碳达峰和碳中和的时代，纯电动汽车要怎么发展？| 2022 ...
前言导读从我国碳排放的情况来看，交通领域占我国碳排放比例约 10%，而道路交通又是交通运输行业碳排放的大头，所以汽车行业的低碳发展，对于落实「双碳」战略具有战略意义。「双碳」背景下，交通行业减碳压力较大，现阶段在全面推动汽车产业电动化转型的同时，积极的研究除纯电动、混合动力外更加清洁高效的能源技术解决方案也十分重要，比如氢燃料电池以及其他零碳燃料技术的研究，对于推进出行产业绿色低碳转型有些前瞻性战略意义。本期挑战赛已接近尾声，大家围绕着以「低碳出行的秘密」为主题的圆桌展开深入探讨与交流，电动汽车究竟是低碳还是高碳？碳达峰和碳中和的时代，纯电动汽车要怎么发展？让我们带着问题一起来看看答主们思想碰撞后的独到见解和共识。
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科普一：碳达峰和碳中和的时代，纯电动汽车要怎么发展？
科普导读：碳达峰和碳中和的时代，纯电动车迅猛的发展速度显而易见，但是在被市场所看好和接受的同时也饱受着一些质疑：纯电动车是否是真的低碳？还能否通过技术手段提升纯电动车的能源利用效率使其更低碳一些？15 年汽车行业 + 高级技术主管的 @JackyQ 认为有三个方面的发展趋势。
1.从电动汽车自身来说，减少制造碳排放，尤其是电芯的制造碳排放。
一般小型燃油车的制造碳排放为 6 吨左右（在欧洲电力清洁的区域，这个数值甚至可能会下降到 4 吨左右），但是其实你不用关心燃油车的制造碳排放数值，因为相同整车尺寸条件下，可以简单的认为，纯电动汽车除了电池之外的整车制造碳排放与燃油车相当，但是锂电池的制造碳排放大约是80kg二氧化碳/kwh。你只要考虑锂电池的额外制造碳排放如何通过行驶里程来稀释。
（国内不同机构的计算结果略有不同，低的认为磷酸铁锂大概在 76-78kg 左右，高的认为在 85kg。我个人比较倾向于上海交通大学许敏教授团队即将发布的全生命周期碳排放计算结果，目前还没有发表。但是从行业发布平均数来说，我认为写 80kg/kwh 是非常合理的）
2. 停止单车载电量的军备竞赛，通过技术实现以尽可能少的电池满足用户出行需求：
在碳排放管控的未来，在一个汽车平台上布局过多的锂电池是一个非常愚蠢和不负责任的行为。解决电动车充电焦虑的方法是改善充电过程，而不是一味的增加带电量。
适应超高压充电的充电站以及电动车充电与电池系统可以很好的解决这个问题。
3. 对于电动车的能耗来源：电力 来说，纯电东汽车清洁化的最有效手段就是快速降低电网的碳排放。
它分为两个方面：
1）主干电网的脱碳。 方法就是可再生电力技术的发展，未来主要是围绕风能和光伏的利用。
2）是离线式电力系统，比较典型的是光储充一体站。通过将充电站部署光伏+储能，实现充电站的可再生电力的利用。身为一名 10 年汽车研发工程师的 @小杰仔 给出的结论是「在碳达峰和碳中和的时代，未来是提高能源的利用率和减少污染排放的趋势，纯电动车的发展方向会将是电动车制动能量回收和电动车复合能量管理趋势。」
随着当前逐渐枯竭的化石能源和日益严重的环境污染问题，各政府和汽车主机厂一直在寻找能源利用率高，而且污染排放少的发展方式，目前纯电动汽车是公认的绿色清洁汽车，由于其功耗低、不产生尾气排放、具备制动能量回收能力等优点，当下是应对环境污染和能源危机的关键。但是仍需要将纯电动汽车续驶的里程、动力性能、能量利用率的继续增加。
在城市工况下电动车的加减速频繁，传统汽车因制动损失的能量占据总驱动能量的比例高达 50% 左右。早制动过程中，传统汽车以摩擦产生热的形式消耗制动的能量，它的能源利用率较低。再生制动是解决汽车制动能量回收问题的核心，在电动汽车制动过程中把汽车的部分动能转换为电能储存并循环利用，让能源利用率提高，减少制动器的热负荷和机械磨损，延长纯电动汽车的续驶里程。
