廣州市低碳交通發(fā)展策略研究

王 波，張海霞

(廣州市交通規(guī)劃研究院，廣東廣州510030)

2014年11月，中國提出二氧化碳排放在2030年左右達到峰值的目標。城市是執(zhí)行國家戰(zhàn)略的基礎(chǔ)和關(guān)鍵。廣州市作為國家低碳試點城市之一，在2015年中美低碳城市峰會上提出了2020年達到排放峰值的承諾。建筑、交通、工業(yè)是城市控制碳排放的三個主要方面，相較其他兩者，交通領(lǐng)域在減碳發(fā)展趨勢及減碳途徑方面表現(xiàn)出不同的特征。近20年，世界許多城市開展了一系列減排行動并取得了城市碳排放總量降低的成績，但是來自交通領(lǐng)域的碳排放量卻逐年增長，所占比例也日益提高。在大部分發(fā)達城市中，交通領(lǐng)域的碳排放量仍占城市總體碳排放量20%以上[1]。對比世界發(fā)達城市交通發(fā)展步入相對成熟的階段，廣州市還處于交通大發(fā)展階段。因此，低碳交通的發(fā)展路徑可能會表現(xiàn)出不同的特征。2014年，中國科學院廣州能源研究所牽頭組織廣州市交通規(guī)劃研究院、廣州市建筑科學研究院有限公司、廣州碳排放權(quán)交易所聯(lián)合開展了廣州市國家低碳試點研究項目。本文在項目研究的基礎(chǔ)上，核算廣州市現(xiàn)狀交通碳排放清單，積極探索現(xiàn)階段廣州市低碳交通發(fā)展的重點領(lǐng)域和合理途徑。

1 廣州市交通碳排放清單

1.1 計算方法

交通領(lǐng)域的碳排放主要是統(tǒng)計移動源的能源活動帶來的碳排放[2]，移動源的能源活動可以由交通方式所消耗的能源推算出來。通過統(tǒng)計所有交通方式移動時總的能耗來核算移動源的碳排放清單，稱為自上而下的清單核算；根據(jù)移動源的年度活動水平(如行駛里程)以及該移動源的能耗水平來計算其碳排放，稱為自下而上的清單核算。自下而上的清單核算方法中，交通碳排放量(Emission)的計算與交通方式的排放因子(Emission Factor)以及移動源活動數(shù)據(jù)(Activity Data)有關(guān)。

本文采用自下而上的清單核算方法，選取城市中相應(yīng)的運輸工具作為碳排放核算載體，包括出租汽車、公共汽車、公路客運、公路貨運、地鐵、鐵路客運、鐵路貨運、航空客運、航空貨運、水路客運、水路貨運、小汽車、摩托車等交通方式分別進行核算。核算模型為

式中：E為移動源溫室氣體排放量/kg；F為燃料用量/kg或m3；Q為燃料平均低位發(fā)熱量/(kJ·kg-1)或(kJ·m-3)；EF為排放因子/(kg·TJ-1)；a為燃料類型，如汽油、柴油、天然氣等。

燃料數(shù)據(jù)可由車輛行駛里程得到，即

式中：F為根據(jù)行駛距離數(shù)據(jù)估算的燃料使用總量/L，kg，m3等；V為車輛數(shù)量/輛；S為每種車輛使用某燃料每年行駛的里程數(shù)/km；C為平均燃料消耗/(L·km-1)，(kg·km-1)，(m3·km-1)等；i為車輛類型；j為燃料類型。

由于移動源可能跨地區(qū)邊界產(chǎn)生碳排放，導致碳排放難以核算，因此《城市溫室氣體核算國際標準》(Global Protocol for Community-Scale GHG Emissions,GPC)對所有移動源定義了三個核算范圍來區(qū)分排放清單(見圖1)。其中范圍1指在城市邊界范圍內(nèi)有直接能源消費，如市內(nèi)小汽車、摩托車；范圍2指在城市范圍內(nèi)有間接能源消費，如城市地鐵的用電行為；范圍3指與城市有關(guān)但是在城市邊界外排放，如航空、水運等。各移動源的溫室氣體清單應(yīng)注明排放范圍，最后根據(jù)需求統(tǒng)計相應(yīng)范圍內(nèi)的清單總量。

1.2 參數(shù)標定

1.2.1 能耗系數(shù)

