航班旅客的二氧化碳補(bǔ)償算法研究

趙文智，楊衛(wèi)衛(wèi)

（中國民航大學(xué)經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院，天津 300300）

在環(huán)保成為普遍關(guān)注的問題之際，航空運輸?shù)陌l(fā)動機(jī)廢氣排放問題，也成為焦點之一。國際上有些國家開始實施自愿碳補(bǔ)償計劃，或稱為碳中和計劃，即通過計算航空旅客在航程中所排放的二氧化碳數(shù)量，收取或提取部分費用，用于補(bǔ)償改善環(huán)境的開銷。

國外有些組織與航空公司，按照平均里程設(shè)計了計算算法，稱碳計算器，可由旅客自己計算該付出的費用是多少。這種算法對于旅客是否掌握飛機(jī)油耗數(shù)據(jù)及構(gòu)成，是值得研究的。實際上本文認(rèn)為，按照實際航班運行的旅客消耗來計算二氧化碳排放更加合理。

本研究認(rèn)為，計算碳排放的分?jǐn)倖栴}，可能會有幾個數(shù)據(jù)可以采取。至于哪個更合適，希望通過設(shè)計算法來說明。在此設(shè)計了計算方法，進(jìn)行了程序設(shè)計，以便適應(yīng)更多的機(jī)型與航班情況。

1 飛機(jī)碳排放計算方法

要計算碳排放，必須首先知道燃油消耗，而此信息與飛機(jī)的機(jī)型、飛機(jī)的載運率與航程等多個技術(shù)信息有關(guān)。

1.1 飛機(jī)的燃油消耗計算

燃油消耗是一個確定的數(shù)據(jù)[1]，不是一個概率數(shù)據(jù)，可從飛機(jī)瞬時顯示與記錄中得到比較精確詳細(xì)的信息，但其技術(shù)特性比較強(qiáng)，從記錄到數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換需要特殊的設(shè)備，因此一般計算以平均消耗即可，它與飛機(jī)速度與高度、載量、氣壓、氣溫、風(fēng)向等航班運行條件有關(guān)。本文計算方法僅以設(shè)定的計算情況為主，在其它條件下的計算乘以一個換算系數(shù)即可。在此的計算因為只考慮重量，不失一般性，假設(shè)旅客和貨郵信息都只考慮重量。

以當(dāng)前國內(nèi)使用最多的機(jī)型之一，A320-200飛機(jī)[2-4]為例進(jìn)行討論。

最大起飛重量 MTOW：73500 kg；使用空重OEW：41640 kg，包括飛機(jī)結(jié)構(gòu)重量，機(jī)組重量，工具重量，潤滑油重量等；最大無油重量MOEW：60500 kg，包括飛機(jī)飲食等。為使用空重加業(yè)載數(shù)量；最大燃油重量MF：19100 kg；最大業(yè)載燃油重量MFPL：13160 kg；最大業(yè)載重量 MPLD：32760 kg；最大著陸重量MLDW：64500 kg；長航程巡航速度：841 km/h（11200 m）；以最大航速在9000 m高度油耗[3]：δt1=3100 kg/h=51.6 kg/min（ kg/m）；長航程航速在 11200 m：δt2=2100 kg/h=35 kg/min；最大正常飛行速度：667 km/h；最大座位數(shù)：179個；最大載重航程：R1=4480 km（ 無余油）；最大油航程：R2=6930 km（無余油）.

另外，根據(jù)統(tǒng)計資料[1]，飛機(jī)平均小時油耗：δtj=2616 kg/h，平均噸公里油耗：δkj=0.336 kg/tkm。統(tǒng)計資料是對應(yīng)全國總平均情況，載運率不是對應(yīng)最大業(yè)載的，應(yīng)為平均業(yè)載。

