汽車技術(shù)政策學(xué)科理論創(chuàng)新與實(shí)踐*

方海峰 丁振森 周怡博 劉金周

（中國(guó)汽車技術(shù)研究中心有限公司，天津300300）

主題詞：汽車技術(shù)政策 發(fā)展現(xiàn)狀 生命周期評(píng)價(jià) 創(chuàng)新實(shí)踐

1 引言

汽車技術(shù)政策是指國(guó)家制定的用以引導(dǎo)和促進(jìn)汽車產(chǎn)業(yè)技術(shù)進(jìn)步的政策總和，也是經(jīng)濟(jì)政策和產(chǎn)業(yè)政策的重要依據(jù)，隨著汽車產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)，節(jié)能與新能源汽車在打破傳統(tǒng)汽車動(dòng)力系統(tǒng)架構(gòu)束縛后衍生出多條技術(shù)路線，汽車技術(shù)政策的作用愈發(fā)重要。在此背景下，以節(jié)能與新能源汽車為重點(diǎn)研究對(duì)象，與技術(shù)經(jīng)濟(jì)學(xué)、產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)學(xué)理論相關(guān)的汽車技術(shù)政策研究逐漸成為一門新興的綜合性交叉學(xué)科。

隨著新能源汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，“汽車技術(shù)政策”學(xué)科的作用凸顯，已支撐了多項(xiàng)技術(shù)政策的出臺(tái)。2007年，國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)組織行業(yè)力量，啟動(dòng)了《節(jié)能與新能源汽車技術(shù)政策研究》課題，對(duì)節(jié)能與新能源汽車技術(shù)的應(yīng)用效果及發(fā)展前景開展專題研究，為制定汽車工業(yè)節(jié)能與新能源技術(shù)政策提供依據(jù)[1]。2012年，為落實(shí)國(guó)務(wù)院關(guān)于發(fā)展戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)和加強(qiáng)節(jié)能減排工作的決策部署，加快培育和發(fā)展節(jié)能與新能源汽車產(chǎn)業(yè)，國(guó)務(wù)院制定《節(jié)能與新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2012-2020年）》（國(guó)發(fā)〔2012〕22號(hào)）[2]。2016年，為了聚焦新一輪科技和產(chǎn)業(yè)變革對(duì)汽車產(chǎn)業(yè)的深遠(yuǎn)影響，識(shí)別未來發(fā)展方向，明晰發(fā)展路徑，工信部委托行業(yè)機(jī)構(gòu)組織編制了《節(jié)能與新能源汽車技術(shù)路線圖》[3]，并于2020年發(fā)布了《節(jié)能與新能源汽車技術(shù)路線圖2.0》[4]。2020年，為推動(dòng)新能源汽車產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展，加快建設(shè)汽車強(qiáng)國(guó)，工信部會(huì)同有關(guān)部門起草了《新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2021-2035年）》，并由國(guó)務(wù)院辦公廳印發(fā)[5]。

近年來，燃料電池汽車快速發(fā)展、車網(wǎng)融合加快試點(diǎn)、新能源汽車加快向智能化、網(wǎng)聯(lián)化推進(jìn)，疊加雙碳目標(biāo)的提出，汽車產(chǎn)業(yè)對(duì)資源、能源、環(huán)境影響的量化評(píng)估迫在眉睫。因此，當(dāng)前的“汽車技術(shù)政策”學(xué)科以定性為主的方法已不能適應(yīng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的需要。生命周期評(píng)價(jià)理論屬于環(huán)境科學(xué)與工程科學(xué)領(lǐng)域，將其應(yīng)用于汽車領(lǐng)域的研究使其成為了汽車工程、管理科學(xué)、環(huán)境工程交叉學(xué)科研究理論，能夠客觀、定量的評(píng)估汽車產(chǎn)業(yè)對(duì)資源、能源和環(huán)境的影響。國(guó)內(nèi)外學(xué)者利用生命周期評(píng)價(jià)（Life Cycle Assessment，LCA）理論對(duì)新能源汽車進(jìn)行的研究已屢見不鮮。比如，Alberto Moro等將WTW的方法與LCA的方法混合使用評(píng)估電動(dòng)汽車的GHG排放[6]；唐葆君等基于生命周期評(píng)價(jià)的方法，對(duì)北京市推廣的電動(dòng)出租車、公交車、環(huán)衛(wèi)車和租賃電動(dòng)車的節(jié)能減排效應(yīng)進(jìn)行量化分析[7]。Ahmad Mayyas等運(yùn)用生命周期的方法綜合評(píng)價(jià)了輕量化和電驅(qū)動(dòng)化的能源消耗和環(huán)境影響[8]；陳軼嵩等利用LCA方法，對(duì)豐田普銳斯插電式混合動(dòng)力汽車的資源、能源消耗和環(huán)境排放進(jìn)行了分析[9]。Sara Evange?listi等提出了一種注重生產(chǎn)過程的燃料電池汽車綜合評(píng)價(jià)方法[10]；長(zhǎng)安大學(xué)陳軼嵩等采用生命周期評(píng)價(jià)方法，對(duì)2020年質(zhì)子交換膜燃料電池汽車的資源、能源消耗與環(huán)境排放情況進(jìn)行了預(yù)測(cè)[11]。

