基于排放系數(shù)的城域公鐵貨運(yùn)碳排放分析

李艷麗，索延棟

（石家莊鐵道大學(xué) 經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院，河北 石家莊 050043）

0 引言

我國(guó)運(yùn)輸需求不斷增長(zhǎng)，能源消耗量和碳排放量也在持續(xù)增加。與此同時(shí)，到2030年我國(guó)將實(shí)現(xiàn)單位GDP的CO2排放量比2005年減少65%左右的目標(biāo)[1]。因此，在保持經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的同時(shí)，減少CO2排放是我國(guó)急需解決的問(wèn)題。從碳排放的源頭來(lái)看，交通能源消耗在終端能源消耗總量中的占比超過(guò)30%，其排放的污染物占全社會(huì)排放總量的23%。河北省作為國(guó)家循環(huán)經(jīng)濟(jì)和低碳試點(diǎn)城市[2]，近年來(lái)在推進(jìn)綠色交通發(fā)展方面開展了很多工作，然而隨著人口的不斷增加，貨運(yùn)車輛保有量也將持續(xù)增大，交通碳排放壓力仍不樂觀。因此，對(duì)河北省交通領(lǐng)域碳排放進(jìn)行系統(tǒng)核算,對(duì)影響因素進(jìn)行識(shí)別分析,具有重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義。

1 河北省公路鐵路貨運(yùn)量分析

1.1 公路貨物運(yùn)輸現(xiàn)狀

公路運(yùn)輸靈活性高，公路運(yùn)輸車輛既能夠在高速公路上，也能在農(nóng)村道路上行駛，因此，一般作為中短途運(yùn)輸以及其他運(yùn)輸方式銜接運(yùn)輸?shù)闹饕绞?，所以，公路運(yùn)輸?shù)呢涍\(yùn)量一直占據(jù)運(yùn)輸方式中較高的比重。2005-2019年河北省公路貨物運(yùn)輸量見表1。

由表1可知，公路貨運(yùn)量由2005年的68 652萬(wàn)t上升為2019年的227 000萬(wàn)t，增加了3.3倍，周轉(zhuǎn)量從691.45億t上升到8 639.2億t，增加了12.5倍。公路貨運(yùn)量一直占據(jù)河北省貨運(yùn)的75%以上，最近幾年更是保持在85%以上，去除2013年統(tǒng)計(jì)方式的改變導(dǎo)致的貨運(yùn)量和周轉(zhuǎn)量數(shù)據(jù)驟減外，貨運(yùn)量和周轉(zhuǎn)量均保持增加，和其他運(yùn)輸工具相比，公路運(yùn)輸依然占據(jù)著主要地位。

表1 2005-2019年河北省公路貨運(yùn)量與周轉(zhuǎn)量

1.2 鐵路貨物運(yùn)輸現(xiàn)狀

早年間鐵路運(yùn)輸是貨物運(yùn)輸中的主要方式，然而隨著我國(guó)現(xiàn)代運(yùn)輸體系逐步發(fā)展，鐵路貨運(yùn)的優(yōu)勢(shì)地位已經(jīng)逐漸削弱。鐵路貨運(yùn)大批量、小批次、速度慢、社會(huì)化程度低的模式難以適應(yīng)現(xiàn)代運(yùn)輸小批量、大批次、速度快、社會(huì)化程度高的運(yùn)輸需求，導(dǎo)致鐵路貨運(yùn)量難以增長(zhǎng)。2005-2019年河北省鐵路貨物運(yùn)輸量見表2。

由表2可以看出，在全社會(huì)物資運(yùn)輸量增長(zhǎng)的背景下，河北鐵路貨運(yùn)量總體呈現(xiàn)逐年下降的趨勢(shì)，2019年的貨運(yùn)量?jī)H占全省貨運(yùn)量的10%，周轉(zhuǎn)量占比從2005年到2016年在持續(xù)下降，近幾年才有增加的趨勢(shì)。鐵路貨運(yùn)主要以煤炭、鋼鐵等大宗黑貨運(yùn)輸為主，其中，黑貨貨運(yùn)量占鐵路運(yùn)輸量的一半以上。近年來(lái)，煤炭、鋼鐵運(yùn)量的下降，是導(dǎo)致鐵路貨運(yùn)量下降的主要原因之一。鐵路具有大容量、全天候、價(jià)格低、保障高、低碳環(huán)保等優(yōu)勢(shì)，但鐵路在和公路貨運(yùn)的競(jìng)爭(zhēng)中，并未把自身優(yōu)勢(shì)發(fā)揮出來(lái)。

