北京鐵路局運輸碳排放清單及碳排放基準線淺析

高玉明，王術堯

(北京鐵路局計劃統(tǒng)計處，北京 100860)

北京鐵路局運輸碳排放清單及碳排放基準線淺析

高玉明，王術堯

(北京鐵路局計劃統(tǒng)計處，北京 100860)

以北京鐵路局為研究對象，依據(jù)清潔發(fā)展機制(clean development mechanism，CDM))方法學和中國自愿減排方法學原理，在收集有關全國鐵路運輸企業(yè)節(jié)能降耗的資料與國內外碳排放相關文獻的基礎上，走訪和調研北京鐵路局所屬單位，基于各耗能單位的實際情況，對北京鐵路局能源消耗和二氧化碳排放進行了具體的計算分析，建立了北京鐵路局碳排放清單，計算得出了碳排放基準線。

碳排放量；碳排放清單；直接碳排放；間接碳排放

1 概述

隨著我國經濟的快速增長，我國于2006年超越美國成為全球最大的碳排放國。中國碳排放具有總量大、增長快的特點。2013年，全球的二氧化碳排放量再創(chuàng)歷史新高，達到361億t左右。其中，中國排放二氧化碳100億t，美國52億t，歐盟28國35億t，印度24億t，中國的碳排放量超過美國和歐盟的總和，占世界總排放量的近3成[1]。根據(jù)《京都議定書》的相關協(xié)定及近年來的全球氣候變化大會的歷次談判結果，從2013年開始的第二承諾期內，中國還不需要承擔國際減排義務。但中國最近幾年持續(xù)在全球碳排放量中處于第一名的位置，使得中國面臨越來越多的國際壓力。由于國內整體產業(yè)結構技術水平比較低、經濟社會發(fā)展需求強烈、國家外交環(huán)境復雜等，中國所做出的碳減排承諾面臨著巨大的壓力和挑戰(zhàn)。

“綠色鐵路”是一種新型的可持續(xù)發(fā)展的交通運輸理念。原中國鐵道部副部長陸東福對鐵路行業(yè)的節(jié)能減排曾公開表示，2012年要以50%的電氣化鐵路完成70%以上的運輸周轉量[2]。原鐵道部編制、印發(fā)的《鐵路“十二五”節(jié)能規(guī)劃》明確指出，“十二五”時期鐵路行業(yè)節(jié)能規(guī)劃主要目標是：基本完善行業(yè)節(jié)能減排法規(guī)、政策和標準；建立完善行業(yè)節(jié)能監(jiān)測系統(tǒng)；單位運輸周轉量綜合能耗降低5%，從2010年的5.01t標準煤/百萬換算t·km下降到2015年的4.76t標準煤/百萬換算t·km。

本文以北京鐵路局為研究對象，依據(jù)清潔發(fā)展機制(clean development mechanism，CDM))方法學和中國自愿減排方法學原理，提出北京鐵路局運輸碳排放計算方法，形成合理的鐵路運輸碳排放統(tǒng)計方法，并產生完善的碳排放統(tǒng)計清單；初步提出鐵路運輸碳排放指標評價分析報告，為減少碳排放和提高鐵路經營效益制定相關標準提供科學依據(jù)。建立鐵路單位旅客碳排放量指標，單位運輸周轉量碳排放量，單位牽引工作量碳排放量等指標，提出鐵路運輸碳排放指標分析報告。