廣州市已基本普及了液化石油氣(LPG)公共汽車和出租汽車。本文參考相關(guān)文獻，取LPG公共汽車的能耗系數(shù)為62 L·10-2km-1，LPG出租汽車能耗系數(shù)為11.5 L·10-2km-1。其他交通方式則參考國內(nèi)同類型車輛能耗系數(shù)進行取值，具體數(shù)值見表1。值得說明的是，由于近10年廣東省公路客運車輛效能改善情況較好，公路客運相對表1的能耗系數(shù)有所降低；參考鐵路與公路貨運能耗比例，鐵路客運能耗取值為公路客運能耗的50%；同樣參考鐵路貨運與水運能耗的比例關(guān)系[5]，水路客運能耗系數(shù)取值為鐵路客運的10%。

1.2.2 排放因子

根據(jù)廣州能源統(tǒng)計資料，廣州市核算標準煤的排放因子為2.4 567 tCO2e·tce-1。根據(jù)《綜合能耗計算通則》(GB/T 2589—2008)以及《省級溫室氣體清單編制指南》，確定廣州市各種交通方式能源消費所產(chǎn)生的CO2排放因子(見表2)。地鐵、電車等交通方式使用南方電網(wǎng)供電，其用電單位能耗約為0.331 6 kgce·kW-1·h-1，碳排放因子為 7.14 tCO2e·10-4kW-1·h-1。

圖1 城市溫室氣體排放范圍Fig.1 Emission range of urban greenhouse gas

1.3 計算結(jié)果

按照上述方法和取值進行核算，廣州市2010—2014年范圍1和范圍2的排放總量由155 7萬t增長至244 2萬t，年均增長11.7%，范圍3的排放量由354 9萬t提高至601 5萬t，年均增長14.1%(見圖2)。

表1 廣州市現(xiàn)狀各類交通方式能耗系數(shù)取值Tab.1 Energy consumption coefficients of various transportation modes in Guangzhou

表2 廣州市交通運輸行業(yè)能源消費排放因子取值Tab.2 Energy consumption emission factors in the transportation industry of Guangzhou

圖2 廣州市歷年交通碳排放總量Fig.2 Annual transportation carbon emissions in Guangzhou

根據(jù)核算結(jié)果，廣州市交通碳排放的絕大部分是范圍3的排放，即航空、航海以及鐵路的客貨運產(chǎn)生的碳排放量。由于范圍3的移動能源消費基本不在城市邊界內(nèi)活動，因此，一般不將范圍3列入城市碳排放范圍。

在范圍1和范圍2的交通碳排放結(jié)構(gòu)構(gòu)成中，公路貨運碳排放量占比超過50%，且逐年增長，這與廣州市的經(jīng)濟發(fā)展、商品貿(mào)易、物流業(yè)的發(fā)展密切相關(guān)。其次是小汽車的碳排放量，近5年基本穩(wěn)定在19%，這與小汽車的限購政策有較大關(guān)系(見圖3)。

1.4 橫向比較

人均交通碳排放方面，廣州市2014年人均交通碳排放量為1.87 t，高于東京、倫敦、紐約等發(fā)達城市，低于上海(見表3)。從機動化水平考慮，紐約、倫敦、東京的小汽車數(shù)量遠遠多于廣州，然而人均交通碳排放量卻低于廣州，可見廣州市在范圍1和范圍2的交通碳排放控制方面還有較大的下降空間。

從交通碳排放占比來看，經(jīng)驗表明通常城鎮(zhèn)化水平越高的地區(qū)，交通領(lǐng)域占城市碳排放的比例越高。廣州市2010—2013年交通領(lǐng)域碳排放占比從25%提高至31%，呈逐年上升趨勢。國內(nèi)城市中，上海交通碳排放占比從2005年20%增長至2012年26%，北京交通碳排放占比從2005年15%增長至2012年30%，倫敦與紐約的交通排放占排放總量的比例均超過20%。在廣州市建設(shè)國際航運中心和物流中心的背景下，交通基礎(chǔ)設(shè)施會進一步完善，交通需求總量還有較大的上升幅度，廣州市的交通碳排放占比還會進一步提高。

2 廣州市2020年城市交通碳排放效果評估

對未來碳排放趨勢的分析及低碳目標的確定，目前的主要方法是返溯法(見圖4)，即根據(jù)期望目標建立可行合理場景，繼而由未來場景反推到現(xiàn)狀場景，以找到實現(xiàn)最佳場景的途徑和方法。利用返溯法，根據(jù)核算的現(xiàn)狀交通碳排放清單分析慣性情景下2020年的交通碳排放量，以及在政策、技術(shù)可能實現(xiàn)的范圍內(nèi)采取有效減排措施后的交通碳排放量，作為交通碳排放控制目標。

