1.1 基本概念

1.碳達峰與碳中和

碳達峰是指某個國家或地區的二氧化碳排放量達到了歷史最高值，經歷平臺期后持續下降的過程，是二氧化碳排放量由增轉降的歷史拐點。碳達峰的目標包括達峰的年份和峰值，就是要使大氣二氧化碳濃度在某一年份不再增加，并逐漸下降的過程。碳達峰示意圖如圖1-1所示。

碳中和被定義為：某個國家或地區在規定時期內人為排放的二氧化碳，與通過植樹造林、碳捕集利用與封存等移除的二氧化碳相互抵消。根據聯合國政府間氣候變化專門委員會《全球升溫1.5℃特別報告》，碳中和即為二氧化碳的凈零排放。碳中和示意圖如圖1-2所示。

2.二氧化碳與溫室氣體

二氧化碳，一種碳氧化合物，化學式為CO₂，常溫狀態下是一種無色或無味無臭而其水溶液略有酸味的氣體，是空氣組成的一部分，也是一種常見的溫室氣體。二氧化碳占全球溫室氣體排放總量的70%以上。

溫室氣體（Greenhouse Gas，GHG）。產生溫室效應的氣體統稱為溫室氣體，一般指任何會吸收和釋放紅外線輻射并存在大氣中的氣體。目前，國際公約規定控制的溫室氣體有7種，分別為：二氧化碳（CO₂）、甲烷（CH₄）、氧化亞氮（N₂O）、氫氟碳化合物（HFCs）、氟碳化合物（PFCs）、六氟化硫（SF₆）和三氟化氮（NF₃）。

二氧化碳在大氣中存留時間長，長達上百年，其他的溫室氣體雖然在空氣中存留時間比二氧化碳短，但是增溫潛勢是二氧化碳的若干倍，如甲烷的增溫潛勢是二氧化碳的21倍。

3.溫室效應和全球變暖

1）溫室效應。地球大氣中的一些物質對太陽輻射具有高度通過性，但能強烈吸收地表輻射的熱量，使得地球溫度保持在一定水平。溫室效應是地球生命系統的重要支撐條件，如果沒有溫室效應，地球白天會很熱，晚上又會很冷。

2）全球變暖。工業革命以來，人類活動導致大氣層中溫室氣體濃度不斷增加，地表平均溫度升高。全球變暖導致極端氣候事件和復合型事件頻發，可能引發高溫干旱、復合型洪澇等系統性災難。

4.狹義和廣義凈零排放

二氧化碳凈零排放（Net-zero CO₂ emissions）：在規定時期內人為CO₂移除在全球范圍抵消人為CO₂排放時，可實現CO₂凈零排放。CO₂凈零排放也稱為碳中和（Carbon Neutrality）。狹義的碳中和指CO₂的凈零排放。

溫室氣體凈零排放（Net-zero emissions）：當一個組織一年內所有溫室氣體（CO₂e，以二氧化碳當量衡量）的排放量與溫室氣體清除量達到平衡時，就是溫室氣體凈零排放。廣義的碳中和指溫室氣體的凈零排放。狹義的碳中和和廣義的碳中和如圖1-3所示。

5.直接責任和間接責任

依據碳排放源的不同，一般將碳排放分為直接排放和間接排放。直接排放是指煤炭、天然氣和石油等化石能源燃燒活動和工業生產過程等產生的溫室氣體排放；間接排放是指因使用、消耗外購的電力、熱力和蒸汽而隱含的排放。

為了明確碳排放的責任主體，按照“誰排放、誰負責”區分直接責任和間接責任。如車主駕駛燃油乘用車造成的汽、柴油燃燒產生的碳排放，則是汽車使用者為直接責任，汽車使用者能夠通過減少私家車出行來降低行駛階段碳排放。對汽車使用者來說，其使用的汽、柴油上游的開采、煉制導致的碳排放，石化企業應為直接責任主體，石化企業可以通過技術改進等措施直接降低其碳排放。

