WORKING PAPER 2022-10 © 2022 INTERNATIONAL COUNCIL ON CLEAN TRANSPORTATION 工作报告：2022年2月 中国汽车空调温室气体减排措施 及政策建议 作者：杨柳含子、何卉、解奕豪、毛世越（国际清洁交通委员会） 任家宝、王超前（中汽数据有限公司）马冬、尹洁、吴倩（中国环境科学研究院） 关键字：温室气体减排、汽车空调、制冷剂 汽车空调和制冷设备中使用的氢氟碳化物（HFCs）是汽车温室气体排放的重 要贡献源。北京大学对中国汽车空调制冷剂HFC-134a排放的估算表明，中国 目前由于汽车空调产生的温室气体年排放量超过2000万吨CO2当量（胡建信 等，2018）。目前，国际社会对汽车空调温室气体减排高度重视，作为全球主要 汽车产地的美国和欧盟都已明确实施了针对汽车空调HFCs和其它温室气体的减 排措施。2016年10月，《关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书（基加利修正 案）》（下称《基加利修正案》）将18种HFCs列入受控物质清单，旨在在未来 几十年内逐步减少这一温室气体类别的生产和使用。2021年6月，中国宣布接受 《基加利修正案》，成为该修正案第122个缔约方。同时，该修正案还提到了提 升空调能效的问题，在逐步淘汰HFCs的同时，缔约方还同意采取措施，提升空 调设备的能效。当前，中国已经提出了在2030碳达峰和2060年碳中和的目标和 愿景，《基加利修正案》也已于2021年9月15日正式生效。中国制定针对汽车空 调温室气体减排的政策已经刻不容缓。 本报告将从以下六个方面展开：第一章简述汽车空调温室气体排放的种类和来 源；第二章总结汽车空调温室气体减排的措施，包括各类替代制冷剂的特点以及 提升汽车空调能效的手段；第三章通过文献回顾和市场调研，分析中国汽车空调 技术和制冷剂的发展现状和挑战；第四章总结国际经验和最佳实践，重点介绍美 国和欧洲的汽车空调温室气体减排管控体系和政策；第五章梳理了中国目前针对 汽车空调温室气体管控的措施及政策缺口；最后一章在前文分析的基础上，对中 国未来的汽车空调温室气体管控提出了政策建议。 致谢：作者在此感谢能源基金会和德国联邦环境、自然保护和核安全部对这项工作 的大力支持。本报告是 NDC-TIA国家自主贡献亚洲交通倡议项目的一部分。 NDCTIA 是国际气候倡议 (IKI) 的一部分。联邦环境、自然保护和核安全部 (BMU) 根 据德国联邦议院通过的一项决定支持该倡议。更多信息请访问：https://www. ndctransportinitiativeforasia.org。本文所提及的观点仅代表作者的看法和立场， 并不代表资助方的观点。作者还要感谢胡建信（北京大学）、薛庆峰（中国第一汽车 集团有限公司）、赵立金（中国汽车工程学会）和王佳（中国汽车技术研究中心有限 公司政策研究中心）等外部审稿人提供的指导和意见。此外，作者还要感谢Gary Gardner和Jessica Chu对本文的审阅编辑 和设计构思。本文内容仅代表作者个人观点，内部评审及外部审稿人不对本文内容质量及观点负责。 免责声明 • 若无特别声明，报告中陈述的观点仅代表作者个人意见，不代表能源基金会的观点。能源基金会不保证本报告中信息及数据 的准确性，不对任何人使用本报告引起的后果承担责任。 • 凡提及某些公司、产品及服务时，并不意味着他们已为能源基金会所认可或推荐，或优于未提及的其他类似公司、产品及服务。 www.theicct.org communications@theicct.org twitter @theicct 汽车空调温室气体排放概述 汽车空调的温室气体排放包括两部分：直接排放和间接排放。如图1所示，直接 排放指的是和空调制冷剂的生产、使用、维修以及报废相关的排放，其中最主 要的部分来自使用过程中空调制冷剂泄漏所带来的HFCs排放。间接排放指的是 空调运行过程中消耗的能量所产生的温室气体排放，包括二氧化碳（CO2）、甲 烷（CH4）、氧化亚氮（N2O）和黑碳。间接产生的温室气体排放量占到了汽车 空调系统温室气体排放总量的81%到88%，剩余部分是直接排放（Blumberg & Isenstadt，2019)。 分类 污染物种类 直接排放：主要指制冷剂泄漏 氢氟碳化物（HFCs） 二氧化碳（CO2） 汽车空调GHG 甲烷（CH4） 间接排放：空调运行能耗 氧化亚氮（N2O） 黑碳 图 1 汽车空调的温室气体排放组成 上个世纪90年代起，依照《蒙特利尔议定书》，各国启动了对消耗臭氧层制 冷剂的削减行动。自此，HFCs开始取代氯氟碳化合物 （CFCs）和氢氯氟碳 化物 （HCFCs）制冷剂，逐渐被大规模使用。但是，作为一种强效的温室气 体，HFCs的副作用日益突出，亟需用其它对气候变化有协同控制作用的制冷剂 进行替代。 全球变暖潜能值（Global Warming Potential, GWP）用于衡量温室气体相 对于二氧化碳对全球变暖的影响力，即温室气体吸收地球反射的长波辐射的能 力。由于不同的温室气体在大气中的存留时间不同，GWP的讨论通常限定在 一个固定的时间范围内。根据联合国政府间气候变化委员会（IPCC）第五版评 估报告，目前市场上应用最为广泛的汽车空调制冷剂HFC-134a的100年GWP 为1430。