福建省道路運(yùn)輸業(yè)碳排放測(cè)算與分析

陳 誠，洪雅玲，方玲娜，邱榮祖

(福建農(nóng)林大學(xué) 交通與土木工程學(xué)院，福建 福州 350002)

福建省道路運(yùn)輸業(yè)碳排放測(cè)算與分析

陳 誠，洪雅玲，方玲娜，邱榮祖

(福建農(nóng)林大學(xué) 交通與土木工程學(xué)院，福建 福州 350002)

道路運(yùn)輸業(yè)是節(jié)能減排的重點(diǎn)行業(yè)，碳排放量的合理測(cè)算對(duì)節(jié)能減排工作的推進(jìn)具有重要意義。分別采用基于投入產(chǎn)出法和基于過程分析法的碳排放測(cè)算模型對(duì)福建省2004—2013年道路運(yùn)輸碳排放進(jìn)行了測(cè)算，并利用基于投入產(chǎn)出法的測(cè)算模型比較了福建省和江蘇省的道路運(yùn)輸碳排放總量、結(jié)構(gòu)及效率?；趦煞N模型的測(cè)算結(jié)果分析了這兩種常用碳排放測(cè)算模型的特點(diǎn)。研究結(jié)果表明：① 福建省道路運(yùn)輸業(yè)碳排放狀況好于江蘇??；② 近年來，福建省道路運(yùn)輸業(yè)碳排放的增長(zhǎng)放緩，甚至開始下降，碳排放效率逐年提高；③ 福建省道路運(yùn)輸業(yè)能源消耗結(jié)構(gòu)逐年改善，但目前仍以高排放能源為主；④ 基于投入產(chǎn)出法的碳排放測(cè)算結(jié)果要小于基于過程分析法的測(cè)算結(jié)果。

交通運(yùn)輸工程；道路運(yùn)輸；投入產(chǎn)出法；過程分析法；碳排放

無論從全球范圍還是全國范圍看，交通運(yùn)輸碳排放都是主要的排放行業(yè)和重點(diǎn)減排領(lǐng)域之一[1-3]，其中，道路運(yùn)輸碳排放占絕對(duì)主體[4]。為應(yīng)對(duì)全球氣候問題，我國政府承諾CO2排放量在2030年左右達(dá)到峰值并爭(zhēng)取盡早達(dá)峰、單位國內(nèi)生產(chǎn)總值CO2排放比2005年下降60%～65%[5]。福建省是我國東部沿海重要省份，是海峽西岸經(jīng)濟(jì)區(qū)構(gòu)成主體，是21世紀(jì)海上絲綢之路核心區(qū)。對(duì)福建省道路運(yùn)輸業(yè)碳排放進(jìn)行合理測(cè)算和分析能夠探明福建省道路運(yùn)輸業(yè)碳排放現(xiàn)狀，為福建省道路運(yùn)輸行業(yè)進(jìn)一步制定節(jié)能減排政策措施提供建議和參考，也有利于加快福建省生態(tài)文明先行示范區(qū)的建設(shè)進(jìn)程。

學(xué)者們對(duì)交通運(yùn)輸業(yè)碳排放量進(jìn)行了研究，但無論是對(duì)碳排放現(xiàn)狀[6-8]和碳排放預(yù)測(cè)的研究[2,9]，還是對(duì)碳排放影響因素的研究[10-11]以及對(duì)減排潛力的分析[12]和低碳運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃[13]，都以碳排放量的測(cè)算為基礎(chǔ)。因此筆者采用兩種主流模型對(duì)福建省道路運(yùn)輸碳排放進(jìn)行測(cè)算和分析比較，從宏觀和微觀層面評(píng)估2004—2013年福建省道路運(yùn)輸碳排放的發(fā)展?fàn)顩r。

1 測(cè)算模型

1.1 基于投入產(chǎn)出法的道路運(yùn)輸碳排放測(cè)算模型

基于投入產(chǎn)出法的測(cè)算模型從投入使用的能源消耗量入手，結(jié)合二氧化碳排放因子，由各能源產(chǎn)生的CO2排放量加總求和得出結(jié)果，是一種自上而下的方法[14]，測(cè)算模型如式(1)～(3)。

CFPE=CFP1+CFP2

(1)

(2)

CFP2=Me(EMe)

(3)