表2 2005-2019年河北省鐵路貨運(yùn)量與周轉(zhuǎn)量

2 河北省貨運(yùn)公鐵交通能源消耗和碳排放計(jì)算

2.1 貨運(yùn)公鐵交通能源消耗分析

整理得到不同交通工具的單位能源消耗量，見表3。

表3 不同交通工具能源單位能耗量及交通比例

2.2 貨運(yùn)公鐵交通碳排放計(jì)算

2.2.1 碳排放計(jì)算方法。主流的交通碳排放的計(jì)算方法是IPCC移動(dòng)排放源測(cè)算方法，該方法又分為“自下而上”和“自上而下法”，前者是利用不同交通類型的行車?yán)锍?，根?jù)每公里燃料消耗量得到燃料消耗總量，再結(jié)合燃料碳排放因子得到碳排放量。后者是先計(jì)算研究區(qū)域中所有交通類型的燃料消耗量，再結(jié)合各燃料的碳排放因子得到碳排放量，兩種方法的區(qū)別主要在于數(shù)據(jù)不同的選擇?！白陨隙隆狈ㄊ且环N宏觀的交通碳排放測(cè)算方法，計(jì)算簡(jiǎn)單，但燃料銷售數(shù)據(jù)中無(wú)法區(qū)分城市客運(yùn)與貨運(yùn)，且統(tǒng)計(jì)口徑中覆蓋了郵政業(yè)和倉(cāng)儲(chǔ)業(yè)，在實(shí)際使用中受到了一定限制；而“自下而上”法則是一種微觀的計(jì)算方法，體現(xiàn)出交通運(yùn)輸移動(dòng)源的排放特點(diǎn)，理論上計(jì)算精度較高，雖然個(gè)別運(yùn)輸工具行駛里程和能耗等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)獲取難度較大，但均有官方或權(quán)威機(jī)構(gòu)公布的間接數(shù)據(jù)或調(diào)研數(shù)據(jù)可以采用，同時(shí)，計(jì)算結(jié)果的不確定性主要來(lái)源于車輛類型、燃油技術(shù)等因素，并不影響測(cè)算結(jié)果的有效性。因此，本文選取“自下而上”法測(cè)算河北省貨運(yùn)的交通碳排放。

2.2.2 碳排放系數(shù)確定。在貨物運(yùn)輸過(guò)程中，常用的能源包括汽油、柴油、電力等，這些能源在使用過(guò)程中會(huì)排放二氧化碳，根據(jù)中國(guó)碳交易網(wǎng)，二氧化碳排放系數(shù)=平均低位發(fā)熱量*單位熱值含碳量*碳氧化率*44/12，汽油的單位熱值含碳量為18.9TC/TJ，碳氧化率為0.98，平均低位發(fā)熱量為43 070kJ/kg，通過(guò)計(jì)算其二氧化碳排放系數(shù)為2.92kgCO2，柴油的單位熱值含碳量為20.2TC/TJ，碳氧化率為0.98，平均低位發(fā)熱量為42 652kJ/kg，通過(guò)計(jì)算其二氧化碳排放系數(shù)為3.10kgCO2。電力碳排放系數(shù)依據(jù)區(qū)域進(jìn)行劃分，根據(jù)《省級(jí)溫室氣體編制清單指南》，河北的電力碳排放系數(shù)為1.246kgCO2。

2.2.3 基于碳排放系數(shù)的碳排放計(jì)算。根據(jù)文獻(xiàn)研究，構(gòu)建城域貨運(yùn)公鐵交通碳排放計(jì)算模型：

式中：C CO2為城域貨運(yùn)交通碳排放量；V j,k為貨物的運(yùn)輸周轉(zhuǎn)量；F j,k為不同運(yùn)輸工具的單位能源消耗量；r l為第l種能源的二氧化碳排放系數(shù)；a j,k為不同運(yùn)輸工具所占比例。2005-2019年運(yùn)輸工具比例見表3。

