德国交通能源转型研究报告：电气化公路是交通减排的关键

中国驻德国大使馆的王天灵先生推荐了德国研究机构SRU(环境问题专家委员会)2017年11月发表的德国交通能源转型的研究报告，特地委托在德留学生团队交能网编译此报告的摘要。个人觉得这份报告系统地设计了德国交通转型的技术路线和政策体系，非常值得中国研究分析。

德国交通能源转型技术路线图导读

1、发展纯电池电动汽车是未来交通转型的核心。

2、燃料电池驱动的电动车由于效率较低且费用较高，目前使用也较为受限。

3、以天然气为动力的燃料电池车在SRU看来仅是“过渡技术”，

4、对于轻便的输配车辆领域，电池驱动的电动车有较大的市场空间。

5、公路交通运输领域，空中电缆货车(即电气化公路+电驱货车)是一个技术上可以实现的选择。

6、人工合成燃料和生物燃料使用范围较为有限，但在航空、航海运输，能够发挥重要的作用。

7、大规模使用人工种植的生物燃料会与粮食作物和经济作物的种植产生用地竞争

8、人工合成生物燃料过程中转化率较低，通常用电负荷较高。

9、目前将海运的燃料由重油和柴油转为液化天然气在技术上已经实现。

10、逐步将化石气体燃料切换为环保可持续的气体燃料。

交通部门是气候政策所面临的主要挑战之一,目前德国大约五分之一的温室气体排放来自交通运输。如下图所示，自1990年以来，其他领域已经实现了阶段性的减排目标，但是交通部门在同一时期内反而碳排放有所上升，其中主要来自公路交通。虽然机动车效率显著提升，但是其节能减排效果被运输能力、发动机功率和机动车重量的增加所抵消。按照规划，交通部门应最迟在本世纪中叶基本实现碳中性。鉴于巴黎协定中碳排放目标的紧迫性，交通部门的转型刻不容缓。对此德国政府在气候保护计划2050中定下的中期目标是，到2030年交通部门的温室气体排放应降低40%-42%。

德国主要行业温室气体排放(1990-2016)

SRU 2017, 数据来源：UBA 2017

交通部门，尤其是公路交通，对自然、环境和健康产生了诸多负面影响。一方面，交通是氮氧化物、细颗粒物、噪声等污染的主要来源之一，例如2015年间德国38%的氮氧化物排放来自于交通。另一方面，交通基础设施分割和压缩了动植物的生存空间，不利于生态系统多样性。所以交通转型具有重大意义，它带来了缓解以上多种环境问题、改善人类生存环境的重大契机。

交通转型是政策和经济发展的重要任务

公路交通在德国交通系统中占据着重要地位，尽管推动该领域的变革难度较大，但是对于交通行业未来的讨论已经日渐增多。其中气候保护是一大推动因素，而既“尾气门”之后关于城市空气质量的政策和司法讨论也引起了对交通部门的广泛关注。

国际发展形势也对汽车行业提出了新的挑战。例如中国政府宣布，2019年起电动车要达到汽车保有量的10%，这就驱使德国汽车制造商采取应对措施。另外新的技术发展，例如数字化尤其是自动驾驶技术，会促使汽车行业产生根本性的变革。由此观之，创新、可持续的交通政策不仅是环境和气候方面的规定，也是德国工业未来竞争力的重要条件。为重塑交通部门，这个与每个人日常生活紧密相关的行业，需要获得民众的支持理解。因此政策的一大核心任务是，连接所有相关者和参与方，定期举办对话研讨活动。

多重方案组合降低交通部门碳排放

为实现交通系统的可持续，必须同时采取多项策略，改变交通的模式和组织形式。气候友好、可持续的交通系统的核心是降低高碳排放的个人出行，强化智能化和集成化的交通方案。减少交通量，将个人交通引流到轨道交通、公共交通，骑行和步行，不仅可以降低能耗和碳排放，还可以减少空间使用、噪音和交通事故产生的问题。交通行业去碳化的另一重要推手是交通动力技术的进步，这有效支撑了交通动力来源从化石能源向可再生能源的转型。