纯电动汽车复合电源能量管理及再生制动的研究受到各大科研机构和汽车主机厂的关注，当下研究新能源汽车的关键技术。科普二：电动汽车究竟是低碳还是高碳？
科普导读：题主想要大家结合生产和使用过程来探讨下。越充电，越耗能？生产过程碳排放更高？汽车盐究员 @张抗抗 提到「这个时候讨论电动车低碳还是高碳，有点在 2022 年还在讨论全球气候是否变暖一样。发知乎上，还有几个人理你，但要在学术圈，几乎没人想搭理你了（研究碳排放计算是有意义的，但一心想证明发展电动车是高碳，恐怕没人理你）。」
生产过程中的碳排放，：燃油车平均排放 10 吨、电动车平均排放 15 吨。多出的 5 吨碳排放，以 10kg/100km 来计算，相当于多跑了 5 万公里。按全生命周期 20 万公里（实际远不止这个数字），相当于电动车的排放数值要再乘个 1.25 的系数。
以上计算，每一个环节的数据细节都可以仔细推敲。我列出上面这些数字，并不是说认同这些数字是最为正确的，而是想定性地把握一下宏观数据，让大家心中有一个粗略的概念：
1.在 70% 火电的背景下，电动车与燃油车的每公里碳排放在同一个数量级，电动车略低。
2.生产过程，电池多出的碳排放相当于多跑了 5 万公里左右，也就是全生命周期的 25%，评价时乘个略大于 1、但肯定小于 1.5 的系数就可以 —— 这个数字，我见过有人说 10 万公里，也有人说 1.8 万公里，这应该是考虑了电池回收利用、电池生产过程中的减碳措施不同带来的数字差异。智能汽车爱好者 @大包子狸 觉得「否定新能源汽车的低碳话题的大多是两个理由：1.电动汽车补能所用的电能更多来自于火电，而火电本身是碳排放的重点行业；2.制造电动汽车过程中，产生了很多污染，所以电动汽车生产并不环保。」那我们就来详细看看这两个观点是否成立？
新能源汽车制造的时候是否产生了更多的污染？
首先，我们必须承认，就单车制造而言，新能源汽车的制造过程的碳排放超过了传统的燃油汽车，制造一辆普通的燃油车大约会排放8吨的二氧化碳，而生产一辆电动汽车会排放大约 10.5 吨的二氧化碳，其中有大约4吨来自电池的生产制造，虽然还未下线，新能源电动汽车就已经比燃油车多 31% 的碳排放。
但是，我们要看到的一点是，这种集中制造的碳排放是可以集中处理的，对于环境的危害是有限的，而汽车的排放没有办法集中处理，即便整体的占比小，但是危害却并不小，所以，电动汽车的降低碳排放是必然存在的。
其实包括上面的火电问题也是一样，集中化的碳排放的处理难度远远小于分布式的碳排放，随着技术的进步，实际上部分火电厂的碳排放已经可以做到远远低于以往冒着大黑烟的火电的概念。所以，使用新能源汽车一定是算低碳出行的。
不仅如此，新能源汽车在某些场景下还可以有效的和电网形成有序充电的互补格局，比如大多数家充桩用户因为深夜电价便宜，会选择预约深夜充电，在这个场景下，就很好的满足了电网错峰的需求，甚至部分大容量自带放电功能的车辆在经济情况下还可以通过储能功能向家庭放电满足日常需求，都是将来智慧新能源汽车的重要功能。@车辆工程吧-DDML 认为「电动车是否低碳，主要看电厂对排放二氧化碳的处理，而电厂排放的二氧化碳更容易集中处理，总之电动车在节能减排上依旧由于燃油车，而这种节能减排并不只是电动本身。」
1L 油产生 2.4 公斤二氧化碳，按照百公里 8L 计算，汽油车行驶 1 公里约排放 0.192Kg。
1Kg 煤可以发 3 度电，1 度电会产生 0.9Kg 二氧化碳（含碳量 90%），1 度电最少跑 5 公里
这碳排放量约0.17Kg
对比之后的结果是 0.192Kg VS 0.17Kg ，我只能说差距不大
你以为这样就完了？
我国火电站总发电效率的 72%，也就是最后结果是 0.192Kg VS 0.12Kg为了降低碳排放增加能源安全，我国一直在发展清洁能源，而清洁能源包括水力、核能、风能、生物能、地热能、太阳能等。
你以为这样就完了？
新能源车在电量使用低谷时段充电占比是 53%，该时段用电量少容易发生电量浪费，按此计算只有 0.192Kg VS 0.053Kg。