式中：CFPE為基于能源消耗的道路運(yùn)輸碳排放總量；CFP1為直接碳排放(柴油、汽油、天然氣消耗產(chǎn)生的CO2排放量)；CFP2為間接碳排放(電力消耗產(chǎn)生的CO2排放量)；Mi為第i種直接相關(guān)能源的消耗量；EMi為第i種能源的CO2排放因子；Me為電力消耗量；EMe為電力的CO2排放因子。

1.2 基于過程分析法的道路運(yùn)輸碳排放測(cè)算模型

過程分析法是基于L．SCHIPPER等[15]提出的“生產(chǎn)活動(dòng)-運(yùn)輸方式-油耗”理論的一種測(cè)算方法。基于過程分析法的道路運(yùn)輸碳排放測(cè)算模型運(yùn)用了不同能耗類型的車輛類型保有量、行駛里程、單位行駛里程燃料消耗等數(shù)據(jù)來測(cè)算道路運(yùn)輸碳排放[16-17]。該方法將道路運(yùn)輸車輛細(xì)分為不同類型，再分別計(jì)算每一類型車輛的碳排放量，加總求和得到道路運(yùn)輸總碳排放量。如式(4)。

(4)

式中：CFPL為基于過程分析法的道路運(yùn)輸碳足跡總量；i為道路運(yùn)輸能源類型；k為道路運(yùn)輸車輛類型；Aik為使用能源i的車輛類型k的數(shù)量；Tik為使用能源i的車輛類型k的年均行駛里程；Nik為使用能源i的車輛類型k的單位行駛里程燃料消耗量；EMi為能源類型i的CO2排放因子。

2 基于投入產(chǎn)出法的碳排放量測(cè)算

表1給出了基于投入產(chǎn)出法測(cè)算模型使用的基本數(shù)據(jù)，其中各年份的能源消耗量是基于《中國能源統(tǒng)計(jì)年鑒》[18]中的交通運(yùn)輸業(yè)能耗量再根據(jù)其中道路運(yùn)輸業(yè)的換算周轉(zhuǎn)量的分擔(dān)比例計(jì)算得出的；能源排放因子取自IPCC缺省值[19]，電力排放因子取自國家發(fā)改委公布的中國區(qū)域電網(wǎng)排放因子。

表1 投入產(chǎn)出法輸入數(shù)據(jù)Table 1 Input data of input-output method

2.1 排放總量與排放結(jié)構(gòu)

采用基于投入產(chǎn)出法模型測(cè)算的福建省2004—2013年的道路運(yùn)輸碳排放量如圖1。碳排放總量逐年遞增，由2004年的230.54×104t上升至2013年的405.05×104t，年均增長(zhǎng)率為7.48%，但增長(zhǎng)率從2008年達(dá)到峰值之后呈下降趨勢(shì)。

圖2為2004—2013年福建省4種道路運(yùn)輸主要能源消耗產(chǎn)生的碳排放量。其中，柴油消耗產(chǎn)生的碳排放量最大，從2004年的191.31×104t增長(zhǎng)到2013年的315.2×104t，年均增長(zhǎng)率為8.02%，10年來柴油消耗平均碳排放量占道路運(yùn)輸總碳排放量的82.03%。其次是汽油消耗產(chǎn)生的碳排放量，從2004年的35.79×104t增長(zhǎng)到2013年的81.66×104t，年均增長(zhǎng)率為12.02%，約占碳排放總量的16.54%。

隨著清潔能源替代工程的穩(wěn)步推進(jìn)，盡管目前天然氣和電力能源消耗碳排放量所占比重還較小，但近年來持續(xù)增加。福建省道路運(yùn)輸業(yè)電力碳排放量從2004年的3.44×104t升至2013年的5×104t，年均增幅為4.68%。天然氣等清潔能源運(yùn)輸車輛從2010年開始投入使用?？傮w而言，4種能源碳足跡消費(fèi)量結(jié)構(gòu)比例相對(duì)穩(wěn)定，而天然氣的投入使用一定程度上減輕了高碳能源碳排放量占比。

圖1 福建省道路運(yùn)輸能源消費(fèi)碳排放量及其增長(zhǎng)率Fig.1 Volumes of carbon emissions and growth rates of road transport in Fujian province

圖2 福建省道路運(yùn)輸不同能源消耗碳排放量Fig.2 Carbon emissions of different energy consumption in road transport in Fujian province