提高交通部门能效可以采取以下措施。一方面，汽车和火车的内燃机效率必须要提升，因为在接下来的15年内还会有大量的燃油汽车进入市场，在2040年时它们会成为机动车存量。若不持续提高机动车的效率，未来15年间累计排放的温室气体排放量将会超过巴黎协定中对交通行业的限额。另一方面，采取其他动力驱动的机动车也需要提高效率，从而对能耗、可再生能源新装机量进行控制。改变交通部门的动力驱动方式，包括必要的基础设施和发电设备建设，或导致对某些原材料需求的增加。这些原材料通常来自于非欧盟国家，其开采和利用过程会对当地环境、居民健康和社会产生负面影响。在原材料获取过程中需要将破坏影响降至最低，以及充分发挥产品在全生命周期中的价值。

电动车的优点

电动车的优点之一是高效，能从根本上降低交通行业对气候和环境的影响。其次，电力驱动在本地不会产生污染物。

与生物燃料驱动的机动车相比，电动车具有明显的优势，例如能量密度方面(如下图所示)。大规模使用人工种植的生物燃料会与粮食作物和经济作物的种植产生用地竞争，从而在经济和社会角度考虑不可持续。其次人工合成生物燃料过程中转化率较低，通常用电负荷较高。

不同驱动技术的私人汽车续航里程(15 kWh一次能源投入的情况下)

综上，电动车在技术和经济上都具有较高的可行性。但是对于新技术而言，初始阶段都会碰到各种形式的阻碍，例如能源供应基础设施薄弱或者初期生产费用较高。为实现快速过渡，需要建立有针对性的扶持机制。根据SRU(环境问题专业咨询机构Sachverständigenrat für Umweltfragen)的观点，首先需要扶持动力电池驱动的电动车。燃料电池驱动的电动车由于效率较低且费用较高，目前使用也较为受限。以天然气为动力的燃料电池车在SRU看来仅是“过渡技术”，因为其碳排放量相对于其他电动车而言仍然较高。对于轻便的输配车辆领域，电池驱动的电动车有较大的市场空间。而公路交通运输领域，空中电缆货车是一个技术上可以实现的选择。

尽管人工合成燃料和生物燃料使用范围较为有限，但是对于某些在目前技术条件下尚且无法电气化的领域，例如航空、航海运输，能够发挥重要的作用，因为与电池相比，燃料具有更高的能量密度。另外也要考虑到配套基础设施的问题，避免重复建设。

SRU对于新立法期的建议

1. 税务改革

德国现有的能源税收政策已经对交通部门的气候保护措施，尤其是提高新能源电力的利用率已经构成了一定的障碍。近年来，德国环境相关的税务一直在下降，对于燃料的征税比率也在降低。SRU建议，税务改革应当促进交通转型、多能互补以及波动性电力的使用。对交通领域各项能源的征税，应该基于各自的单位碳排放以及单位能源含量。欧盟委员会颁发的能源税务改革导则可以作为重要参考来源。

本次立法期的中心任务应当是降低对环境有害的燃料、设备等的补贴。首先应当停止对柴油的税务优惠政策。对于天然气作为交通领域的燃料的优惠政策也尽量不要超过2026年。其次目前高额的电力税也不利于推广电动汽车。建议采取动态的电力征税制度，以鼓励消费者更多地使用清洁能源电力。

2. 电动车配额制

可在私人汽车和小型货车领域引入电动车配额制，并逐渐提高比例。与补贴政策相比，配额制更能保证技术和政策目标的实现。对于汽车制造商来说，可以在市场上升期合理布局投资计划;对于能源供应基础设施建设，经济上也更具投资潜力。

SRU建议2025年时引入强制性的配额制，纯电动汽车(即动力电池或燃料电池驱动的电动汽车在新准入汽车中的比例不低于25%，到2030年该比例至少要提高50%。插入式混合动力汽车也应当引入配额制。

