亚美体育 亚美平台近年来，全球以电动汽车为代表的交通电气化技术产业迅速扩张，诚然加速了零碳交通发展与交通领域的碳中和进程。然而，由于当前能源结构对化石燃料的高度依赖以及清洁能源与负荷需求的逆向分布，交通电气化负荷的快速增长势必导致电力系统碳排放上升。在建设全国统一大市场的环境下，厘清跨行业的能量流动与碳履约责任，对缓解行业之间的减碳政策冲突、优化深度减碳的新能源技术布局、推动新型电力系统与零碳交通协同的碳中和发展具有重要意义。

　　厘清跨行业能量流动与碳排放转移责任，对缓解行业之间减碳政策冲突、加快建设全国统一大市场具有重要意义。由于我国当前以煤为主的能源结构，交通电气化负荷的快速增长一定程度导致发电煤耗增加、进而促使电力系统碳增。为此，本文提出了电动汽车集群能耗特性的数据分析方法，构建了计及交通电气化负荷的能源系统碳排放计算模型，预测了2035年我国七大区域碳转移排放水平，提出了推动新型电力系统与零碳交通协同发展的政策建议。

　　本研究提出“自下而上”的区域能源系统碳排放计算方法，基于2020年我国492万辆电动汽车实际运行数据，从全生命周期角度相比传统燃油车，2020年电动汽车年减碳量可达566-851万吨，为全社会带来显著降碳效益。然而由于当前能源结构对化石燃料的高度依赖以及清洁能源与负荷需求的逆向分布，我国电力系统承担了约37.6 TWh的新能源汽车充电负荷，这使得发电环节承担了一部分碳增压力，约1700万吨。尽管对于我国年均40亿吨的发电碳排并不显著，但随着电动汽车市场的迅速扩张，在不久的未来可能成为影响我国电力能源供应的重要因素之一。

　　为此，本研究依据我国发布的《新能源汽车产业发展规划（2021-2035年）》（以下简称《规划》）对未来新能源汽车引起的电力系统碳增分布进行预测。根据《规划》，2025年纯电动乘用车新车平均百公里电耗量（ECP100）要求下降至12 kWh，新能源汽车销售量（AVS）达到全品类新车销售总量的20%，在此基础情景下推演到2035年电动汽车集群和电力系统传统电源与新能源的参数变化，并设置5%的参数不确定性。

　　根据预测，我国电动汽车所消耗能源呈现快速上涨趋势，到2025、2030和2035年，我国电力系统需要为电动汽车提供194.63、442.82和705.34 TWh的能源供应，即使考虑电动汽车优先消纳区域弃新能源，显著增长的电力负荷也将分别导致发电碳排增加约5000-7100万吨、1.20-1.37亿吨和1.80-1.94亿吨，2035年的碳排放转移体量已经相当于英国、韩国等国家全年全社会碳排放总量的1/3-1/2。本研究揭示了行业之间发展不均衡导致的资源失配和碳排转移，而这一现象可能发生在世界各国推动零碳交通和低碳能源转型的进程中，更加突显了政策制定者追踪跨行业能量流动和碳排转移的紧迫需求。

　　图1 A. 2020年我国电动汽车（BEV）和混合动力电动汽车（PHEV）中的乘用车（PC）和商用车（CV）占比。B. 2020至2035 年我国电动汽车保有量和用电量预测值。C. 2020至2035年交通行业向电力系统转移碳排放预测及与其它国家年碳排放量对比。堆积条形图表示基准情景下我国七大区域电力系统碳增；误差条表示参数不确定性影响下碳排放量的不确定范围。D. 2025至2035年我国七大地区分别采取路侧光伏（RSPV）和碳捕集、利用与封存（CCUS）技术的平准化减碳成本（LCCA）。条形图顶点表示中等成本情景下的LCCA；误差条顶点表示高成本情景下的LCCA。

　　进而，本研究提出推动新型电力系统与零碳交通协同的碳中和发展技术路径。一方面，充分发挥交通系统能源化潜力，部署路侧光伏（RSPV）等分布式能源实现充电负荷与清洁能源的就地匹配；另一方面，在高碳强度重点区域加快布局碳捕集、利用与封存（CCUS）技术，从源头促进存量煤电的近零排放。