2.1 碳排放總量評估

經(jīng)測算，慣性情景下2020年廣州市交通碳排放范圍1和范圍2總量達3 496萬t，較2010年增長125%；干預(yù)情景下該值為2 604萬t，較2010年增長67%，比慣性情景排放減少892萬t(見圖5)。兩種情景對比發(fā)現(xiàn)：碳排放減少潛力領(lǐng)域來自公路貨運、公路客運與小汽車；市內(nèi)輪渡、出租汽車、公共汽車、摩托車變化幅度不大；排放量明顯增加的為地鐵出行。另外，盡管廣州市已經(jīng)提出了碳排放峰值目標在2020年實現(xiàn)，但廣州市交通的碳排放峰值還會推遲。

2.2 實施方案及效果評估

根據(jù)自下而上的計算方法評估廣州市“十三五”時期交通設(shè)施建設(shè)方面主要項目，其可實現(xiàn)2020年交通碳排放量降低約882萬t，基本完成減排目標。各項目的實施方案及減排效果如下。

1）繼續(xù)提高地鐵、有軌電車和BRT等大中容量交通工具的運輸能力。

廣州市在2020年將新增地鐵里程289 km。新建成的地鐵線路產(chǎn)生的客流量轉(zhuǎn)移分別來自公共汽車、小汽車與摩托車出行者。以上三種方式轉(zhuǎn)移所占比例分別為70%，10%和20%。由于出行方式的轉(zhuǎn)移，到2020年地鐵出行共帶來40.48萬t的減碳量。廣州全市共規(guī)劃1 050.7 km有軌電車系統(tǒng)，已開通琶洲島試驗段7 km，按照2020年建成100 km計算，有軌電車日均客流量為120～150萬人次·d-1，2020年的減碳量為6.94萬t。現(xiàn)狀運作良好的中山大道BRT為廣州市帶來了8.6萬t·a-1的減碳效果[6]，若廣州市能夠按照意向推進建設(shè)廣州大道和三元里大道兩條BRT車道，2020年也可以實現(xiàn)約9萬t的減碳量。

2）貨運交通轉(zhuǎn)型升級。

廣州市“十三五”時期提出了建設(shè)國際航運中心和物流中心的發(fā)展目標，重點優(yōu)化物流基礎(chǔ)設(shè)施布局、推動重點領(lǐng)域物流園區(qū)的發(fā)展、推動現(xiàn)代物流創(chuàng)新發(fā)展。優(yōu)化物流設(shè)施布局和新建物流園區(qū)即通過差異化功能定位，按照服務(wù)珠三角地區(qū)、服務(wù)廣州市的不同功能優(yōu)化場站選址和配套基礎(chǔ)設(shè)施，外移中轉(zhuǎn)貨運交通，并將公路貨運交通轉(zhuǎn)移至鐵路與水路。優(yōu)化后的貨運設(shè)施布局可以提高約15%的公路貨運效率。推動現(xiàn)代物流的創(chuàng)新發(fā)展會進一步提高配送效率，升級配送車輛，提高配送車輛的載貨率。假設(shè)廣州市未來的公路貨運效率提高5%，2020年的公路貨運能耗可降低至0.581 0 tce·10-4t-1·km-1[5]。若2020年實現(xiàn)10%的公路貨運交通周轉(zhuǎn)量轉(zhuǎn)移，且配送效率提高，在平均運輸能耗降低20%的目標下，則可以實現(xiàn)483.36萬t的減碳量。

圖3 廣州市范圍1+范圍2交通碳排放構(gòu)成Fig.3 Composition of transportation carbon emissions inArea 1 andArea 2 of Guangzh

表3 世界城市范圍1+范圍2交通碳排放對比Tab.3 Comparison of transportation carbon emissions between Guangzhou and several cities in the world inArea 1 andArea 2

圖4返溯法示意Fig.4 Schematic of retrograde tracing

3）繼續(xù)施行小汽車限購政策。

廣州市自2012年開始實施小汽車牌照限制政策以來，每年新頒發(fā)中小客車牌照約12萬個，小汽車的增長速度得到有效控制，預(yù)估2020年小汽車數(shù)量約為243萬輛。若不采取調(diào)控，小汽車數(shù)量約為315萬輛。按照小汽車年均13 575 km的行駛距離[7]，相對于不采取調(diào)控政策，到2020年可以實現(xiàn)193.06萬t的減碳量。