2.2 與江蘇省對(duì)比分析

橫向?qū)Ρ确治龈＝ê徒K兩省的道路運(yùn)輸碳排放。江蘇省與福建省同屬華東沿海地區(qū)，地理位置等各方面情況相似，但經(jīng)濟(jì)發(fā)展情況領(lǐng)先于福建省。據(jù)國家統(tǒng)計(jì)局統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，2013年江蘇省人均GDP達(dá)74 515.81元，位居全國第4，同年福建省人均GDP為57 656.7元，居第9位。

2.2.1 道路運(yùn)輸碳排放總量

圖3為采用投入產(chǎn)出法測(cè)算的福建和江蘇兩省2004—2013年道路運(yùn)輸業(yè)碳排放測(cè)算結(jié)果對(duì)比。

江蘇省道路運(yùn)輸碳排放量遠(yuǎn)高于福建省，約為福建省的4.44倍，且江蘇省道路運(yùn)輸碳排放量的增長(zhǎng)趨勢(shì)較明顯，而福建省近幾年的增長(zhǎng)趨勢(shì)更為平緩。從增長(zhǎng)率角度看，兩省的趨勢(shì)基本一致。

2.2.2 道路運(yùn)輸碳排放結(jié)構(gòu)

圖4為江蘇省4種道路運(yùn)輸能源消耗的碳排放示意圖。與福建省相同的是江蘇省道路運(yùn)輸?shù)奶寂欧乓彩且愿咛寄茉刺寂欧艦橹鳎?0年來汽油消耗碳排放量約占道路運(yùn)輸業(yè)總碳排放量的70.4%，柴油消耗產(chǎn)生的碳排放量約占28.83%；與福建省不同的是江蘇省道路運(yùn)輸業(yè)碳排量中汽油消耗產(chǎn)生的碳排放量占主體部分，柴油次之。近年來兩個(gè)省份道路運(yùn)輸清潔能源碳排放量占比均逐年提高，但是福建省道路運(yùn)輸業(yè)碳排放中清潔能源碳排放量的占比明顯高于江蘇省。

2.2.3 碳排放量效率

對(duì)福建和江蘇兩省的道路運(yùn)輸業(yè)碳排放效率進(jìn)行比較，用單位周轉(zhuǎn)量碳排放量表示道路運(yùn)輸業(yè)碳排放效率[11]，如式(5)。

p=Y/C

(5)

式中：p為碳排放效率；Y為總換算周轉(zhuǎn)量，客貨周轉(zhuǎn)量換算系數(shù)取10∶1[20]；C為總碳排放量。

圖3 福建省與江蘇省道路運(yùn)輸碳排放量及其增長(zhǎng)率對(duì)比Fig.3 Comparison of the carbon emission volumes and growth rates of Fujian province and Jiangxi province

圖4 江蘇省道路運(yùn)輸不同能源消耗碳足跡Fig.4 Carbon track of different energy consumption of road transport in Jiangsu province

圖5 福建省與江蘇省道路運(yùn)輸碳排放效率對(duì)比Fig.5 Comparison of carbon emissions efficiency of road transport in Fujian province and Jiangxi province

福建和江蘇兩省的道路運(yùn)輸碳排放效率，如圖5。在2004—2013年間，兩省的單位周轉(zhuǎn)量碳排放量均呈下降趨勢(shì)，說明兩省的道路運(yùn)輸碳排放效率均逐年提高，道路運(yùn)輸減排措施取得了一定成效，但江蘇省單位周轉(zhuǎn)量碳排放量約為福建省的2.18倍，即福建省道路運(yùn)輸碳排放效率高于江蘇省。

3 基于過程分析法的碳排放量分析

3.1 基本數(shù)據(jù)

將福建省道路運(yùn)輸領(lǐng)域分為城市公共交通、道路貨運(yùn)及其他客運(yùn)3個(gè)部門，并進(jìn)一步細(xì)化為17個(gè)終端[21]，如表2。不同車輛的平均行駛里程取自文獻(xiàn)[22]；單位行駛里程燃料消耗量取自文獻(xiàn)[23]。