对谷峰电情况电网采用的是「削峰填谷，调峰扩容」，而其具体做法如下：
1.蓄电池储电，将点储存到电池里，不过蓄电池的使用和维护要有一定成本，所以没有什么突破性效果；
2.使用抽水储能的方式，一个电站里面除了发电机还有电动机在谷电阶段可以使用电动机抽到水坝里进行储存；
3.压缩空气储存电量，就是用多余的电力压缩空气，将其密封在高压罐中，在上个世纪 70 年代的德国就已经使用。科普三：电动汽车能减少污染但为什么人们却普遍不愿接受？
科普导读：电动汽车节能减排，减少空气污染，但价格贵、续航能力差等等问题的存在,使人们普遍不愿接受，如何是好？汽车盐究员 @Will.liu 认为「实际还是有很多人觉得电动车是有问题的，而不仅仅说价格贵，续航能力低，或者不安全，而是从根本上来否定电动车。」
比如汽油作为动力才是节能的。
燃油车的发动机效率虽然低，但是前期得到燃料的效率高。而纯电车的电反而要经过众多工序才能得到，虽然电机能量转化率高，但整体反而更浪费。所以有些人是真的认为电动车的路线反而是不节能。
这里先说几个名词，WTT/TTW/WTW。
WTT:Well To Tank
能源从产地开采出来，经过生产转成汽车所需，输送到加油站或充电站，最后加注到油箱或者充入汽车蓄电池的过程。
TTW:Tank To Wheel
油箱/蓄电池里的能量经过内燃机/电机的转化成机械能，驱动汽车的过程。
WTW:Well To Wheel
能源从产地开采出来，经过加工生成汽车所需，输送到加油站/充电站，最后输入到油箱/蓄电池，转化成机械能驱动汽车的整个过程。
某权威机构研究的数据，汽油发动机乘用汽车的 WTT 效率是 85%，TTW效率是 17.9%，则汽油发动机乘用汽车WTW为两者相乘，效率为 15.2%。
纯电动汽车的WTT效率是 42%，TTW效率为 67%，得到纯电动乘用车的 WTW 效率为 28.1%。
所以，从两条能源获取链来说，毫无疑问电动汽车的 WTW 要高效得多。而且这还是电动汽车相关产业链发展的初级阶段，随着进入中级阶段（电动汽车渗透率超过 50%，多项电动技术改良、攻克、批量化成本下降，这如同燃油类汽车的发展），相信未来的电动汽车的能量转换效率会再上一个新台阶，会远远超过燃油车的指标。作为一名汽车产品经理的 @阿福说车 提到了知乎传统：先问是不是，再问为什么，并且从「人们真的普遍不愿接受电动汽车？」、「人们买电动汽车，是因为它能减少污染吗？」两个问题入手给大家做了分析。
人们真的不愿意接受电动汽车吗？那这两年飞速增长的电动汽车都是卖给谁了？
2019 年全球电动汽车销量与 2018 年差不多，但 2020 年增长了 38%，到了 2021 又翻了一倍，中国是增长的主要来源。2021 年中国销售的电动汽车比 2020 年全球销量（不包括中国）还要多！
再看今年。2022 年上半年，全球销售电动汽车 420 万辆，同比增长 63%，包括纯电汽车（BEV）和插电式混动汽车（PHEV）。而仅仅在中国大陆市场，上半年交付电动汽车就达到了 240 万辆，占所有乘用车销量的 26%，对比去年，2021 年上半年比重只有 10%，占比翻了一倍还多！阿福手头有一组最新的渗透率走势数据，更能说明问题。按月统计的批发渗透率，在 4 月份达到巅峰，竟然接近了 30%！
零售端，7 月新能源车国内零售渗透率 26.7%，较 2021 年 7 月 14.8% 的渗透率提升 11.9 个百分点。7 月，自主品牌中的新能源车渗透率 50.7%；豪华车中的新能源车渗透率 8.7%；而主流合资品牌中的新能源车渗透率仅有 4.9%。
以上数据说明，在 2021-2022 这两年间，越来越多的消费者愿意接受新能源车，并且这一大趋势还将持续一段时间。新能源车的渗透率有望提升到 50%，甚至更高。同样身为汽车产品经理的 @小巾凡 觉得「『电动汽车能减少污染，但人们普遍不愿意接受』，这个问题就如同如极星 2 在上市初期主推的环保材质一样，现如今就连官网传播都做了调整，也如同苹果用了『环保』这个概念取消了充电插头一样，大家都是不愿意接受的。」