綜上所述，現(xiàn)有“汽車技術(shù)政策”研究方法已不能適應(yīng)汽車產(chǎn)業(yè)快速可持續(xù)發(fā)展的需要，亟需通過理論創(chuàng)新強(qiáng)化學(xué)科能力。生命周期評(píng)價(jià)理論是國(guó)際公認(rèn)的“21世紀(jì)”最有效的環(huán)境管理工具，但目前仍處于學(xué)術(shù)研究階段，雖已在部分前瞻領(lǐng)域進(jìn)行了較為深入的學(xué)術(shù)分析，但在汽車這一復(fù)雜領(lǐng)域，以支撐政策制定為導(dǎo)向的應(yīng)用尚未發(fā)現(xiàn)。

本文將分析“汽車技術(shù)政策”學(xué)科的發(fā)展現(xiàn)狀，提取并總結(jié)適合我國(guó)“汽車技術(shù)政策”學(xué)科發(fā)展的有益經(jīng)驗(yàn)，研究將生命周期評(píng)價(jià)理論創(chuàng)新應(yīng)用于“汽車技術(shù)政策”學(xué)科的可行性。研究結(jié)論一方面可為我國(guó)“汽車技術(shù)政策”學(xué)科的發(fā)展提供參考，另一方面為科學(xué)理論創(chuàng)新探索提供了借鑒。

2 “汽車技術(shù)政策”學(xué)科發(fā)展現(xiàn)狀

汽車技術(shù)政策是產(chǎn)業(yè)技術(shù)政策在汽車產(chǎn)業(yè)的具體化，主要包括指導(dǎo)類政策（節(jié)能與新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃、技術(shù)路線圖、科技發(fā)展戰(zhàn)略、重點(diǎn)專項(xiàng)實(shí)施方案指南、技術(shù)創(chuàng)新工程技術(shù)準(zhǔn)則等）、組織類政策（汽車投資管理政策、汽車準(zhǔn)入管理政策、動(dòng)力電池管理政策、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整指導(dǎo)目錄、外商投資產(chǎn)業(yè)指導(dǎo)目錄等）和獎(jiǎng)懲類政策（新能源汽車購(gòu)置補(bǔ)貼政策、新能源汽車運(yùn)營(yíng)補(bǔ)貼政策、新能源汽車稅收優(yōu)惠政策、充電基礎(chǔ)設(shè)施獎(jiǎng)勵(lì)政策、雙積分政策等）。

2.1 研究領(lǐng)域不斷擴(kuò)展

為滿足各種類型技術(shù)政策的制定需求，汽車技術(shù)政策學(xué)科的研究領(lǐng)域不斷擴(kuò)展。比如，研究邊界由節(jié)能汽車、純電動(dòng)汽車、插電式混合動(dòng)力汽車、逐漸向增程式電動(dòng)汽車、燃料電池汽車擴(kuò)展，并逐漸將與之相關(guān)聯(lián)的電子、通信、能源、交通、材料領(lǐng)域納入研究邊界。如圖1所示。

圖1 重點(diǎn)研究領(lǐng)域

“汽車技術(shù)政策”學(xué)科通過對(duì)以上領(lǐng)域的深入研究，支撐完成了多項(xiàng)國(guó)家部委、地方政府和企業(yè)委托研究。

2.2 研究指標(biāo)不斷完善

隨著新能源汽車產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，各種技術(shù)路線層出不窮，“汽車技術(shù)政策”學(xué)科緊密跟蹤各種技術(shù)路線的變化，深度并持續(xù)挖掘新能源汽車在各種技術(shù)路線下的關(guān)鍵指標(biāo)（比如：燃料消耗量、最高車速、單位載質(zhì)量、能量消耗量等），如圖2所示。

圖2 節(jié)能與新能源汽車重點(diǎn)技術(shù)指標(biāo)