表2 道路運(yùn)輸車輛分類Table 2 Classification of road transport vehicle

在道路運(yùn)輸車輛分類中，燃料類型在基本燃料類型的基礎(chǔ)上增加了雙燃料、混合動(dòng)力和其他燃料等3種復(fù)合燃料。雙燃料車指的是配有兩套能源供應(yīng)系統(tǒng)，兩套能源供應(yīng)系統(tǒng)按事先決定的比例向動(dòng)力室供給能源，在缸內(nèi)混合能源的汽車，如柴油-天然氣雙燃料汽車等[24]?；旌蟿?dòng)力是指車用燃料油與電力混合動(dòng)力，即燃料(汽油，柴油等)和電能的混合[25]。由于雙燃料和混合動(dòng)力的能源搭配模式較多(如柴油-天然氣、汽油-電能等等)，不同雙燃料和混合動(dòng)力車的數(shù)量及其燃料配比難以獲取，因此基于解淑霞等[26]和馬燕賓等[27]的研究，取燃料配比的最佳與最差碳排放情況的中值進(jìn)行測(cè)算。此外，其他車用燃料包括煤油、燃料油、液化石油氣由于使用量較少且難以獲取燃料配比，因此其他燃料的CO2排放因子取這3種燃料的平均值。文中使用的3種復(fù)合燃料的CO2排放因子如表3。

表3 復(fù)合燃料排放因子取值Table 3 The value of CO2 emission factors for compound fuel

3.2 碳排放總量

圖6給出了基于過程分析法的2004—2013年福建省道路運(yùn)輸碳排放(CFPL)測(cè)算結(jié)果與基于投入產(chǎn)出法的道路運(yùn)輸碳排放(CFPE)測(cè)算結(jié)果對(duì)比。根據(jù)基于過程分析的測(cè)算模型的測(cè)試結(jié)果，福建省道路運(yùn)輸業(yè)碳排放由2004年的256.35萬t上升至2013年的499.5萬t，年均增長(zhǎng)率為7.99%。雖然兩種模型的測(cè)算結(jié)果在碳排放總量上存在一些差異(CFPE

圖6 福建省道路運(yùn)輸碳排放CFPE與CFPL對(duì)比Fig.6 CFPE and CFPL comparison of road transport in Fujian province

3.3 子部門碳排放量

城市公共交通、道路貨運(yùn)及其他客運(yùn)3個(gè)子部門歷年碳排放量如圖7。城市公共交通和道路貨運(yùn)的碳排放量總體呈上升趨勢(shì)，其他客運(yùn)碳排放量在2010年之前呈平穩(wěn)增長(zhǎng)趨勢(shì)，在2010年出現(xiàn)驟降，之后又趨于平緩。出現(xiàn)這一現(xiàn)象的原因是2010年開始由于高鐵的影響，道路客運(yùn)量及道路客運(yùn)周轉(zhuǎn)量均有不同程度的下降，因而其他客運(yùn)的碳排放量下降；另一方面隨著福建省城鎮(zhèn)化建設(shè)的加快，城市公共交通系統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施的不斷完善，城市公共交通客運(yùn)碳排放量有所增加。道路貨運(yùn)部門的碳排放量占絕對(duì)主體，高達(dá)91%，可見道路貨運(yùn)是道路運(yùn)輸業(yè)碳排放的主要貢獻(xiàn)者，應(yīng)當(dāng)成為福建省道路運(yùn)輸業(yè)節(jié)能減排的重點(diǎn)關(guān)注對(duì)象。

4 兩種模型的比較

4.1 相同點(diǎn)

投入產(chǎn)出法基于能源消耗量進(jìn)行碳排放的測(cè)算，過程分析法基于不同能耗類型的車輛類型的保有量、年均行駛里程、單位行駛里程燃料消耗量進(jìn)行碳排放量的測(cè)算，實(shí)質(zhì)上都是從能源消耗角度出發(fā)來測(cè)算碳排放，支持不同能耗類型的排放分析，都屬于靜態(tài)剖析過程。此外，兩種模型的計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性都受到統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)完全性和準(zhǔn)確性的影響，計(jì)算結(jié)果均存在一定的誤差。

4.2 不同點(diǎn)

投入產(chǎn)出法從能源總消費(fèi)出發(fā)，數(shù)據(jù)搜集難度小，計(jì)算相對(duì)簡(jiǎn)單，目前被廣泛應(yīng)用于行業(yè)碳排放測(cè)算中，適用于對(duì)碳排放的宏觀分析。過程分析法從車輛類型和能源消耗類型出發(fā)，能更真實(shí)地反映道路運(yùn)輸車輛的活動(dòng)水平，能進(jìn)行針對(duì)不同道路運(yùn)輸業(yè)務(wù)部門和不同的車輛類型進(jìn)行詳細(xì)的分類別的碳排放的比較和分析，從理論上看計(jì)算結(jié)果應(yīng)比投入產(chǎn)出法更為準(zhǔn)確，但受到的影響因素更多，如車輛使用強(qiáng)度、道路因素、駕駛員駕駛技術(shù)等，測(cè)算結(jié)果的準(zhǔn)確性對(duì)數(shù)據(jù)參數(shù)精確性的依賴性更大。