6.年度碳排放和生命周期碳排放

年度碳排放一般是指一個公歷年份內（1月1日—12月31日）產生的碳排放。2030年前碳達峰和2060年前碳中和指的是某一年度的碳排放。

生命周期一般是指某一產品的生命周期。不同產品的生命周期時長并不一樣，如乘用車一般認為從獲取資源到廢棄是15年、商用車多在6～8年。國際標準化組織對生命周期評價（Life Cycle Assessment，LCA）的定義是：“對一個產品系統在生命周期內的投入、產出及其對環境潛在影響的匯總和評價。”即評價一個產品（活動）從自然界獲取資源起，在生產、運輸、銷售、使用直至報廢回收的整個過程中的能源和資源利用及污染排放。

機動車生命周期的碳排放分析包括對燃料生命周期和材料生命周期兩個周期的分析。車用燃料周期即油井到車輪（Well-to-Wheels，WTW），也可分為燃料的運行使用階段即油箱到車輪（Tank-to-Wheels，TTW）和上游的燃料生產階段即油井到油箱（Well-to-Tank，WTT）。材料生命周期主要包括材料生產、零部件制造與整車裝配、車輛運行和回收利用四個密切相關的環節。不同類型車輛的生命周期碳排放的研究重點并不一樣，燃油車的碳排放主要是燃料周期的運行使用階段，而純電動汽車則主要關注上游的燃料生產階段以及汽車材料生命周期。

7.可再生能源與新能源

能源包括化石能源和非化石能源。化石能源包括煤炭、石油、天然氣等；非化石能源包括可再生能源與核能。可再生能源主要包括太陽能、水能、風能、生物質能、地熱能、海洋能等。新能源目前主要包括太陽能、風能、生物質能、地熱能、海洋能、氫能等。可再生能源與新能源關系如圖1-4所示。

8.電氣化與電動化

電氣化是指國民經濟各部門和人民生活廣泛使用電力，即將本非使用電的設施改成以電為動力。終端消費品如燃油汽車改為純電動汽車，工廠生產由使用天然氣改為使用電力，都稱為電氣化。燃油汽車替換為電動汽車一般也稱為電動化，或者電動替代。電動汽車一般包括純電動汽車、混合動力汽車（普通混合動力汽車、插電式混合動力汽車等）、燃料電池汽車。相對來說，電氣化是一個更廣泛的概念，既包括了人民生活的消費品改為用電作為動力（如燃油汽車替換為電動汽車的電動化，燃煤煮飯替換為電飯煲煮飯等），也包括工業等生產活動中的電力替代。

9.新能源汽車和零排放汽車

中國2012年出臺的《節能與新能源汽車產業發展規劃（2012—2020年）》對新能源汽車（New Energy Vehicle，NEV）進行了定義：新能源汽車是指采用新型動力系統，完全或主要依靠新型能源驅動的汽車，本規劃所指新能源汽車主要包括純電動汽車、插電式混合動力汽車及燃料電池汽車。另外，增程式混合動力汽車屬于插電式混合動力汽車。

純電動汽車（Battery Electric Vehicle，BEV）：由電動機驅動，且驅動電能來源于車載可充電蓄電池或其他能量儲存裝置的汽車。

混合動力汽車（Hybrid Electric Vehicle，HEV）：能夠從可消耗的燃料或可再充電能/能量儲存裝置等車載儲存的能量中獲得動力的汽車。混合動力汽車按照是否具備外接充電能力可分為：普通混合動力汽車（即非插電式混合動力汽車）、插電式混合動力汽車。

普通混合動力汽車：在正常使用情況下從車載燃料中獲取全部能量的混合動力汽車。

插電式混合動力汽車（Plug-in Hybrid Electric Vehicle，PHEV）：具有一定的純電驅動行駛里程，且在正常使用情況下可從非車載裝置中獲取電能的混合動力汽車。

燃料電池汽車（Fuel Cell Electric Vehicle，FCEV）：以燃料電池作為動力源的汽車。

歐美國家一般采用零排放汽車（Zero Emission Vehicle，ZEV）的概念，譬如美國加州空氣資源委員會認為：零排放汽車是指車輛在使用過程中所排放的任何污染物均為零（二氧化碳排放也為零），并經政府部門認定的零排放汽車，主要為純電動汽車、燃料電池汽車。由此可見，零排放汽車不包括插電式混合動力汽車。新能源汽車與零排放汽車關系如圖1-5所示。