1.1.2 轻型汽车领域的能源转型
在轻型汽车能源领域，解决碳排放和污染物排放的问题是轻型汽车能源转型的动力，清洁能源汽车是轻型汽车能源转型的发展方向。
1.1.2.1 解决碳排放和污染物排放的问题是轻型汽车能源转型的动力
（1）气候变化问题带来的碳排放限制。
气候变化问题日益引起学术界和普通民众的广泛关注，全球气温持续升高将会对地球两极冰川、农业畜牧业生产和人类日常生活等产生重要影响，而化石能源燃烧引起的二氧化碳排放被认为是全球气温升高的主要因素之一。中国作为世界经济总量和世界碳排放大国有义务承担防止全球气温持续升高的责任。防止全球气温持续升高不仅是中国提升大国影响力开展大国外交的需要，更加关系到中国切身的利益。中国有漫长的海岸线和大量的沿海滩涂地，海平面上升必然对中国沿海地区产生较大影响。中国是农业大国，也是粮食消耗大国，全球气温升高引起的农业产量变化必然对中国农业产生较大影响。中国在地理区域上南北跨度大，有部分地理区域属于热带、亚热带地区，全球气温升高必然影响这些地区居民的日常生活。因此中国需要采取相应行动和相关措施，统筹规划合理布局中国的二氧化碳减排事业。
汽油的直接消耗者包括以汽油为燃料的机动车和螺旋桨飞机等。汽油消费是二氧化碳排放的重要原因。除少量航空内燃机和柴油发电机消耗的汽油外，汽油的最主要消费者是燃油车船。汽油的含碳量因汽油油品的不同而有所差异，汽油的化学组成一般为C5～C11，芳香烃的含量较高。汽油的化学组成和各组分中碳的质量分数见表1-1，由表1-1可以估算汽油中碳的质量分数约为86%。
表1-1 汽油的化学组成和各组分中碳的质量分数
（2）华北空气污染问题带来的污染物排放限制。
华北的空气污染问题主要是PM2.5超标问题，也就是雾霾问题。雾霾是一种天气现象，反映了空气中悬浮颗粒物，尤其是空气动力学当量直径小于等于2.5微米的颗粒物（PM2.5）的超标；电厂、工业锅炉窑炉、居民取暖等的燃煤废气，机动车等的燃油废气，建筑扬尘等，被认为是PM2.5的来源和成因。PM2.5由于空气动力学直径渺小，可以直接穿过人的呼吸过滤系统进入肺部，并进入血液，会对人的呼吸系统、心血管系统等造成伤害，严重的甚至可能致癌。2018年北京重度污染15天，平均PM2.5浓度205微克/米3，达到了世界卫生组织建议指标的20.5倍。2018年北京PM2.5年均浓度51微克/米3，是中国国家标准的1.46倍，是世界卫生组织建议指标的5.1倍。表1-2为2018年中国华北部分城市的PM2.5年平均浓度。从表1-2中数据可以看出，雾霾问题在中国华北地区普遍存在。
表1-2 2018年中国华北部分城市PM2.5年平均浓度
续表
数据来源：《中国环境统计年鉴（2018）》。
汽油消费是空气污染物排放的重要原因。作为汽油的主要消耗者，首先，燃油汽车直接向空气中排放一氧化碳、硫氧化物、氮氧化物、挥发性有机物（VOCs）等多种污染物质；其次，在阳光作用下，这些污染物质发生光化学反应聚合，易形成小直径颗粒物（PM2.5）。图1-1显示了2015年纪念抗日战争胜利七十周年阅兵仪式前后北京PM2.5检测数据。为保障纪念抗日战争胜利七十周年阅兵仪式时北京的空气质量达标，北京市全市污染企业停产日期为8月20日至9月4日，北京市机动车临时管制时间为8月20日至9月3日。9月4日北京全市污染企业依然停产，机动车单双号限行取消，且当天上午北京天气晴朗无风，市内各处PM2.5急剧升高，机动车排放是当日的最大疑似PM2.5产生原因。9月4日下午北京突降中到大雨，PM2.5受降雨影响回落。综上所述，汽油消费是空气污染源的重要原因。
图1-1 纪念抗日战争胜利七十周年阅兵仪式前后北京PM2.5检测数据
数据来源：北京市环保检测中心。
注：该图现象的分析框架来自清华大学何继江。
1.1.2.2 清洁能源汽车是轻型汽车能源转型的发展方向
汽车清洁能源技术的发展主要表现在燃油效率的提高、生物质混合燃料的普及、混合动力技术的发展、燃料电池技术的发展和“电动汽车+无人驾驶+新型出行方式”5个方面。
（1）燃油效率的提高。
随着技术的进步，燃油汽车的能耗不断降低。世界各国均对燃油汽车的能耗及能耗的发展目标作出规定和规划。例如，日本提出2020年乘用车燃料消耗达到20.3千米/升。欧盟提出2020年乘用车碳排放降至95克/千米。美国提出燃油经济性2025年达到每加仑54.5英里（约合百千米4.3升）油耗。中国工业和信息化部提出乘用车2020年、2025年能耗分别降至5升/100千米和4升/100千米的目标。工业和信息化部在提出乘用车能耗标准前进行充分调研，认为所提标准在技术上是可以实现的，在经济上将增加一定的生产成本。乘用车节能技术提升潜力见表1-3。
表1-3 乘用车节能技术提升潜力
注：①CVT: Continuously Variable Transmission，无级变速器。
②DCT: Dual Clutch Transmission，双离合变速器。
（2）混合动力技术的发展。
油电混合动力技术是针对内燃机在低速运转时油耗高、扭矩小、污染物排放高的特点开发的汽车节能技术，具体是指在汽车内部安装内燃机和电动机两套动力装置，在汽车启动、加速或低速行驶时使用电动机辅助内燃机工作或完全由电动机工作（不使用内燃机）。混合动力汽车的内燃机依然依靠汽油燃烧提供动力，电动机依靠电池提供动力。电池充电过程分为汽车制动时的动力回收充电和外接电源充电（插电式混合动力汽车）两种。中国生产和销售的混合动力汽车主要是插电式混合动力汽车。2018年全年，中国纯电动汽车产销分别完成98.6万辆和98.4万辆，其中纯电动乘用车产销分别完成79.2万辆和78.8万辆。
（3）纯电动汽车和燃料电池汽车。
纯电动汽车是指汽车内不安装内燃机只安装电动机，依靠电动机提供动力，依靠电池供电的汽车，主要指动力电池电动汽车。动力电池电动汽车主要指锂电池电动汽车（锂电池主要有三元材料锂电池、磷酸铁锂电池、锰酸锂电池3类），依靠锂电池为电动机供电。2012—2018年中国电动汽车（包括纯电动汽车和插电式混合动力汽车）销量见表1-4。
表1-4 2012—2018年中国电动汽车销量 单位：万辆
数据来源：中国汽车协会。
燃料电池汽车是以氢为主要能源的氢燃料电池汽车。氢燃料电池的原理是利用质子交换膜阻隔，使得氢原子核通过交换膜而电子被阻挡，进而形成电流。《中国制造2025》提出中国2020年生产燃料电池汽车1000辆，2025年实现小规模运营。