以對(duì)燃料電池汽車歷年補(bǔ)貼政策的技術(shù)門檻條件為例來分析，如表1所示。

表1 燃料電池汽車補(bǔ)貼政策技術(shù)指標(biāo)條件

2.3 研究方法更加科學(xué)

面對(duì)研究領(lǐng)域的不斷擴(kuò)展、研究指標(biāo)的不斷完善，汽車技術(shù)政策學(xué)科日益重視定性分析方法與定量分析方法相結(jié)合，產(chǎn)業(yè)國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力評(píng)價(jià)模型、企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力評(píng)價(jià)模型等科學(xué)方法得到應(yīng)用（如圖3、圖4）。

圖3 新能源汽車產(chǎn)業(yè)國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力評(píng)價(jià)模型

圖4 新能源汽車企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力評(píng)價(jià)模型

在汽車產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)大背景下，“汽車技術(shù)政策”學(xué)科也將由單一的汽車工程領(lǐng)域研究變?yōu)槠嚬こ?、管理科學(xué)、環(huán)境工程交叉領(lǐng)域研究，研究?jī)?nèi)容與邊界將逐漸擴(kuò)展，對(duì)資源、能源和環(huán)境的影響評(píng)估得到重視，汽車生命周期評(píng)價(jià)方法將成為“汽車技術(shù)政策”學(xué)科的有益補(bǔ)充。

2.4 研究成果不斷應(yīng)用

在學(xué)科理論基礎(chǔ)上，建立了覆蓋新能源乘用車、客車、貨車和專用車在內(nèi)的汽車技術(shù)指標(biāo)體系和汽車技術(shù)指標(biāo)數(shù)據(jù)庫(kù)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)技術(shù)現(xiàn)狀和技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)的判斷，并可以實(shí)現(xiàn)不同技術(shù)路線的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性對(duì)比，進(jìn)而獲取未來不同技術(shù)路線的市場(chǎng)趨勢(shì)。以新能源乘用車為例，部分指標(biāo)和體系如表2所示。

表2 不同動(dòng)力類型乘用車主要技術(shù)指標(biāo)

通過分析梳理新能源乘用車、客車、貨車和專用車的相關(guān)技術(shù)指標(biāo)和數(shù)據(jù)，不斷推動(dòng)研究成果在多項(xiàng)新能源汽車系列產(chǎn)業(yè)政策的制定中應(yīng)用。

3 “汽車技術(shù)政策”學(xué)科創(chuàng)新理論

通過現(xiàn)狀分析可知，“汽車技術(shù)政策”學(xué)科是隨著汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展逐漸完善的，在汽車產(chǎn)業(yè)日趨注重可持續(xù)發(fā)展的背景下，汽車生命周期評(píng)價(jià)作為汽車工程、管理科學(xué)、環(huán)境工程的交叉理論，將成為“汽車技術(shù)政策”學(xué)科的重要理論補(bǔ)充。

在ISO 14040標(biāo)準(zhǔn)中[12]，生命周期評(píng)價(jià)被劃分為4個(gè)相互聯(lián)系循環(huán)往復(fù)的過程：目標(biāo)與范圍確定、清單分析、影響評(píng)價(jià)和結(jié)果解釋。隨后，我國(guó)2008年頒布的GB/T 24040標(biāo)準(zhǔn)也將這一基本理論框架納入其中[13]。LCA研究的實(shí)施步驟如圖5所示。

圖5 生命周期評(píng)價(jià)實(shí)施步驟

目標(biāo)與范圍確定包括研究的目的及原因、涉及的應(yīng)用領(lǐng)域，在目標(biāo)下，確定系統(tǒng)邊界、說明數(shù)據(jù)來源。

清單分析是指通過全過程數(shù)據(jù)搜集和評(píng)價(jià)模型，對(duì)資源、能源、環(huán)境等進(jìn)行量化評(píng)估的過程。

影響評(píng)價(jià)主要是依據(jù)量化結(jié)果評(píng)估產(chǎn)品生產(chǎn)使用到報(bào)廢回收全過程所消耗的資源、能源以及排放的其它物質(zhì)對(duì)資源環(huán)境與人體健康等方面的影響程度。

汽車生命周期評(píng)價(jià)是一個(gè)系統(tǒng)的理論方法，具有研究邊界可柔性拓展、研究指標(biāo)可按需調(diào)整等優(yōu)點(diǎn)，與當(dāng)前汽車產(chǎn)業(yè)的快速變革相適應(yīng)，也有助于我國(guó)汽車產(chǎn)業(yè)達(dá)成雙碳目標(biāo)的路徑探索。