　　基于我国七大区域的路侧太阳能资源潜力数据，本研究估算2025、2030和2035年完全平衡电动汽车负荷所需的路侧光伏装机容量分别约为0.13、0.32和0.54 TW，与我国公路交通的能源开发潜力相比，这一容量需求并不显著，仅分别占据0.31%、0.76%和1.21%。同时，2025、2030和2035年全国平抑电动汽车的发电碳增所需CCUS容量约0.88、1.87和2.70亿吨，与我国地质固碳潜力相比较，仅占据0.73%、1.55%和2.23%的开发体量。协同发展路径具有一定技术可行性。

　　为进一步分析RSPV和CCUS的经济可行性，本研究探讨不同成本情景下我国七大区域选取两类技术的平准化减碳成本（LCCA）。研究结果表明，路侧光伏LCCA与区域新能源消纳能力高度相关，而CCUS的技术经济性高度依赖该区域的碳封存距离，封存距离较远将带来更高昂的成本。

　　以2025年为例，我国华东、华北和华南地区平均碳封存距离较远、成本较高，平准化减碳成本约446.7-743.3元/吨，路侧光伏发电潜力较大，因此更具经济性，约269.1-482.9元/吨。到2035年，由于全国整体新能源装机规模的蓬勃发展，路侧光伏消纳趋于饱和并导致其减碳能力弱化，对于华东、华北和华南地区路侧光伏LCCA可能提高至295.2-566.9元/吨，与持续成本下降的CCUS技术经济性相当，约296.2-592.8元/吨。另一方面，随着运维成本大幅下降，华中、西南、西北和东北地区选择CCUS的减碳成本有望跌至296.2-385.0元/吨，具有一定推广应用潜力。

　　本研究利用中国新能源汽车的实际运行数据，探讨了跨行业能量流动和碳排放责任，提出了电动交通与电力系统零碳协同的方案。研究结果不仅解决了电动汽车快速增长与能源结构之间的潜在矛盾，还为减轻不同行业间碳减排政策的冲突提供了参考。此外，提出的碳转移模型可扩展应用于不同领域碳流动分析，可为其他发展中国家电动汽车的净零排放提供参考方案。

　　王剑晓，北京大学助理研究员，国家重点研发计划青年科学家，第九批北京市优秀青年人才，长期从事数据驱动优化决策理论、低碳能源系统韧性、储能与氢能技术等研究工作。第一和通讯作者在Nat. Sustain.、Nat. Commun.、The Innov.、Patterns等期刊发表论文100余篇，曾获工信部优秀研究成果奖、中国电工技术学会科技进步奖、日内瓦国际发明金奖、吴文俊人工智能优秀青年等。

　　钟海旺，清华大学电机系副教授、博士生导师，清华四川能源互联网研究院交易与运筹研究所所长，国家优秀青年科学基金获得者，入选中国科协青年人才托举工程。作为课题负责人承担国家重点研发计划项目1项，担任中电联人工智能标委会委员、中国能源研究会储能专委会委员。获德国洪堡基金会等联合授予的Scopus亚太青年科学家奖，获省部级科技进步一等奖2项，中国电力科学技术一等奖1项，中国专利优秀奖1项。

　　宋 洁，北京大学工学院委书记、长聘教授，教育部长江学者特聘教授，北京大学长沙计算与数字经济研究院副院长，北京大学鄂尔多斯能源研究院首席科学家。主要研究领域为在线学习、仿真优化及在系统工程领域的应用。承担国家自然科学基金创新群体、重大、重点等多项课题，主持国家发改委、国家粮食局、国家电网等单位重点研究课题。获得北京市高等教育教学成果一等奖、中国电工技术学会科技进步奖、中国系统工程学会青年奖、华人学者管理科学与工程协会“最佳管理实践奖”、日内瓦国际发明金奖、IEEE TASE年度最佳论文等。

　　于2020年共同创办的综合性英文学术期刊：向科学界展示鼓舞人心的跨学科发现，鼓励研究人员专注于科学的本质和自由探索的初心。作者来自全球58个国家；已被139个国家作者引用；每期1/5-1/3通讯作者来自海外。目前有196位编委会成员，来自21个国家；50%编委来自海外(含39位各国院士)；领域覆盖全部自然科学。亚美体育 亚美官网