每个人心里都有本账，很清楚地知道自己为什么付费买单，但又夹杂着情感的冲动。因为从认知心理学的角度来讲，理性可以做分析，但决策需要靠感性最后的助力。
就比如说有些人买车只是为了代步，满足基本的出行工具需求，所以便宜好用就行；有些人买车是为了更好的生活，扩大自己的出行半径，所以要好开好用；有些人买车是为了商务出行，所以面子就很重要；有些人买车是为了给自己奖励个大玩具，所以一定要新奇好玩……
所以从产品经理的角度来说，洞察用户便是不仅仅观察他做了什么，而是要了解他的动机，即出于什么原因，满足什么诉求。
所以有些人不买电动车，多数还是因为续航里程焦虑、电池及三电担忧、车辆保值等等，而有些人购买电动车，是因为造型、智能化、新奇好玩等等。这些信息，在网上搜索一些调研报告就都可以看得到。
但总的来说，真的能够让消费者为环保买单付费，基本上已经超越马斯洛提出的基本生理需求和安全需求，进入到了尊重需求，甚至是自我实现，如果没有办法让自己生活的更好，如果没有办法让其意识到这是有助于其个人形象，又或者这是有些人的精神追求，都很难实现。科普四：新能源汽车ECO节能模式真的节能吗？
科普导读：先问是不是能节能？如果是，那是通过什么样的方式实现节能的呢？身为车企资深工程师的 @天马行空 给出的结论是「新能源汽车ECO节能模式也确实能节能」。
比如我之前开的某电车，有一个驾驶模式选择，其中有节能，还有一个节能辅助功能，可以更进一步节能。
1.限制功率
ECO 模式下百公里加速会变慢， 原因是动力电池组在该模式中不会按照最大倍率放电，瞬间输出的电流被限制了，因为最大倍率放电是效率非常低的工作模式。如果仪表盘有功率显示的话，可以看一看 ECO 模式的最高功率，会比 SPORT 模式低一些。
2.加速踏板响应变慢
这一点和油车类似，电车 ECO 模式下，行车电脑也会降低对人为操作响应的灵敏性，比如同样踩下 50% 加速踏板，SPORT 模式性能输出 70%，而 ECO 模式性能输出 30%，从而降低人的加速预期，让驾驶员没有超车的欲望，降低油耗。3.强制制动能量回收
这一点是电车节能模式的杀手锏，油车是做不到的。一般电车的制动能量回收有不同力度，消费者日常使用往往习惯关闭or开低挡位，而打开节能模式，很有可能制动能量回收强度较高，最大减速度甚至达到 0.3G，几乎覆盖日常使用的所有减速工况，虽然主观驾驶感受不好，但确实能省电。作为某新能源汽车主机厂 Pack 主任工程师的 @峰哥儿 给出的结论「在绝大多数情况下，驾驶新能源汽车并且使用 ECO 节能模式是可以节能的。」
但凡事没有绝对，这里当然也会有反例：比如同样一段路程，你用 ECO 模式却「激烈驾驶」，弹射起步、急加速、急刹车……那一定是没有 SPORT 模式却尽量匀速的「平稳驾驶」节能的。
实现方式主要有两方面：
1.缓和动力输出
核心是驾驶员踩下电门踏板的深度与电驱系统输出功率之间的函数关系，由车辆研发阶段的大量测试标定来确定，并写入电控软件。
粗略打个比方，SPORT 模式，你刚踩下电门 1mm，电驱系统 0.01s 内立即提升输出功率至 60kw，你能感受到车子猛地一下就往前窜。
ECO 模式下，你踩下电门 3mm，电驱系统 1s 内缓慢提升输出功率至 60kw，直观表现就是车子的动力输出变「肉」了。
这种变化，无形中就缓和了动力输出，让加速度降低，避免了「暴冲」之后的急刹，也就相对更节能。（典型反例就是城市车流中酷炫的各类跑车，你可以看到他们不是在轰鸣弹射就是在刹车，当然，人家不在乎节能与否……）
2.动能回收
这个比较特殊，不同车厂对此的理解不一样，对应的整车产品功能定义也不同。但绝大多数都是无论在什么驾驶模式下，动能回收可以选择强、弱、无三档。
核心是驾驶员松开电门踏板的深度与电驱系统动能回收功率之间的函数关系，也是由车辆研发阶段的大量测试标定来确定，并写入电控软件的。