年份數(shù)據(jù)樣本量不宜小于3年，故研究年限取為2010年到2014年，重點分析研究近3年的碳排放。

2 碳排放計算方法

2.1 直接排放

化石燃料燃燒二氧化碳排放量估算如公式(1)：

式中：E——化石燃料燃燒二氧化碳排放量，tCO2；

Ai——第i種化石燃料的熱量，TJ；

Fi——第i種燃料的排放因子，tCO2/TJ；

i——化石燃料類型；

I——化石燃料類型數(shù)量。

化石燃料熱量的計算如公式(2)：

式中：Ai——第i種化石燃料消費量的熱量，TJ；

RLi——第i鐘化石燃料的消費量，固體和液體燃料 t，氣體燃料萬Nm3；

RZi——第i種化石燃料的平均低位熱值，固體和液體燃料GJ/t，氣體燃料GJ/萬Nm3。

燃料二氧化碳直接排放的排放因子計算如公式(3)所示：

式中：Fi——燃料i的排放因子，tCO2/TJ；

Ci——燃料i的單位熱值含碳量，tC/TJ；

αi——燃料i的碳氧化率；

ρ——二氧化碳與碳的分子量比，44/12=3.667。

2.2 間接排放

熱力生產和供應企業(yè)電力消耗隱含的二氧化碳間接排放按公式(4)計算：

式中：Ed——二氧化碳排放量，tCO2；

D——電力消耗量，MW·h；

fg——電力消耗間接排放因子。該排放系數(shù)在不同的年份有所不同，每年發(fā)布。

2.3 碳排放因子的選取

2.3.1 直接排放的排放因子

根據(jù)各類能源的各個參數(shù)值依據(jù)上述計算方法計算出直接碳排放因子如表1所示。

表1 化石燃料碳排放因子

ABCDEF能源名稱熱值單位熱值含碳量(tC/TJ)碳氧化率(%)CO2與C分子量比碳排放因子原煤19 57GJ/t26 18853 671 597tCO2/t城市煤氣173 54GJ/萬m313 60993 678 568tCO2/萬m3柴油43 33GJ/t20 20983 673 145tCO2/t汽油44 80GJ/t18 90983 673 043tCO2/t液化氣47 31GJ/t17 20983 672 924tCO2/t天然氣389 31GJ/萬m315 30993 6721 624tCO2/萬m3

2.3.2 間接排放的排放因子

間接排放涉及到的兩種能源品種的碳排放因子如前所述，外購熱力按百萬千焦換算成0.0341t標準煤，再按每噸標準煤產生3.14tCO2/t的二氧化碳排量計算；電力則按0.604tCO2/MW·h計算碳排放量[3-5]。

3 北京鐵路局碳排放及基準線研究

3.1 碳排放分析

北京鐵路局碳排放來源主要由電力、柴油、原煤、天然氣等能源的消耗產生，其中由原煤、柴油、城市煤氣、汽油、液化石油氣和氣田天然氣消耗過程產生的碳排放為直接碳排放，電力和外購熱力消耗過程中產生的碳排放為間接碳排放。

從近5年的全局碳排放總量來看(圖1所示)，2010至2014年間，北京鐵路局二氧化碳排放總量分別為445.2萬t、466.4萬t、513.7萬t、518萬t和520.8萬t，碳排放總量整體變化呈現(xiàn)先增加后不變的趨勢?？梢悦黠@看出，碳排放總水平上升趨勢以2012年為界限，2012年之前碳排放水平大幅上升，2011年增幅為4.76%，2012年最大，達到10.13%，而2012年以后，碳排放總量增幅顯著下降，碳排放總量趨于穩(wěn)定，2012至2014年期間，北京鐵路局二氧化碳排放總量年增幅僅為0.85%和0.54%，年均增長量在3～4萬t左右。

圖1 2010—2014年北京鐵路局碳排放趨勢圖

根據(jù)2012-2014年的能源消耗，計算得出2012—2014年碳排放總量(如表2所示)。

表2 2012—2014年北京鐵路局能源消耗碳排放清單

項目201220132014碳排放(t)占比(%)碳排放(t)占比(%)碳排放(t)占比(%)原煤65133512 6859268211 4454748110 52城市煤氣4360 012980 013530 01柴油123111923 97110942621 4297549118 72汽油259010 5276630 53301860 58液化氣50010 153670 157330 11天然氣1182012 31327062 561463132 81小計203199339 56186814236 06170555732 75外購熱力1406742 741091782 11917401 76電力296386757 7320308261 83341103365 49小計310454160 44331226063 94350277367 25合計513653510051804041005208329