1.2 燃油消耗的分?jǐn)偹惴?/h3>

假設(shè)飛機(jī)在國內(nèi)飛行，一般平均航程為t=2 h（輪檔時間），平均速度為v=667 km/h，航程r=2×667=1334 km。

1）最大業(yè)載油耗δtMLD1

此時其業(yè)載為：13160 kg

一般運輸中，平均每位旅客的計算重量為90 kg。則每位旅客油耗補(bǔ)償方案如下：

方案一：按照每公斤業(yè)載分?jǐn)?/p>

方案二：按照飛機(jī)總重量分?jǐn)?/p>

由式（6）說明，飛機(jī)的所有油耗，都由飛機(jī)上所有的旅客共同負(fù)擔(dān)；貨物按照重量也折算到貨主一方。飛機(jī)的總重量除了旅客自己的體重與行李外，還包括機(jī)組重量、機(jī)上供應(yīng)品、飛機(jī)油重、飛機(jī)結(jié)構(gòu)重量等，這些重量都需要消耗燃油。

由式（7）說明，飛機(jī)的旅客只負(fù)擔(dān)自己體重和行李的重量所對應(yīng)消耗的那部分燃油，從而對應(yīng)一份碳補(bǔ)償。從（6）式和式（7）比較可知，二者的費用數(shù)量相差5.6倍。

2）按照統(tǒng)計數(shù)據(jù)計算

最大業(yè)載是飛機(jī)裝滿業(yè)載時所對應(yīng)的情況，包括旅客與貨物，此時載運率為100%。而在一般飛機(jī)運行中，飛機(jī)的載運率（包括客與貨），約在65%左右，則統(tǒng)計數(shù)據(jù)即是對應(yīng)的這種情況，如燃油消耗率δtj=2616kg/h，是整個行業(yè)的機(jī)型總體統(tǒng)計與機(jī)型計算數(shù)據(jù)。

燃油油量：δtj×2=2616× 2=5232 kg

此時業(yè)載為飛機(jī)的最大業(yè)載的65%，即

如果按業(yè)載平攤

旅客重量排放為：0.246×90=22.14 kg

若按飛機(jī)總重量平攤（含1 h余油），則飛機(jī)總重

則

旅客重量排放為0.074×90=6.66 kg

不同分?jǐn)偡绞奖容^：用式（9）的結(jié)果比式（11）的結(jié)果，為3.3倍。

此時有二個選擇，即讓旅客付費對應(yīng)的是（9）式還是（11）式，二者差別為3.3倍。

從式（7）和（11）可見，兩者的區(qū)別已經(jīng)不大，旅客所分擔(dān)的燃油消耗量約為6 kg。

3）其他情況

飛機(jī)航程的計時問題，當(dāng)飛機(jī)發(fā)生延誤時，比如飛機(jī)在地面等待0.6 h（36 min），在地面油耗約是飛機(jī)在空中油耗的1/4。若在空中等待0.5 h，其油耗約是正常飛行的1/2，需要考慮飛機(jī)時間變量的影響。

1.3 燃料排放量與補(bǔ)償費數(shù)量

根據(jù)統(tǒng)計資料，航空發(fā)動機(jī)每消耗1 kg燃油，排放 CO23.16～3.19 kg；NOx2.112 kg；SO20.00098 kg；CO 0.00056 kg。

治理費補(bǔ)償費數(shù)量按當(dāng)年比例，進(jìn)行折算即可。

1.4 討論

飛機(jī)客座率的高低，反映了一個航空公司的管理水平和經(jīng)營效率。管理好的航空公司，浪費少、消耗少、成本低、效率高，這與廢氣排放緊密關(guān)聯(lián)，而飛機(jī)的發(fā)動機(jī)廢氣排放與治理，應(yīng)該是個綜合問題，需要各方面承擔(dān)相關(guān)的義務(wù)。旅客應(yīng)該承擔(dān)所對應(yīng)的那部分，其數(shù)量多少，應(yīng)有所選擇與標(biāo)示。在自愿收費基礎(chǔ)上，有的航空公司考慮按照旅客及行李的重量收取環(huán)境治理費，也是有道理的；在必須收費機(jī)制下，公平合理計算補(bǔ)償數(shù)量，可以使有關(guān)各方順利接受。