4）鼓勵步行和自行車交通出行。

廣州市近期在城市中心區(qū)結(jié)合地鐵、BRT車站規(guī)劃了557 km的自行車道網(wǎng)絡(luò)，改善自行車交通的出行條件。2016年出現(xiàn)的摩拜單車、小鳴單車等互聯(lián)網(wǎng)共享自行車靈活解決了租賃、還車及停放場地問題，顯著提高了城市居民的自行車出行分擔率。由于自行車僅在3 km以內(nèi)的短途出行占有優(yōu)勢，并不能代替長距離通勤出行，參考國內(nèi)外城市的經(jīng)驗，自行車的減排量約為3.5萬t·a-1[10]。

圖5 廣州市交通碳排放目標Fig.5 Transportation carbon emission target of Guangzhou

圖6 不同減排方案對城市客運領(lǐng)域減碳潛力分析Fig.6 Potentials of different carbon reduction schemes in urban passenger transportation

5）新能源車輛推廣計劃。

廣州市從2017年起逐步用純電動公共汽車置換LPG公共汽車，力爭到2018年底全面實現(xiàn)公共汽車電動化[11]。2016年廣州市常規(guī)公共汽車1 4095輛[12]，根據(jù)歷史數(shù)據(jù)，廣州市公共汽車日均運營里程約為104.93 km·輛-1·d-1[13]，則2020年全市公共汽車單日運營里程為1 478 988.35 km，按照120 kW·h·10-2km-1電量計算[14]，電動公共汽車耗電量為177.48萬kW·h，碳排放量為1 267.2 t，2020年全年較慣性情景減碳135.22萬t。

3 廣州市“十三五”時期交通減碳策略

3.1 聚焦客運方式向集約型交通工具轉(zhuǎn)移

城市交通碳減排工作實施策略基本集中在三個方面：避免、轉(zhuǎn)移、改善。避免策略是指通過合理的城市空間形態(tài)、多樣化土地利用，從源頭上避免產(chǎn)生不必要的交通需求，主要包括減少出行次數(shù)、縮短出行距離等，從而減少交通碳排放。轉(zhuǎn)移策略是指交通結(jié)構(gòu)調(diào)整，通過各種途徑使部分依賴私人機動化交通出行方式的乘客轉(zhuǎn)換到綠色出行方式，包括公共交通、自行車和步行交通。改善策略是針對車輛能效方面的改善，本質(zhì)上是低碳交通工具的研發(fā)與應(yīng)用。相關(guān)研究表明，在城市客運交通方面模式轉(zhuǎn)移帶來的減排潛力最大(見圖6)。

廣州市正處于軌道交通的快速建設(shè)階段，公共交通服務(wù)水平還會有較大幅度的提升。因此，現(xiàn)階段主要的減碳潛力主要來自模式轉(zhuǎn)移，車輛能效改善位居其次，由城市規(guī)劃帶來的交通需求減少策略的減碳作用相對滯后。根據(jù)統(tǒng)計，小汽車的牌照限制政策減排比例占24%，實際上是一種交通方式的強制性轉(zhuǎn)移，同時，修建地鐵、BRT及公交專用車道等基礎(chǔ)設(shè)施是增加公共交通的容量和提升服務(wù)水平，保障方式轉(zhuǎn)移后的出行品質(zhì)。因此，“十三五”時期廣州市低碳交通應(yīng)重點聚焦客運交通的集約化，同時加強小汽車的需求管理，但對于小汽車使用方面的調(diào)控政策必須與公共交通服務(wù)水平相匹配，保證城市居民的出行品質(zhì)。

作為出行工具轉(zhuǎn)移最直接的方式莫過于由機動化向非機動化交通轉(zhuǎn)移。從公共自行車到互聯(lián)網(wǎng)公共自行車，廣州市也迎來了自行車的全面回歸時代，自行車從承擔公共交通接駁、解決最后一公里的交通功能逐漸向追求健康和品質(zhì)化生活的多重功能轉(zhuǎn)變。而廣州市的騎樓街區(qū)、混合功能的用地開發(fā)、濱江區(qū)位以及綠道建設(shè)等優(yōu)勢條件也為步行交通提供了更大的挖潛空間。步行和自行車交通是集約型交通系統(tǒng)的重要補充，“十三五”時期廣州市減碳行動應(yīng)結(jié)合珠江水系、山體綠道、騎樓等打造嶺南特色鮮明的步行和自行車交通空間，讓步行和自行車出行方式與生活方式相融合，將花城名片融入交通體驗中，實現(xiàn)高品質(zhì)“零碳”出行。

