中國交通運輸領(lǐng)域綠色低碳轉(zhuǎn)型路徑研究

周 偉，王雪成

（1.交通運輸部，北京 100736；2.交通運輸部科學(xué)研究院，北京 100029）

0 引言

全球氣候變化是21世紀(jì)人類生存發(fā)展面臨的重大挑戰(zhàn)之一。為積極應(yīng)對這一問題，我國提出“2030 年碳達峰、2060 年碳中和”的“雙碳”目標(biāo)。交通運輸領(lǐng)域作為能源消耗和溫室氣體排放的主要領(lǐng)域之一，2021 年碳排放占全國終端碳排放總量的10%左右，是僅次于工業(yè)、建筑的第三大碳排放源[1]。2035 年前交通需求仍將保持中高速增長，面對中國2030年碳達峰的目標(biāo)，在工業(yè)、建筑等領(lǐng)域減排潛力日益收縮的客觀條件下，交通運輸行業(yè)面臨的減排壓力更大[2]。如何在保障行業(yè)快速持續(xù)發(fā)展與實現(xiàn)碳減排之間的矛盾下實現(xiàn)交通運輸綠色低碳轉(zhuǎn)型是亟待解決的現(xiàn)實問題。

交通運輸行業(yè)處于能源消費的終端，從發(fā)達國家交通運輸行業(yè)低碳發(fā)展規(guī)律來看，交通運輸行業(yè)的碳達峰時間往往滯后于國家的總體碳達峰時間[3]。交通運輸領(lǐng)域低碳轉(zhuǎn)型發(fā)展不僅在于交通行業(yè)自身的政策措施，還涉及交通全生命周期的產(chǎn)業(yè)鏈條，包括交通運輸載運工具的能源消耗強度、能源類型等，能否實現(xiàn)大幅減碳一定程度上取決于電力、氫能源等新能源的應(yīng)用情況[4]。近年來，很多學(xué)者就此展開研究。Liu 等人[5]采用周期和時間序列的平均迪氏指數(shù)法（Logarithmic Mean Divisia Index,LMDI）分析了影響我國交通運輸領(lǐng)域碳排放的主要因素，其中，宏觀經(jīng)濟的變化、勞動力投入效應(yīng)增加了交通運輸碳排放，低碳技術(shù)的應(yīng)用、交通運輸強度效應(yīng)、能源結(jié)構(gòu)效應(yīng)加速了交通運輸行業(yè)發(fā)展與碳排放的脫鉤。Liu 等人[6]采用可拓展隨機性的環(huán)境影響評估模型（Stochastic Impacts by Regression on Population,Af?fluence and Technology,STIRPAT）和地理和時間加權(quán)回歸模型（Geographically and Temporally Weighted Regression,GTWR）分析了中國各個省份交通運輸碳排放的影響因素，揭示了不同區(qū)域的交通運輸碳排放驅(qū)動因素和空間異質(zhì)性，提出將單位運輸?shù)奶寂欧帕浚刺寂欧艔姸戎笜?biāo)）作為各地低碳交通發(fā)展水平的評價標(biāo)準(zhǔn)，更符合我國區(qū)域差異化顯著這一國情。Deng 等人[7]采用長期能源替代規(guī)劃系統(tǒng)（Long-range Energy Alternatives Planning System,LEAP）模型分析了我國交通運輸領(lǐng)域未來能源消費需求，以及不同運輸方式、不同低碳發(fā)展路徑的節(jié)能減排潛力，研究發(fā)現(xiàn)，到2050年，節(jié)能減排潛力最大的是重型貨車、私家車。Bu等人[8]構(gòu)建了省級客運碳排放規(guī)劃模型，重點分析了客運領(lǐng)域的減排措施，提出了針對不同區(qū)域私人乘用車減排的重點措施。袁志逸等人[9]研究提出了我國交通低碳轉(zhuǎn)型的中長期發(fā)展路徑，指出城市交通方面要鼓勵公共綠色出行，公路運輸方面要注重提升傳統(tǒng)燃油車輛的燃油經(jīng)濟性，并鼓勵新能源汽車的應(yīng)用推廣等。劉俊伶等人[10]研究了我國交通中長期低碳發(fā)展路徑，提出需要制定嚴(yán)格的車輛排放準(zhǔn)入標(biāo)準(zhǔn)，推廣新能源運載工具，引導(dǎo)綠色出行。