5 結(jié) 論

分別采用基于投入產(chǎn)出法和過程分析法的道路運(yùn)輸業(yè)碳排放測(cè)算模型，測(cè)算了2004—2013年福建省道路運(yùn)輸業(yè)碳排放。從排放總量、能源類型、車輛類型等方面分析了福建省道路運(yùn)輸碳排放的現(xiàn)狀與特點(diǎn)，也將福建省與江蘇省得道路運(yùn)輸碳業(yè)碳排放進(jìn)行了橫向比較，最后總結(jié)了兩種測(cè)算模型的特點(diǎn)。主要結(jié)論如下：

1)2004—2013年間，福建省道路運(yùn)輸業(yè)碳排放逐年增長(zhǎng)，年增長(zhǎng)率先增后減。隨著道路運(yùn)輸業(yè)的發(fā)展，能源消耗的增加必然導(dǎo)致碳排放量的增加；然而，近年來增長(zhǎng)速度的放緩則表明了道路運(yùn)輸行業(yè)節(jié)能減排措施的成效。

2)高碳能源(汽油、柴油)產(chǎn)生的碳排放是道路運(yùn)輸業(yè)碳排放的主體。因此，道路運(yùn)輸業(yè)減排工作中既要優(yōu)化道路運(yùn)輸業(yè)能源的消費(fèi)結(jié)構(gòu)，降低柴油等化石能源在道路運(yùn)輸?shù)氖褂昧浚挥忠袑?shí)改進(jìn)道路運(yùn)輸領(lǐng)域發(fā)展模式，實(shí)施道路運(yùn)輸?shù)吞蓟l(fā)展戰(zhàn)略。

3)與江蘇省的對(duì)比表明了福建省生態(tài)基礎(chǔ)較好的特點(diǎn)，近年來道路運(yùn)輸業(yè)的減排工作也取得了一定的成效。

4)測(cè)算模型的選擇及測(cè)算基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的處理會(huì)在一定程度上影響碳排放量絕對(duì)值的測(cè)算結(jié)果，因此，無論采取何種模型進(jìn)行碳排量的測(cè)算均應(yīng)對(duì)測(cè)算結(jié)果保持謹(jǐn)慎的態(tài)度，合理估算誤差范圍。

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(責(zé)任編輯：劉韜)

CalculationandAnalysisonCarbonEmissionofRoadTransportIndustryinFujianProvince

CHEN Cheng，HONG Yaling, FANG Lingna, QIU Rongzu

(School of Transportation and Civil Engineering, Fujian Agriculture and Forestry University, Fuzhou 350002, Fujian, P.R.China)

Road transportation is the key industry of energy saving and emission reduction. The reasonable calculation of carbon emission is of great significance to promote the work of energy conservation and emission reduction. The calculation models based on input-output and process analysis method had been applied to the estimation of carbon emission of road transport in Fujian province from 2004 to 2013, and the comparison of carbon emission of road transport between Fujian province and Jiangsu province had been made by using input-output model in terms of total volume, configuration and efficiency of carbon emission. Based on the calculation results of the two models, the characteristics of the two commonly used carbon emission measurement models were analyzed. The results show that: ①The situation of carbon emission of road transport in Fujian province is better than that in Jiangsu province. ②In recent years, the growth of carbon emission of road transport in Fujian province has slowed down, and even began to decline; carbon emission efficiency is increasing yearly. ③Although high emission energy is the main part, the energy consumption structure of road transport industry in Fujian province has improved year by year. ④The calculation results of input-output approach are smaller than those of process analysis approach.

traffic and transportation engineering; road transport; input-output method; process analysis method; carbon emission

U492.2

：A

：1674-0696(2017)09-098-06

10.3969/j.issn.1674-0696.2017.09.18

2016-06-15；

：2016-08-09

福建省科技廳重點(diǎn)資助項(xiàng)目(2014H0010)；福建省高水平大學(xué)建設(shè)資助項(xiàng)目(61201405106)

陳 誠(1982—)，女，江西樟樹人，副教授，博士研究生，主要從事交通運(yùn)輸與管理方面的研究。E-mail：33491394@qq.com。

邱榮祖(1961—)，男，福建莆田人，教授，博士生導(dǎo)師，主要從事交通運(yùn)輸規(guī)劃與管理方面的研究。E-mail：875693642@qq.com。