使用式（1）對(duì)碳排放量進(jìn)行求解，分別計(jì)算河北2005-2019年不同能源類型公路和鐵路的碳排放量，計(jì)算結(jié)果見表4。

表4 2005-2019年不同能源類型碳排放量

2.3 城域貨運(yùn)公鐵交通碳排放分析

2.3.1 碳排放變化分析模型建立。目前，最常見的碳排放變化分解方法為對(duì)數(shù)平均迪氏分解方法（LMDI），本文使用LMDI，分析2005-2019年河北省公鐵交通二氧化碳排放量變化的主要影響因素，詳見式（2）。

式中：為第t年第i種運(yùn)輸方式第j種能源的消耗量；為第t年第i種運(yùn)輸方式的總能源消耗量；為第t年第i種運(yùn)輸方式的貨運(yùn)周轉(zhuǎn)量；T t為第t年4種運(yùn)輸方式的總貨運(yùn)周轉(zhuǎn)量；為第t年的GDP，以2005年不變價(jià)計(jì)算。

此時(shí)，碳排放變化就可以分解為能源結(jié)構(gòu)、單耗水平、貨運(yùn)結(jié)構(gòu)、交通運(yùn)輸強(qiáng)度和GDP五個(gè)影響因素。通過(guò)使用LMDI計(jì)算方法，假設(shè)基年的碳排放量M0變化到預(yù)測(cè)年的碳排放量M t，可以計(jì)算得出：

式中，ΔM t為碳排放變化量；ΔM為能源結(jié)構(gòu)變化對(duì)碳排放的影響；Δ為單耗水平變化對(duì)碳排放的影響；Δ為運(yùn)輸結(jié)構(gòu)變化對(duì)碳排放的影響；Δ為交通結(jié)構(gòu)變化對(duì)碳排放的影響；Δ為GDP變化對(duì)碳排放的影響。

2.3.2 碳排放變化分析。由于公路和鐵路能源種類消耗量沒有統(tǒng)計(jì)資料，故本文暫不計(jì)算能源結(jié)構(gòu)變化導(dǎo)致的碳排放變化量。根據(jù)以上公式可以將河北省碳排放變化分解，結(jié)果見表5，從表5可以看出，2005-2019年河北省碳排放量呈上升趨勢(shì)，15年間增長(zhǎng)了2億t，其中，2009-2013年和2017-2019年為增長(zhǎng)較快的年份，從整體來(lái)看，單耗水平對(duì)交通碳排放量起著抑制作用，GDP和貨運(yùn)結(jié)構(gòu)變化對(duì)碳排放量起著促進(jìn)作用，運(yùn)輸強(qiáng)度變化的影響作用呈現(xiàn)出一定的波動(dòng)，但是從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，呈現(xiàn)出抑制作用。

表5 河北省碳排放變化分解

3 結(jié)語(yǔ)

（1）GDP對(duì)碳排放變化的影響分析。由表5可知GDP變化導(dǎo)致碳排放增加的效果十分顯著，對(duì)解釋交通碳排放的貢獻(xiàn)最大，因此，GDP是四個(gè)影響因素中最主要的行業(yè)碳排放促進(jìn)因素。

（2）能源消耗水平對(duì)于碳排放變化的影響分析。從總體來(lái)看，2005-2019年，隨著運(yùn)輸單耗水平的增減變化，碳排放量也會(huì)隨之發(fā)生增減變化，因此，運(yùn)輸單耗水平是促進(jìn)碳排放量的主要因素。

（3）關(guān)于運(yùn)輸結(jié)構(gòu)對(duì)碳排放的影響。由表5可以看出，運(yùn)輸結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，碳排放量反而減少，因此，運(yùn)輸結(jié)構(gòu)是抑制碳排放的主要因素之一。不同的運(yùn)輸方式其能耗特點(diǎn)也不同。

（4）交通運(yùn)輸強(qiáng)度對(duì)碳排放量的影響。由表5可以看出，交通運(yùn)輸強(qiáng)度是抑制碳排放的因素之一。隨著貨運(yùn)量的增加，交通運(yùn)輸強(qiáng)度增大，其能源消耗和碳排放量隨之增加。