产品碳足迹核算规则对电动汽车与动力电池申报排放的影响

《Environmental Science & Technology》：Product Carbon Footprint Rules Shape Declared Emissions of Electric Vehicles and Traction Batteries

　　

产品碳足迹（Product Carbon Footprint, PCF）核算规则正越来越多地被用于信息披露、补贴、采购及新兴性能要求之中，但其解释与政策效果取决于核算规则的设计。本研究将中国动力电池与乘用车PCF标准草案、欧盟电动汽车电池授权法案方法学草案以及法国电动汽车环境评分碳足迹方法，与一个统一的解析参考框架进行了比较。研究采用参数化车-电池耦合模型，对四种生产-市场路径下的50种配对配置进行了评估。相对于参考框架，中国电池规则在核算的全生命周期碳排放上相差?8%至+11%，欧盟电池规则的结果低11%–21%，中国整车规则偏差保持在4%以内，而法国方法的结果低57%–80%，其主要原因在于该方法的以生产为核心的系统边界排除了车辆使用与报废阶段。对于进入欧盟和法国市场的中国原产产品，目的地市场规则将电池的平均进口-本地差距从32%提升至89%，整车差距从8%提升至96%，其中背景数据选择是新增差异的主导因素。功能单位的选择会改变归一化后的PCF比较结果以及被优先考虑的产品属性，而回收利用与动力系统效率提升所带来的减排效益则取决于规则设计。上述结果凸显了透明的数据治理、明确界定的报告基础以及跨区域PCF解释所需的通用参考或换算框架的重要性。

一、研究背景与问题提出

随着道路交通脱碳成为气候减缓的核心议题，车辆碳排放评估正从尾气排放指标向全生命周期评价（Life-Cycle Assessment, LCA）转变。电动汽车的普及使得温室气体排放日益集中于车辆运行之外的环节，包括电力生产、电池制造、材料供应、整车生产及报废（End-of-Life, EOL）处理。产品碳足迹（Product Carbon Footprint, PCF）核算作为基于LCA的方法，正被越来越多地应用于产品评价、供应链碳管理、信息披露、认证及政策合规等场景。

主要经济体正从自愿披露走向正式化的PCF治理体系。欧盟《电池法规》（EU Battery Regulation 2023/1542）要求特定类别电池进行碳足迹申报，并为性能分级和最高阈值提供了路径；法国通过环境评分（environmental score）决定电动汽车补贴资格；中国则正在制定动力电池和乘用车的PCF国家标准，并开展认证试点、自愿报告体系和行业数据平台建设。然而，申报的PCF并非对物理排放的直接测量，而是由系统边界、功能单位、建模方法、分配程序和允许的数据来源等核算规则共同塑造的会计结果。这些规则选择对汽车产品尤为关键：动力电池PCF受地理分布的材料供应链、高能耗制造、多种回收路径以及化学体系、容量和物料清单等产品属性影响；整车PCF还进一步取决于动力系统、质量、能耗和续航里程等因素。

现有研究虽已大量量化电动汽车和电池的生命周期温室气体排放，并对欧盟电池法规的合规要求、功能单位敏感性、系统边界和EOL分配等问题进行了探讨，但仍存在重要空白：区域PCF规则很少在相同的产品清单和统一分析参考下进行比较；电池与整车的核算通常被分开研究，尽管二者在技术上紧密耦合；跨区域研究也很少区分物理生产地差异与目的地市场规则引入的核算效应。因此，规则选择如何传导至跨区域比较、归一化PCF和企业减排优先事项，仍未得到充分理解。

二、研究内容与意义

本研究评估了区域PCF核算规则对动力电池和电动汽车的影响。研究人员比较了中国动力电池和乘用车国家标准草案、欧盟电动汽车电池授权法案方法学草案以及法国电动乘用车环境评分方法，并构建了一个统一的参考规则作为分析基准。通过参数化车-电池耦合模型，研究在五种车型级别、两种动力系统、五种电池化学体系和四种生产-市场路径下评估了50种配对配置。研究量化了规则引起的核算碳排放差异，将生产地与规则效应在跨区域比较中分离，考察了替代功能单位报告基础对申报PCF和产品排名的影响，并评估了九项企业减排策略。该论文发表于《Environmental Science & Technology》。