總的來說，既有研究提出了分階段、分重點領(lǐng)域的交通運輸?shù)吞嫁D(zhuǎn)型發(fā)展路徑，短期聚焦于傳統(tǒng)燃料交通運輸載運工具的技術(shù)減排，中長期推廣以電力為代表的新能源在交通運輸領(lǐng)域的商業(yè)化應(yīng)用，從而實現(xiàn)大規(guī)模減排。

在實現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的背景下，交通運輸行業(yè)面臨更大的減排壓力。本文將分步驟、分領(lǐng)域研究目前面臨的突出問題和具體需求，系統(tǒng)地量化分析不同減排措施所產(chǎn)生的減排效果，從而提出針對不同階段的實施路徑和政策建議，以期有效支撐交通運輸主管部門制定碳達峰碳中和相關(guān)政策。

1 我國交通運輸領(lǐng)域碳排放現(xiàn)狀

我國交通運輸領(lǐng)域包括鐵路、公路、水路和民航[2]。交通運輸領(lǐng)域碳排放的核算范圍如圖1所示。其中，鐵路運輸范圍包括鐵路貨運（貨運機車）和鐵路客運（客運機車、軌道交通列車）；公路運輸范圍包括公路貨運（營運貨車、非營運貨車）、公路客運（營運客車、私人乘用車）、城市公共交通（公共汽電車、巡游出租車）及城市其他交通（網(wǎng)約車、私人乘用車、摩托車）；水路運輸范圍包括從事我國內(nèi)河、沿海運輸?shù)臓I運船舶（不包括遠(yuǎn)洋運輸營運船舶），具體包括水路貨運（貨運船舶、港口）和水路客運（客運船舶、城市輪渡）；民航運輸范圍包括國內(nèi)航線民航飛機（不包括國際航空），具體包括民航貨運和民航客運。本文只關(guān)注汽油、柴油、天然氣等化石燃料動力源產(chǎn)生的二氧化碳排放。為簡化表述，本文后續(xù)用“碳排放”統(tǒng)一表述交通運輸領(lǐng)域以化石燃料動力源產(chǎn)生的二氧化碳排放。

圖1 交通運輸領(lǐng)域碳排放核算范圍界定

采用文獻[11]～文獻[12]構(gòu)建的交通運輸-經(jīng)濟-環(huán)境-能源仿真分析模型（Transportation-Economy-Environment-Energy Simulation Analysis Model,T3E-SAM），分析我國交通運輸碳排放的特點[11-12]。自2005 年以來，交通運輸碳排放量增長迅速，在全國碳排放總量中的占比呈上升趨勢。隨著我國經(jīng)濟社會的快速發(fā)展，全社會貨運量和貨物周轉(zhuǎn)量大幅增長，交通運輸碳排放總量從2005 年的3.7 億t 增長到2021 年的10.8 億t，增長了190%，年均增長率達3.6%。交通運輸碳領(lǐng)域排放量在全國碳排放總量中的占比從2005年的6.4%上升為2021年的10.7%。2005—2021年交通運輸領(lǐng)域碳排放情況如圖2所示。