3. 合理设置限制值，对提高机动车效率给予经济激励

欧洲汽车碳排放限定值是目前提升私人汽车和小型货车效率的重要手段。SRU建议政府部门设置更为严格的2025年及2030年减排目标，并且汽车碳排放限定值应当能够反映终端能源消耗的限定目标，此时也可以与各种驱动技术的最低能效标准相对应(即“双能效管理”)。

此外SRU建议欧盟对提高机动车效率的措施给予经济激励，以加强效率监管的力度和加速排放设备的升级。可以考虑引入激励-扣分系统，例如降低购买高效机动车的经济负担，增加购买低效率机动车的支出。也可以引入与碳排放或者能耗相关联的货车税。

4. 私人汽车按路程分段收费

目前的公路收费主要用于承担公路建设费用，将来也可以作为交通方式转变、避免出行、提高效率及机动车改造的重要政策工具。引入按路程分段收费机制，可以避免今后自动驾驶普及的情况下出现大量空载、从而造成资源浪费的情况。另外也可以鼓励出行方式向自动驾驶结合公共交通的形式转变。今后也可以考虑公路收费对于不同的群体采取一定的区分度，但是要兼顾数据及隐私保护，征收难度以及消费者保护等因素。

5. 能源供应系统基础设施扩建

为进一步扩大电动汽车的市场份额，相应的基础设施如充电桩建设要跟上。这部分投资应当来源于国家财政。德国联邦政府计划在2017至2020年间投资3亿欧元，按照SRU的观点还应当扩大资助。鉴于各州充电基础设施发展水平不一，将来各地的投资补助也会有所区别。

目前85%的充电设备主要用于私人汽车的充电，在充电设备建设过程中就应当注意到这一点。目前私人充电桩建设的一大问题是租户与房东、共有产权者之间的沟通协调。其次各雇主也有在公司安装充电桩的义务。

公路交通约80%的碳排放来自于重型货车的长途运输，为提高其效率，电气化是一个良好的解决方案，其中空中电缆具有较高的可行性。根据测算，若德国高速公路网的1/3(约4000公里)进行电气化改造，可以实现交通领域60%电气化。电气化工程可以从出行频率较高的路段开始进行，并选定特定的起始点，改造费用的一部分可来自高速公路收费。

6. 合理开采利用原材料，并循环使用

尽管在其使用过程中，电动汽车对环境负面影响较小，但在原材料开采、制备阶段对资源、能源需求量较大。为降低电动汽车在全生命周期内对环境的影响，需要建立中长期的国际环境和社会标准体系。德国政府在世界范围内建立了环境、经济合作关系，原材料伙伴关系，以及认证体系等。其次欧盟及其会员国也在建立和完善材料回收机制，也对该领域的科研进行了投入。材料回收不仅仅包括电动汽车本身，还包括发电、储能以及终端用户的各种电气及电子产品。

在所有类型的新车准入时，应当为其颁发“循环证明”。由汽车制造商标明关于原材料、安装及拆除计划、回收计划等信息。此外对于待回收的材料，也要通过政策法规清晰定义回收的经济性。

7. 将交通基础设施规划上升到国家交通发展战略层面

SRU建议，将交通基础设施规划上升到国家交通综合发展战略层面，其中包括区域内及跨区域的交通方式，例如公路，铁路，船运，空运以及机场建设规划。在保证交通部门效率、保证社会必需的移动性的基础上，应当朝着减少交通需求、降低对环境和健康的影响的方向努力。

8. 客运法制改革

在农村地区，轨道交通通常较难满足人员出行的需求，出租车在某些地区也不具备经济性。为解决这一问题，出现了灵活的服务形式以及志愿服务，以及基于app的信息化服务，但是在某些情况下遇到了法律上的问题。

当前出现了对于人员出行交通的去管制呼声。支持者认为，以上新的服务方式可以满足在农村地区的交通需求。但是这些服务是否能在农村地区自发产生，仍存在一定的不确定性。此外，去管制还可能削弱城市地区现有的交通运行。所以，SRU提出了折中建议，将新兴的服务方式与现有的短途交通相结合。此外对传统的灵活出行服务也应给予重视，例如叫车服务，保证其符合法律规定。