3.2 關(guān)注省際公路貨物運輸組織優(yōu)化及城市配送系統(tǒng)的整體優(yōu)化

公路運輸市場發(fā)展滯后，組織方式總體比較粗放。數(shù)據(jù)研究表明，高達51.7%的物流企業(yè)車輛空駛率達30%～50%[15]。從2020年的交通設(shè)施實施項目也可以統(tǒng)計到，減排項目中效果最大的是貨運交通優(yōu)化帶來的減排量，占比達69%。就廣州市域內(nèi)的公路貨運而言，50%的貨運需求量是珠三角地區(qū)貨源在廣州市的中轉(zhuǎn)。因此，貨運交通的優(yōu)化應(yīng)該是從城市群層面或是珠三角層面統(tǒng)籌考慮如何提升公路貨運的運輸效率，包括明確貨運樞紐和貨運通道的定位、引導貨物運輸路徑，減少空車運輸以及廣州市內(nèi)的不必要中轉(zhuǎn)貨運交通車輛等。

城市貨運方面應(yīng)關(guān)注城市配送系統(tǒng)，主要從車輛配置和優(yōu)化配送體系兩方面著手。相關(guān)資料表明，貨車在市區(qū)內(nèi)全天行駛時間8 h，而其他乘用車市內(nèi)全天行駛時間平均為2 h[16]。因此，要在城市配送系統(tǒng)大力推廣使用新能源車，政府應(yīng)給予政策支持；同步推廣新能源配送車輛的信息管理平臺，優(yōu)化城市配送結(jié)構(gòu)，提高效率，降低成本。

3.3 推進國家多式聯(lián)運的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)

多式聯(lián)運是國際物流業(yè)公認的高效、安全、低成本、低排放的現(xiàn)代運輸方式，也是城市范圍3碳排放的主要減排領(lǐng)域。與國際集裝箱多式聯(lián)運高達20%的比例相比，廣州市集裝箱多式聯(lián)運的運輸方式僅占2%，其中最為低碳的海鐵聯(lián)運占比不到1%。這在很大程度上源于近年來鐵路貨物運輸能力的下降以及貨運鐵路設(shè)施的滯后。目前，國家規(guī)劃的18個鐵路集裝箱中心站已經(jīng)建成9個，廣州市集裝箱中心站也即將開工。港口是集裝箱多式聯(lián)運最重要的樞紐節(jié)點，鐵路是綜合運輸體系中大運量、長距離地面運輸?shù)闹饕侄沃?。未來圍繞鐵路樞紐及港口將統(tǒng)籌協(xié)調(diào)各種運輸方式、發(fā)揮綜合運輸整體效能，建設(shè)多式聯(lián)運的大交通運輸體系是低碳交通建設(shè)的重點。

4 結(jié)語

本文通過自下而上的清單核算方法，按照GPC對于城市碳排放清單范圍的界定，核算了近5年廣州市的交通碳排放清單。結(jié)果表明，航空航海及鐵路的客貨運帶來的范圍3的碳排放量占七成，而在范圍1和范圍2的城市碳排放結(jié)構(gòu)構(gòu)成中，公路貨運的占比最大。通過目標預(yù)測，2020年廣州市交通碳排放還未能達峰。通過評估廣州市“十三五”時期交通設(shè)施建設(shè)主要項目，其可實現(xiàn)2020年交通碳排放降低約892萬t，基本完成減排目標。

如何通過城市邊界劃分核算城市的交通碳排放量仍是值得進一步探討的問題。另外，通過城市層面實現(xiàn)減碳目標也只是實施策略的一個方面，減排潛力較大的公路貨運組織方面應(yīng)該通過廣東省層面統(tǒng)籌考慮才能更有效地實現(xiàn)碳排放控制。空、鐵、水、公四種交通運輸方式實現(xiàn)多式聯(lián)運也需從國家層面完善設(shè)施建設(shè)、統(tǒng)籌運輸組織、破除行業(yè)壁壘，從而整體控制范圍3的交通碳排放量。