圖2 2005—2021年交通運輸領(lǐng)域碳排放情況

從運輸方式分析，由于鐵路電氣化率的提升，鐵路運輸?shù)奶寂欧帕孔?013 年起逐年下降，而公路運輸碳排放量則持續(xù)增長，2021 年在全國交通運輸碳排放總量中的占比約為87%。我國經(jīng)濟的增長伴隨著大宗貨物需求顯著增長，而現(xiàn)階段大宗貨物運輸主要以公路運輸為主（2019 年交通運輸部道路貨運專項調(diào)查結(jié)果顯示，礦建材料及水泥、煤炭及制品、金屬礦石公路貨運量達200.6 億t，約為鐵路貨運總量的4.6 倍），2005—2021 年公路貨物周轉(zhuǎn)量年均增長7.6%左右；同時，我國私人乘用車保有量從2005年的0.17億輛增長到2021 年2.37 億輛，增長了13 倍。公路運輸能源消耗95%以上為化石能源，導(dǎo)致公路運輸碳排放量快速上升。水路運輸碳排放較公路運輸碳排放小，其總量呈緩慢增長趨勢。航空運輸碳排放量增速較快，在全國交通運輸碳排放總量中的占比逐年增大，自2017年起成為交通運輸領(lǐng)域第二大碳排放行業(yè)。2005—2021 年交通運輸分領(lǐng)域的碳排放情況如圖3所示。

圖3 2005—2021年交通運輸分領(lǐng)域的碳排放情況

2 交通運輸領(lǐng)域碳減排面臨的主要挑戰(zhàn)

交通運輸行業(yè)在推進綠色交通發(fā)展、實現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的過程中還存在以下困難和問題。

（1）交通貨運需求和出行需求將持續(xù)增長。盡管我國經(jīng)濟已由高速增長階段轉(zhuǎn)向高質(zhì)量發(fā)展階段，供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革將進一步深化，貨運需求增速將有所下降，但由于工業(yè)化和城鎮(zhèn)化進程還在持續(xù)，高價值、分散性、小批量、時效性貨運需求快速攀升[13]?？瓦\方面，未來我國城市群建設(shè)將使得各城市間的聯(lián)系更加緊密，經(jīng)濟、社會聯(lián)系將進一步增強，主要城市群之間的旅客出行將持續(xù)增加；我國商務(wù)性出行需求的比例仍然偏高，旅游休閑出行的潛力尚未得到充分釋放，隨著交通基礎(chǔ)設(shè)施的完善、人民生活水平的提高、空閑時間和可支配收入的增加，旅游、休閑、會友等娛樂性出行需求將快速增加。《國家綜合立體交通網(wǎng)規(guī)劃綱要》[14]指出，預(yù)計2021—2035 年全社會貨運量年均增速約為2%，旅客出行量（含小汽車出行量）年均增速約為3.2%。

（2）交通運輸結(jié)構(gòu)尚需進一步優(yōu)化。部分地區(qū)大宗貨物中長距離公路運輸占比仍然偏高，多式聯(lián)運等高效組織模式發(fā)展滯后，大型城市和城市群區(qū)域綠色出行比例有待進一步提高；鐵路貨運專線、集疏港碼頭、綜合樞紐的建設(shè)需要大量資金投入，給中央及地方財政造成較大的壓力；公路運價仍明顯低于鐵路運價，“倒掛”問題仍普遍存在，未來一旦取消鐵路運價優(yōu)惠政策，運輸結(jié)構(gòu)調(diào)整成效存在“反彈”風(fēng)險[15]。

（3）節(jié)能低碳技術(shù)裝備發(fā)展路線圖仍不明確。經(jīng)濟社會發(fā)展對運輸時效性、個性化、舒適度等要求越來越高，豪華舒適大巴、冷鏈物流等高耗能運輸需求將持續(xù)增加；清潔燃料技術(shù)有待突破，重型貨車、船舶等新能源技術(shù)發(fā)展路線仍不明確[16]，在技術(shù)成熟度、產(chǎn)能提升水平、市場占有率、配套基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)等方面還存在較大不確定性。

（4）促進交通節(jié)能減排的推進手段尚不完善。相關(guān)法規(guī)制度、標(biāo)準(zhǔn)體系、政策措施有待完善；交通能耗和碳排放統(tǒng)計體系尚不完善，部分領(lǐng)域底數(shù)不清，交通運輸經(jīng)營業(yè)戶對能耗排放數(shù)據(jù)積累不足，行業(yè)主管部門難以采集高質(zhì)量的排放數(shù)據(jù)，難以支撐行業(yè)科學(xué)決策；過往節(jié)能減排試點示范建設(shè)經(jīng)驗亟需總結(jié)提升，形成相應(yīng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范全面推廣應(yīng)用；節(jié)能減排工作評估監(jiān)管體系尚不健全，法規(guī)政策標(biāo)準(zhǔn)、能耗及碳排放監(jiān)測等能力保障存在短板。