三、主要技术方法

研究人员构建了一个统一的参考规则（harmonized reference rule），在系统边界、生命周期阶段覆盖、功能单位处理、电力核算、回收分配原则和数据库层级等方面对齐各区域方法，作为分离区域规则设计与物理产品及生产情境影响的解析基准。电池产品通过动力系统技术评估模型（Technology Evaluation Model of the Powertrain, TEMP）从整车需求参数化得出，该物理模型计算驾驶循环能量需求、确定满足目标纯电续航的电池尺寸并迭代至收敛。生命周期清单数据遵循各核算规则允许的数据层级，使用规则规定值或符合要求的初级/次级数据，次级数据来源于ecoinvent、中国汽车生命周期数据库、GREET及同行评审文献。规则引起的差异通过净差异和总差异指标量化，跨区域差距的规则效应采用Shapley分解归因于系统边界、建模方法和背景数据三类因素。

四、研究结果

规则引起的核算碳排放差异。 相对于统一参考规则，中国电池规则使纯电动汽车（Battery Electric Vehicle, BEV）的核算碳排放高4.8%–11.2%（均值+8.6%），插电式混合动力汽车（Plug-in Hybrid Electric Vehicle, PHEV）差异为?7.6%至+4.3%（均值?1.1%）；欧盟电池规则一致给出更低的核算碳排放，BEV低11.4%–15.0%（均值?12.6%），PHEV低15.0%–21.1%（均值?18.1%）。中国整车规则与参考规则接近，BEV高0.8%–3.9%（均值+2.4%），PHEV为?0.1%至+0.9%（均值+0.3%）；法国方法则大幅降低核算碳排放，BEV降低56.6%–68.5%（均值62.2%），PHEV降低68.4%–80.2%（均值73.8%）。总碳排放的小差异可能掩盖生命周期阶段层面更大的不一致，例如中国整车规则下BEV的总差异达参考碳排放的11.0%，但其中79%被相反符号的阶段差异抵消。

跨区域排放差距及其分解。 对于进入欧盟和法国市场的中国原产产品，目的地市场规则将电池的平均进口-本地差距从32.2%提升至89.0%，整车差距从7.6%提升至96.4%。反向路径的变化较小。中国产电池进入欧盟时，统一参考下的平均差距为1064 kgCO₂e/包，主要来自原材料获取（711 kgCO₂e）、制造（224 kgCO₂e）和分销（128 kgCO₂e）；在欧盟电池规则下差距增至2522 kgCO₂e，其中新增的1459 kgCO₂e中1351 kgCO₂e（93%）归因于背景数据和默认排放因子。中国产车辆进入法国时，平均差距从1918 kgCO₂e增至7299 kgCO₂e，规则新增差异主要由背景数据（5577 kgCO₂e）主导，反映了法国方法使用的原产地特定默认电池生产因子。

功能单位效应与减排策略。 功能单位的选择会改变归一化后的PCF比较结果以及被优先考虑的产品属性。九项减排策略的效益取决于规则设计：回收利用带来的减排效益受循环足迹公式（Circular Footprint Formula, CFF）与再生含量法（Recycled Content Method, RCM）分配差异的影响；动力系统效率提升的可见减排量在不同规则下表现不同。

五、结论与讨论

研究表明，区域PCF核算规则的设计选择会实质性地改变申报的碳排放数值、跨区域比较结果以及企业减排行动的可见性。目的地市场规则对进口产品的碳差距影响可能远超物理生产地差异本身，其中背景数据选择是主导因素。研究结果凸显了透明数据治理、明确界定的报告基础以及跨区域PCF解释所需的通用参考或换算框架的重要性。区域规则间的协调努力，如中欧在车辆生命周期评估方法统一方面的合作，对于促进PCF结果的可比性和政策有效性具有重要意义。