4 “汽車技術(shù)政策”學(xué)科理論實(shí)踐

4.1 插電式混合動(dòng)力汽車生命周期評(píng)價(jià)研究

本案例評(píng)價(jià)對(duì)象為某款經(jīng)典型插電式混合動(dòng)力汽車[9]，系統(tǒng)邊界限定為5個(gè)生命周期階段：

（1）原材料獲取階段；

（2）零部件制造階段；

（3）整車裝配階段；

（4）使用階段；

當(dāng)一句話即便是在解歧和指派之后，其規(guī)約意義仍不能表達(dá)一個(gè)語(yǔ)義或概念上完整的真值條件命題時(shí)，理解話語(yǔ)就需要通過概念填充來產(chǎn)生完整的句子命題，這個(gè)過程稱作“補(bǔ)足”。如語(yǔ)語(yǔ)(4)。

（5）維修階段。

選取礦產(chǎn)資源消耗（ADP(e)）、化石能源消耗（ADP(f)）、全球變暖潛值（GWP）、酸化潛值（AP）、水體富營(yíng)養(yǎng)化潛值（EP）、光化學(xué)煙霧潛值（POCP）和臭氧層損耗潛值（ODP）7項(xiàng)影響指標(biāo)，通過GaBi軟件進(jìn)行計(jì)算，評(píng)價(jià)結(jié)果如表3所示。

表3 某插電式混合動(dòng)力汽車全生命周期環(huán)境影響特征化結(jié)果

由表3可知，插電式混合動(dòng)力汽車原材料獲取階段礦產(chǎn)資源消耗最多，AP、EP環(huán)境影響最大；使用階段化石能源消耗最多，GWP、POCP環(huán)境影響最大。

4.2 純電動(dòng)汽車生命周期評(píng)價(jià)研究

本案例評(píng)價(jià)對(duì)象為某典型純電動(dòng)汽車動(dòng)力系統(tǒng)[14]，系統(tǒng)邊界限定為原材料獲取階段，生產(chǎn)制造階段，動(dòng)力系統(tǒng)運(yùn)行使用階段，回收?qǐng)?bào)廢階段和物流運(yùn)輸階段，影響指標(biāo)和計(jì)算軟件同4.1案例，評(píng)價(jià)結(jié)果如表4所示。

由表4可知，純電動(dòng)汽車動(dòng)力系統(tǒng)原材料獲取階段礦產(chǎn)資源和化石燃料消耗最多；使用階段GWP、AP、EP、POCP環(huán)境影響最大。

表4 某純電動(dòng)汽車全生命周期環(huán)境影響特征化結(jié)果

4.3 燃料電池汽車生命周期評(píng)價(jià)研究

本案例評(píng)價(jià)對(duì)象為某款國(guó)外典型燃料電池乘用車[12]，其系統(tǒng)邊界及生命周期主要環(huán)節(jié)如圖6所示。影響指標(biāo)和計(jì)算軟件同4.1案例，評(píng)價(jià)結(jié)果如表5所示。

圖6 系統(tǒng)邊界及燃料電池汽車生命周期主要環(huán)節(jié)

由表5可知，燃料電池汽車原材料獲取階段礦產(chǎn)資源消耗最多，AP、EP、POCP、ODP環(huán)境影響最大；使用階段化石能源消耗最多，GWP環(huán)境影響最大。

表5 2020年某燃料電池汽車全生命周期環(huán)境影響特征化結(jié)果

5 結(jié)論

近年來，生命周期評(píng)價(jià)的理論方法已經(jīng)成為國(guó)際公認(rèn)的量化評(píng)估資源、能源消耗和環(huán)境影響的工具，并逐漸在汽車產(chǎn)業(yè)得到廣泛應(yīng)用，其對(duì)于汽車產(chǎn)業(yè)低碳發(fā)展及碳中和早期的探索具有指導(dǎo)意義，實(shí)踐證明了其在汽車產(chǎn)業(yè)應(yīng)用的可行性?！笆奈濉笔切履茉雌嚠a(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的關(guān)鍵階段，也是完成雙碳目標(biāo)的攻堅(jiān)期，“汽車技術(shù)政策”學(xué)科將生命周期評(píng)價(jià)納入理論體系是可行的，也是急迫的。生命周期評(píng)價(jià)方法納入汽車技術(shù)政策學(xué)科后，結(jié)合實(shí)際技術(shù)政策應(yīng)用，進(jìn)行理論創(chuàng)新將是重要研究方向。