圖2為2010至2014年北京鐵路局直接和間接碳排放趨勢圖，5年間由原煤、柴油、汽油、液化石油氣、天然氣等化石能源所貢獻的直接碳排放總量每年在逐漸減少，直接碳排放占碳排放總量的比例也隨之下降，由2010年的233.8萬t，占比52.52%，下降至2014年的170.6萬t，占比32.75%。相比而言，源自電力、熱力的間接碳排放總量卻每年在迅速增加，2010年間接碳排放量為211.4萬t，2014年達到350.3萬t，占比由47.48%增加至67.25%。2010年直接碳排放比間接碳排放多出22.4萬t，隨著間接碳排放的不斷增加，同時直接碳排放的不斷減少，2014年北京鐵路局的間接碳排放比直接碳排放已高出179.7萬t。兩者之間的差值越來越大，一方面是由于電力資源的需求量在逐年上升，而煤炭、柴油等化石燃料呈現(xiàn)總體下降的趨勢，另一方面也反映出鐵路運輸企業(yè)近幾年的能源消費結構發(fā)生很大變化，隨著北京鐵路局電氣化營業(yè)里程的不斷增加，電力消耗在路局能耗總量中占比越來越大。

圖2 2010-2014年北京鐵路局直接、間接碳排放趨勢圖

根據(jù)計算得出的北京鐵路局碳排放總量除以旅客發(fā)送量、運輸周轉量和運輸營業(yè)收入，以單位發(fā)送旅客碳排放、單位運輸周轉量碳排放和單位運輸營業(yè)收入的結果來反映路局的各種單位碳排放情況，從而確定路局的碳排放基準線。

3.2 碳排放基準線

3.2.1 單位旅客發(fā)送人數(shù)碳排放

單位旅客發(fā)送人數(shù)碳排放計算公式如下：

式中：e(CO2)——單位旅客發(fā)送人數(shù)碳排放量；

E(CO2)——碳排放總量；

N——發(fā)送旅客總人數(shù)。

2012年—2014年北京鐵路局碳排放總量、發(fā)送旅客總人數(shù)、及單位發(fā)送旅客的碳排放計算結果見表3。

表3 單位旅客發(fā)送人數(shù)碳排放

年份碳排放總量(t)發(fā)送旅客總人數(shù)(萬人)單位旅客發(fā)送碳排放(t/萬人)2012513653521380240 22013518040424042215 52014520832926336197 8

從表3可以看出，2012年北京鐵路局每發(fā)送旅客1萬人，就會產生240.2 t的CO2排放，2013年比2012年減少了24.7t/萬人的碳排放，同比下降10.28%，2014年比2013年減少17.7t/萬人的碳排放，同比下降8.21%。

3.2.2 單位運輸周轉量

單位運輸周轉量碳排放計算[6]如公式(6)所示。

式中：e(CO2)——本年度單位運輸周轉量碳排放，t/萬t·km；

E(CO2)——本年度碳排放總量，t；

S—— 本年度運輸周轉量，萬t·km。

2012—2014年北京鐵路局碳排放總量、運輸周轉量、及單位運輸周轉量的碳排放計算結果見表4。

表4 單位運輸周轉量碳排放

年份碳排放總量(t)運輸周轉量(萬t·km)單位運輸周轉量碳排放(t/萬t·km)20125136535327164000 1620135180404337938000 1520145208329329386000 16

從表4可知，2012年北京鐵路局單位運輸周轉量碳排放為0.16t/萬t·km，2013年減少至0.15t/萬t·km，相比2013年2014年單位運輸周轉量碳排放基本不變，為0.16t/萬t·km，年增長率6.67%。

3.2.3 單位運輸營業(yè)收入碳排放

單位運輸營業(yè)收入碳排放計算如公式(7)所示。

式中：e(CO2)——本年度單位運輸營業(yè)收入碳排放，t/萬元；

E(CO2)——本年度碳排放總量，t；

I——本年度運輸營業(yè)總收入，萬元。

2012年、2013年及2014年北京鐵路局碳排放總量、運輸營業(yè)總收入、及單位運輸營業(yè)收入碳排放計算結果見表5。

表5 單位運輸營業(yè)收入碳排放

年份碳排放總量(t)運輸營業(yè)總收入(萬元)單位運輸營業(yè)收入碳排放(t/萬元)2012513653547883241 072013518040453432000 972014520832951977501 00