9. 降低海运碳排放

长期来看基于可再生能源合成的燃料将会大量应用到海运中。目前将海运的燃料由重油和柴油转为液化天然气在技术上已经实现，大幅降低了温室气体及污染物排放水平。今后可以逐步将化石气体燃料切换为环保可持续的气体燃料。

海运去碳化需要各个层面上的政策措施。因为海运业是全球经济中的重要一环，所以该行业的减排目标需要纳入全球海洋组织(IMO)的重点工作任务。欧盟层面上应尽快出台海运燃料的碳排放定价机制。环境运输指数，作为一个已经在欧洲多个港口实行的资源奖励机制，应当继续深入推行，并且可以在以下两点上作出改进。一是将包含各项空气污染物的指数适当进行调整，使其更加针对气候保护方面;二是引入扣分系统，尤其是对于停靠在港口的高污染、高排放的轮船。国家层面上，SRU建议取消对航运燃料的税务优惠，降低使用LNG作为航运燃料的额外费用。

10.加强航空运输领域的气候保护措施

航空领域的低碳转型需要国际层面、欧盟层面以及国家层面上的共同措施。

国际方面，需要尽快引入市场工具CORSIA来降低航空业的碳排放，尤其是生物燃料和电合成燃料有义务对其非碳排放影响采取补偿措施。欧盟层面需要在欧盟碳交易系统中具体落实航空运输的减排目标，以及在中期规划中充分考虑到航空业的非碳排放影响。此外欧洲税务政策也应当有所调整，对于跨国商业航班应征收增值税。在国家层面上，对于征收煤油税的航空运输，需要降低对其的补贴额度，甚至最终可能会全面禁止煤油使用。航空税务改革还应当进一步深化，根据不同燃料或者航班类型采取差异化的征税模式。

11.加速可再生能源建设

交通领域进一步直接和间接的电气化会显著增加用电负荷，这部分增量负荷需要用清洁能源电力来覆盖。而可再生能源法2017年修订版中的扩建目标无法满足需求，所以将来的扩建额度应该基于气候目标及不同消费领域的相对应的电气化程度来确定。鉴于未来可能出现德国的能源消费无法全部通过自身产出来满足，例如对于航海和航空的合成燃料，联邦政府需要提前布局，协调与原料生产国之间的利益关系，提供工业和研究方面的支持。

总结：

交通行业正处于转型期，这一方面是因为技术进步，也是气候、环境和健康政策驱动的。目前交通转型的重点是引入电动汽车，但值得注意的是，交通转型不只是转换动力来源，也不只是关于气候保护，而是涉及多方面的复杂议题，将以满足人们的实际需求为导向重新定义交通系统。

德国交通转型是其能源转型目标的重要组成部分，德国政府希望以此推进2050年减少碳排放目标的实现，同时保持德国汽车工业为代表的制造业竞争力。从技术特点和发展趋势来看，SRU认为发展纯电池电动汽车是未来交通转型的核心。围绕电动汽车，德国政府需要在税收、基础设施建设、购买补贴政策、制造与回收再利用、创新出行模式方面给与政策扶持，同时兼顾航空、海运的低碳转型，并加强以欧盟范围为重点的国际合作，共同推进德国交通转型。

评：在交通能源转型领域，重型货车的减排问题一直是个难题，公路交通约80%的碳排放来自于重型货车的长途运输，但很长时间没有合适的技术方案。德国现在已经建设了E-Highway试验线路后，现在SRU提出电气化是重型货车一个良好的解决方案，其中空中电缆具有较高的可行性。根据测算，若德国高速公路网的1/3(约4000公里)进行电气化改造，可以实现交通领域60%电气化。我们清华大学能源互联网创新研究院的绿色交通研究中心和政策发展研究室也正在这方面进行研究，希望在中国找到合适的试点项目进行中试，欢迎合界探讨合作。