即车辆判断出车主的减速意图，切断动力输出，依靠车辆滑行惯性，电机转动发电，回收能量。科普五：国家大力发展电动车，但是电池使用五年之后效率大幅降低，而更换电池费用又过高，到时候又该怎么处理呢？
科普导读：题主提到「就像手机一样，电池用一阵以后续航大幅度下降，到时候二手车没人买，换电池又要10万➕，自己留着一辆续航几十公里的车？」总是跨界答题的车厂秀才 @一片云 认为「储能和梯次利用是主要手段，但粉碎性回收才真的赚钱。」
「假设」电池可以被合法电池处理厂家回收，这里为什么要假设，后面第二部分再说。
电池回收后，通常要经过五个步骤：
1.预处理：拆解电池外壳
拆解电池外壳这一步基本上只有采用暴力绞拆。
理论上应该：1）研究明白每一款电池的封装装配步骤
2）再制定反向拆解步骤3）并依此定制设备和流水产线
4）回收不同材质的外壳
这就需要针对不同厂家的电池都得有一条产线，对产线设备和人员要求太高，不仅产线效率低，更关键的是太烧钱。
2.残值检测+放电
目前大部分动力电池使用寿命都在 5 年左右，这并不意味着整块电池就完全不能用，这不过是大家作为消费者不愿意用一块衰退到只剩 60% 标称电量的电池而已。
动力电池是由许多电芯组成，而消耗过程每一个电芯并不是均匀的，有的寿命不足 50%，而有的在80%以上，这部分电芯还是可以用在其他地方的，比如你的小电瓶车，比如老头乐电动车。
而要判断哪些能用，哪些不能用，这个过程很关键，残值检测决定了未来梯度利用的场景。@JackyQ 开篇提到「其实我看到有些答主列出了特斯拉的百万公里级别超长里程不衰减案例。但是这毕竟是少数，当然同样有很多大量的衰减案例，甚至因为 BMS 设计缺陷导致 3 年内过度衰减在北美引发召回的案例。所以关于电池衰减以及替换成本的问题是很多车主切实关切的问题，使用一段时间之后可用续航里程衰减，充放电性能下降也是切实在发生的案例。」
其实回答这个问题可以分为三个方面：
1.选择更好的电动汽车平台和更好的电动车使用习惯。
总体来说，能量密度更高、热管理做的更好、BMS 系统（SOC和SOH管理）做的更出色以及电池容量余量更多的电动汽车的电池衰减控制的表现会更好。其中尤其是热管理和 BMS，锂电池需要在一个合适的温度范围工作以及避免过充过放，在一般意义上，过度使用快充理论上也会带来更快的衰减（尽管现在有很多企业在承诺全生命周期快充无衰减）。用户使用也是如此，现在很多电动汽车可以提供在寒冷天气提前打开车辆热管理系统将电池包加热，这样用户就可以避免在电池温度较低的情况下进行性能输出需求，这些都会对电池的衰减带来不利的影响。此外你还可以通过在日常规划性通勤的时候将充电上限进行主动控制（例如直冲到 80-85%），从而有效提高电池的寿命和减少衰减。
2. 电池的健康度评估或这残值评估是个大工程，但是短期内没有比较成熟的算法，未来主要围绕车企自己的二手车平台开展。
其实所谓电池健康度管理，就是所有电动汽车都装有芯片，会将你的电池信息上传到云端系统中，这个本身就是国家的强制要求。车企基于这个系统会增加更多的电池方面的监控维度，比如说观察充放电量、电压和温度等参数的长期趋势，或者增加传感器获得更多的检测维度。目前有些成熟的模型大概会长期监控电芯的 7-10 个维度的参数，然后通过大数据和机器学习的办法进行电池健康度的评价。
3. 电池回收可能会成为一条解决途径，但是一方面它的前提是原材料价格持续高涨，另一方面CTC等技术会阻碍电池回收。
很多人提到电池回收，和大家简单介绍一下目前电池回收的一个基本情况。我国目前废旧锂电池回收主要分为3个工艺：
机械法，就是粉碎处理；火法冶金，就是靠热处理分离；
湿法冶金，就是通过化学试剂湿法浸出；本周的汽车知识科普先到这里，来都来了给个「赞同」再走呗，如果能再赏个「喜欢」的话就再好不过了，关注 @知乎汽车 获取更多汽车知识，祝各位周末愉快～
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