從表5可以看出，2012年北京鐵路局營業(yè)收入每增加1萬元就會產生1.07t的CO2排放，2013年比2012年減少0.1t/萬元，年增長率為-9.34%，2014年比2013年增加0.03t/萬元，年增長率為3.09%，3年的碳排放強度均低于3t/萬元(2012年華北地區(qū)碳排放強度為3～4t/萬元，全國平均值約為5t/萬元)。

4 結論

在收集有關全國鐵路運輸企業(yè)節(jié)能降耗的資料與國內外碳排放相關文獻的基礎上，走訪和調研北京鐵路局所屬單位，基于各單位能源消耗的實際情況，對北京鐵路局能源消耗和CO2排放進行了具體的計算分析，建立了北京鐵路局碳排放清單，計算得出了碳排放基準線，通過研究得到以下結論：

(1)2012—2014年北京鐵路局碳排放總量分別為513.7萬t、518萬t和520.8萬t，同比增長率分別為10.13%、0.85%和0.54%，盡管路局CO2排放總量每年都在不斷增加，但增長幅度在顯著下降。

(2)從能源消耗類型碳排放清單看，由原煤、柴油、汽油、液化石油氣、天然氣等化石燃料消耗產生的直接碳排放量及其比例每年在逐漸減少，由電力、外購熱力貢獻的間接碳排放量及其比例每年在逐漸增加。碳排放主要源于電力、柴油、原煤的消耗，2014年三者比例分別65.49%、18.72%和10.52%，天然氣碳排放比例為2.81%，其他能源碳排放比例均不足3%。

(3)以單位發(fā)送旅客碳排放、單位運輸周轉量碳排放、單位營業(yè)收入碳排放作為路局的碳排放基準線，來反映路局的碳排放情況。2014年北京鐵路局單位運輸人數(shù)碳排放為197.8t/萬人，單位運輸周轉量碳排放為0.16t/萬t·km，單位營業(yè)收入碳排放為1t/萬元。由于換算周轉量和營業(yè)收入能較為全面的反映全局的工作量，因此路局以單位換算周轉量和單位營業(yè)收入為北京鐵路局的碳排放基準線，2012—2014年北京鐵路局單位換算周轉量碳排放為0.16t/萬t·km，單位運營收入碳排放為1.01t/萬元。

5 建議

本報告對北京鐵路局能源消耗及碳排放情況做了初步分析，但因調研數(shù)據(jù)的局限性，尚有許多工作有待進一步的研究，建議在以下幾個方面做研究：

(1)由于報告調研數(shù)據(jù)的局限性，今后的工作中對各系統(tǒng)等能源消耗大的單位應進行更為細致的調查，以確定影響碳排放的各種因素，篩選出更加合理的指標進行分析。同時應對數(shù)據(jù)做好長期的積累，以便更好的對鐵路碳排放進行分析。

(2)為了獲得更完善的鐵路碳排放清單報告體系，使能源消耗及碳排放分析結果更加具體和科學，在分析對象上，建議對碳排放的來源和排放部門進行更加深入細致的分析研究，以獲得更加專業(yè)、更加全面的分析；在數(shù)據(jù)分析處理上，可以采取數(shù)理統(tǒng)計等相關方法，對碳排放進行更加專業(yè)、更加全面的分析。

[1] 趙倩. 上海市溫室氣體排放清單研究[D]. 上海：復旦大學, 2011.

[2] 王子約. 鐵道部“十二五”節(jié)能規(guī)劃：綜合能耗降低5%[N]. 第一財經日報, 2012-04-12 (A03).

[3] 北京市企業(yè)(單位)二氧化碳排放核算和報告指南2014版[S].

[4] 政府間氣候變化專門委員會. 2006年IPCC國家溫室氣體清單指南[S].

[5] 國家發(fā)改委. 2013中國區(qū)域電網基準線排放因子[S].

[6] 解天榮, 王靜. 交通運輸業(yè)碳排放量比較研究[J]. 綜合運輸，2011(8)：20-24.

2015-12-04；

2016-05-16

高玉明(1978—)，男，河北故城人，工程師，從事節(jié)能環(huán)保工作。

2095-1671(2016)03-0112-05

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