如果采用20年为周期，则一吨HFC-134a的全球变暖影响会高达等量 CO2的3710倍。因此，减少包括HFCs在内的短寿命气候污染物，可以显著延缓 气候变化。 除了空调制冷剂泄漏所导致的直接排放外，空调运转所消耗的能量也会带来大量 的温室气体排放。在全世界轻型燃油车消耗的燃料中，有3%至7%是由车辆的空 调系统消耗的。在炎热潮湿的环境下，这一数字会上升到20%（Chidambaram, 2010）。实验室测试显示，在WLTP工况下，轻型燃油车使用空调大约会增加 10%的二氧化碳排放（Yang & Yang, 2018）。在实际运行中，电动公交车的能 2 ICCT WORKING PAPER 2022-10 | 中国汽车空调温室气体减排措施及政策建议 耗中有超过30%和空调的使用有关（Basma et al, 2020）。油耗的影响很大程 度上取决于车速和车辆性能。对于纯电动汽车而言，使用空调会大幅降低续航里 程，增加电耗，从而增加上游温室气体排放。 汽车空调温室气体的减排措施 汽车空调系统的温室气体减排可通过多种路径实现：通过使用低GWP的制冷剂 和降低空调系统的泄漏率来减少直接排放，以及通过提高汽车空调系统的能效来 间接减少空调运行过程产生的排放（见图2）。本节将简要介绍目前市场上主流 的空调技术、主要的替代制冷剂以及提高汽车空调的技术和其减排潜力。 当前主流替代技 术和路径 分类 减排措施 R-1234yf 替换汽车空调制冷剂种类 R-744 直接排放： 主要指制冷剂泄漏 R-290 对汽车空调制冷剂的泄漏率 和回收提出要求 汽车空调GHG 技术路径 降低负载 间接排放： 空调运行能耗 开发并应用高能 效汽车空调技术 提高系统能效比 图 2 汽车空调温室气体减排策略及技术路径 目前，中国国内销售的乘用车、货车及大巴主要使用HFC-134a（R-134a）作 为制冷剂，由于电动大巴冬季制热量需求较大，部分采用热泵的电动大巴使用 制热性能较好的R407C（23%HFC-125、25%HFC-32、52%HFC-134a）及 R410A（50%HFC-125、50%HFC-32）制冷剂。各类制冷剂需要设计与之匹 配的空调系统，目前汽车空调常用制冷剂的GWP见表1。 表 1 目前汽车空调常用制冷剂及其GWP 制冷剂名称 R134a R410A R407C GWP 1430 2100 1700 汽车空调技术包括了单冷型空调、热泵空调、正温度系数热敏电阻（Positive Temperature Coefficient，PTC）加热器、燃油加热器四大类。 单冷型空调是以制冷剂为介质为汽车提供制冷功能的空调系统，适用于燃油车及 电动车制冷。燃油车（包括燃油乘用车、货车、大巴）可使用内燃机余热为车厢 供暖，因此燃油车通常只采用单冷型空调。单冷型空调采用蒸气压缩方式制冷， 工作循环包含四个过程: a）压缩；b）放热；c）节流；d）吸热。 热泵空调是以制冷剂为介质为汽车提供制冷及供暖功能的空调系统，适用于电动 车制冷及制热。热泵空调制冷循环与单冷空调循环过程相同，其制热时通过四通 阀等阀件使制冷剂反向运行，即压缩机将高温高压气态制冷剂送入内部换热器冷 3 ICCT WORKING PAPER 2022-10 | 中国汽车空调温室气体减排措施及政策建议 凝（放热），然后经膨胀阀降压进入外部换热器，制冷剂在外部换热器中汽化（ 吸热）后进入压缩机，进入下一工作循环。 PTC加热器是通过电-热转换为汽车提供热量的加热器系统，不使用制冷剂，适 用于纯电动车辅助加热。PTC加热器具有灵敏度高、性能可靠等优点，但是其制 热效率<1，使用PTC加热器将增加动力电池放电深度，从而降低电动车续驶里程 并损耗电池寿命。 燃油加热器通过燃烧柴油、乙醇等燃料为汽车供暖，不使用制冷剂，适用于纯电 动车辅助加热。燃油加热器无需使用动力电池电量，不影响汽车续驶里程，但其 能量转换效率仅为70%左右，低于PTC及热泵系统，同时会产生CO2、NOX等有 害气体1，对环境造成危害。 目前的替代制冷剂技术包括： HFO-1234yf（2,3,3,3-四氟丙烯，R-1234yf）的GWP小于1，与R-134a相比 降低了99.9%。R-1234yf几乎可以直接替代R-134a，制冷剂加注剂量与R-134a 系统相仿，两款制冷剂的物理性质也比较接近，因此R-1234yf和R-134a系统的 硬件基本是相同的。虽然R-1234yf的易燃性略高于不可燃的R-134a，但由于这 两种空调系统都会使用易燃的润滑剂，因此在进行空调系统设计时已经考虑了如 何减轻系统的可燃性风险。R-1234yf燃烧会产生两种剧毒化学物质氟化氢和羰 基氟化物，但国际自动机工程师学会（SAE）和欧盟委员会联合研究中心都分 别确认了R-1234yf的安全性，认为R-1234yf即使在发生车辆碰撞的情况下也较 为安全（Blumberg & Isenstadt，2019)。此外，R-1234yf较容易降解为三 氟乙酸，产生的降解量为R-134a的五倍，但总体上仍处于相对较低的水平。目 前，R-1234yf已在超过1亿辆汽车中使用，欧美日等地区的乘用车新车R-1234yf 加注率分别达到了100%、70%及30%，中国部分车企也具备了R-1234yf的应用