技術革新提高汽車發動機的綜合性能，減少污染物的排放，同時也為消費者購買汽車減輕負擔。雖然現階段，這一政策只在部分地區展開，但鼓勵消費者購買小排量汽車已成為趨勢所向。

   第三，鼓勵汽車企業發展新能源汽車，開放清潔能源系統。隨著越來越多的國產汽車品牌相繼研發出新能源汽車，新能源正逐步取代傳統燃料的地位。新能源汽車尺寸小、質量輕、制造價格低，同時它的排放和能耗也是偏低的，由于我國石油過于依賴國外進口，從能源安全的角度來看，我國發展輕量化也是合乎情理的，所以我國應大力支持新能源汽車的發展。為了鼓勵車企更多去研發、生產新能源汽車，從而邁向電動化時代，可以采取雙積分的政策。政府通過計算平均油耗負積分與新能源汽車正積分之和，得出該企業的積分。企業之間可以對積分進行交易、抵償以及轉讓等操作，避免不達標遭受處罰。當前，中國汽車企業轉型的動力來自于“雙積分"政策。

5 安科瑞汽車廠房能效管理平臺AcrelEMS-EV的組成

   安科瑞AcrelEMS-EV汽車廠房管理系統是一個深度集成的自動化平臺，它集成了電力監控系統、變電所綜合自動化、電能質量監測與治理、電氣火災監控系統、消防設備電源系統、防火門監控系統、消防應急照明和疏散指示系統、智能照明控制系統、能耗監測系統、新能源充電樁、預付費系統。用戶可通過瀏覽器、手機APP獲取數據，通過一個平臺即可全局、整體的對汽車廠房的用電和用電安全進行進行集中監控、統一管理、統一調度，同時滿足用戶用電可靠、安全、穩定、有序的要求。

5.1平臺拓撲圖

5.2平臺子系統

電力監控

   電力監控主要針對10/0.4kV地面或地下變電所，對變電所高壓回路配置微機保護裝置及多功能儀表進行保護和監控，對0.4kV出線配置多功能計量儀表，用于測控出線回路電氣參數和用能情況，可實時監控高低壓供配電系統開關柜、變壓器微機保護測控裝置、發電機控制柜、ATS/STS、UPS，包括遙控、遙信、遙測、遙調、事故報警及記錄等。

電能質量監測與治理

   監測各進線回路電能質量，包括電壓暫降、諧波畸變、閃變等數據波形記錄，進而判斷配電系統擾動方向。

   配置有源濾波裝置和無功補償裝置對0.4kV側電能質量進行補償和治理，并監測有源濾波裝置和無功補償裝置運行情況，確保電能質量符合生產要求。

變電站綜合自動化

   變電站綜合自動化系統主要針對110kV變電站、10kV變電所和10kV柴油發電機部分，在變電站設置Acrel-1000變電站綜合自動化系統子站，實現本地遙測、遙信、遙控、報警、報表等功能，并把數據上傳至AcrelEMS-EV能效管理平臺，實現集中監測和報警。

電氣安全

          Acrel-EV汽車廠房能效管理系統針對配電系統的電氣安全隱患配置相應的電氣火災傳感器、溫度傳感器，消防設備電源傳感器、防火門狀態傳感器，接入消防疏散照明以及指示燈具的狀態實時顯示，并且對UPS的蓄電池溫度、內阻進行實時監視，發生異常時通過聲光、短信、APP及時預警。

智能照明控制

   單控、區域控制、自動控制、感應控制、定時控制、場景控制、調光控制等多種控制方式。

能耗分析

          AcrelEMS-EV汽車廠房能效管理系統為工廠搭建計量體系，顯示能源流向和能源損耗，通過能源流向圖幫助企業分析能源消耗去向，找出能源消耗異常區域。從能源使用種類、監測區域、車間、生產工藝、工序、工段時間、設備、班組、分項等維度，采用曲線、餅圖、直方圖、累積圖、數字表等方式對工廠用能統計、同比、環比分析、實績分析，折標對比、單位產品能耗、單位產值能耗統計，找出能源使用過程中的漏洞和不合理地方，從而調整能源分配策略，減少能源使用過程中的浪費。

充電樁管理

   電動汽車和電瓶車充電樁管理，包括收費管理、資產管理。

職工公寓管理

   對廠區內職工宿舍進行負載管理，包括惡性負載識別管理、負載閾值管理，避免因為惡性負載引起火災。對員工宿舍進行水電收費管理，支持微信、支付寶等繳費方式，采集職工宿舍能耗數據。

5.3相關平臺部署硬件選型清單

電力監控系統硬件配置

能耗管理系統硬件配置方案

智能照明控制系統硬件配置方案

電氣火災監控系統硬件配置方案

消防設備電源監控系統硬件配置方案

防火門監控系統硬件配置方案

消防應急照明和疏散指示系統硬件配置方案

電能質量治理解決方案硬件配置方案

充電樁系統硬件配置方案

預付費系統硬件配置方案

參考文獻

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[3] 代迪爾，張宇輝，雙碳目標背景下中國汽車行業碳減排的經驗與啟示

[4]安科瑞企業微電網設計與應用手冊.2022.08版