一般的收費政策，應(yīng)該做到適當(dāng)與合理。航空公司作為運輸服務(wù)的提供方，應(yīng)鼓勵旅客選擇本航班，而不應(yīng)該認(rèn)為，出行選擇是旅客的唯一和必須。因此在碳補(bǔ)償收費原則、政策問題上應(yīng)該讓利于客，選擇按照飛機(jī)總平均重量的分?jǐn)偡椒▓?zhí)行，即實際方案二，為式（7）或（11）的計算結(jié)果。在很多出行情況下，旅客有多個航線與航班可以選擇，這一方案是最有競爭力的。

1.5 算法設(shè)計

第一步，選擇輸入航班號，飛機(jī)機(jī)型[2]、始發(fā)地，目的地。由此可以計算飛機(jī)機(jī)型、飛行距離、平均速度、燃料的平均消耗。

第二步，選擇輸入旅客人數(shù)、姓名、旅客及行李重量，由此計算按照平均總重量所分擔(dān)的排放量。此時需要選擇載運率，可以按照實際載運率計算。

第三步，打印輸出相關(guān)信息，作為有關(guān)憑證或信息參考。

治理費用按照當(dāng)年比例進(jìn)行折算即可。

根據(jù)以上的計算方法，設(shè)計實現(xiàn)了通用計算程序，便于進(jìn)行自動計算，其輸入與輸出形式，如圖1～5所示。從其中的數(shù)據(jù)，可以比較有關(guān)算法的異同，進(jìn)而制定合理的排污補(bǔ)償辦法與數(shù)量辦法。從計算結(jié)果可以看出，按照飛機(jī)的業(yè)載讓旅客分?jǐn)偱盼壑卫碣M用，與按照飛機(jī)的總重讓旅客分?jǐn)偱盼壑卫碣M用相比，差別較大；同樣的思想，按照統(tǒng)計數(shù)據(jù)計算，與實際計算相比，也有較大的區(qū)別，差別在10%以上。

圖1 航班二氧化碳排放數(shù)量的計算方法（A320）Fig.1 Algorithm of CO2compensation for flight（A320）

2 結(jié)語

飛機(jī)的污染排放與治理，是個綜合問題，需要各方面承擔(dān)。旅客應(yīng)該承擔(dān)所對應(yīng)的那部分，其數(shù)量多少，應(yīng)該有所明示。從上可見，二氧化碳排放數(shù)量與飛機(jī)機(jī)型，以及業(yè)載的多少有關(guān)，是一個變動的數(shù)據(jù)，不同的補(bǔ)償方案，需要補(bǔ)償?shù)臄?shù)量有較大的不同，有的航空公司考慮按照旅客及其行李的總重量收費，也是很有道理的。以上所提出的二氧化碳排放數(shù)量的計算方法，有兩個獨立設(shè)計與創(chuàng)新特性：①表現(xiàn)在按照業(yè)載重量進(jìn)行分?jǐn)?；②表現(xiàn)在按照機(jī)型和座位總數(shù)分?jǐn)?，考慮了載運率因素，體現(xiàn)了與航空公司管理水平掛鉤，公司本身也應(yīng)該承擔(dān)一部分，這對于技術(shù)進(jìn)步有推動作用。隨著航班排放收費問題的出現(xiàn)，可能會產(chǎn)生一些新的航班運行方式，飛機(jī)越大，旅客分?jǐn)傇缴?，平均付費越低。

圖2 航班二氧化碳排放數(shù)量的計算方法（B737-800）Fig.2 Algorithm of CO2compensation for flight（B737-800）

圖3 航班二氧化碳排放數(shù)量的計算方法（B747-400）Fig.3 Algorithm of CO2compensation for flight（B747-400）

圖4 航班二氧化碳排放數(shù)量的計算方法（A340-600）Fig.4 Algorithm of CO2compensation for flight（A340-600）

圖5 航班二氧化碳排放數(shù)量的計算方法（B777-200）Fig.5 Algorithm of CO2compensation for flight（B777-200）

[1]中國民用航空總局規(guī)劃發(fā)展司.從統(tǒng)計看民航[M].北京：中國民航出版社，2007.

[2]羅伯特·修森.彩圖世界民用飛機(jī)集萃[M].北京：中國民航出版社，2001.

[3]中國民航科技信息網(wǎng)，http：//www.castc.org.cn.

[4]空中客車公司網(wǎng)站，http：//www.airbus.com.