3 減排措施量化分析

3.1 情景設(shè)置

根據(jù)不同的影響因素，本研究設(shè)置基準(zhǔn)情景、“雙碳”政策推演情景及強化政策情景。結(jié)合中國碳達峰碳中和目標(biāo)，參考典型國家交通近零碳排放發(fā)展路徑，確定情景參數(shù)。

基準(zhǔn)情景：以現(xiàn)有政策手段和技術(shù)水平為主要參照，假定中國產(chǎn)業(yè)布局、客貨運結(jié)構(gòu)、不同交通模式的能效水平、替代燃料技術(shù)的發(fā)展沒有大的變化或重大技術(shù)突破。

“雙碳”政策推演情景：考慮國家近期密集出臺的“雙碳”政策，量化相關(guān)政策措施并作推演（主要考慮的因素包括：優(yōu)化運輸結(jié)構(gòu)，交通節(jié)能減排技術(shù)不斷應(yīng)用，綠色出行比例提升，新能源車船普及率上升）。

強化政策情景：在“雙碳”政策推演情景基礎(chǔ)上，進一步增強政策力度，顯著提升運輸結(jié)構(gòu)調(diào)整力度，提高燃油經(jīng)濟性標(biāo)準(zhǔn)，加快普及新能源載運工具，鼓勵綠色出行。

各情景設(shè)置的具體參數(shù)如表1所示。

表1 情景設(shè)置的主要參數(shù)與特征

3.2 情景分析

隨著經(jīng)濟社會的快速發(fā)展，工業(yè)化和城鎮(zhèn)化進程加快，全國交通運輸碳排放總量呈快速增長趨勢，如不采取進一步的減排行動，中國交通運輸領(lǐng)域碳排放量將迅速增長。基準(zhǔn)情景下，交通運輸領(lǐng)域碳排放將持續(xù)增加到2045 年，峰值為16.2 億t，2060年下降到11.3億t。從情景對比分析來看（見圖4），“雙碳”政策推演情景下，2035年交通運輸碳排放峰值為13.2億t，比基準(zhǔn)情景下的峰值下降18.1%，2060 年下降到1.8 億t；強化政策情景下，2030年交通運輸碳排放峰值為12.6億t，比基準(zhǔn)情景下的峰值下降22.3%，2060年下降到0.66億t。

圖4 不同情景下我國交通運輸領(lǐng)域碳排放預(yù)測值

（1）基準(zhǔn)情況下

基準(zhǔn)情景下，到2060 年新能源車輛普及率較低，尤其是貨運領(lǐng)域，新能源車輛占比僅為50%；運輸結(jié)構(gòu)調(diào)整力度較小、能效提升有限，導(dǎo)致交通運輸碳排放總量持續(xù)增加，2030 年達到14.5 億t，2045 年達到峰值16.2 億t，2060 年下降到11.3 億t。公路運輸是最主要的碳排放源，其碳排放量在交通運輸碳排放總量中的占比從2020 年的87%下降到2040 年峰年的82.2%，并持續(xù)下降到2060年的77.4%。民航運輸碳排放量在交通運輸碳排放總量中的占比將持續(xù)上升，從2020年的7.1%增長到2060年16.9%，占比增長138%。

（2）“雙碳”政策推演情景下

“雙碳”政策推演情景下，隨著交通運輸裝備結(jié)構(gòu)的優(yōu)化、技術(shù)的發(fā)展以及資源的合理配置，結(jié)合國家發(fā)布的相關(guān)“雙碳”政策及交通運輸部等相關(guān)部門發(fā)布的“雙碳”措施進行推演，量化關(guān)鍵參數(shù)。模型核算結(jié)果顯示，交通運輸碳排放總量將呈現(xiàn)先增長后下降的趨勢，約在2035年左右達峰，碳排放峰值為13.3 億t；2050 年、2060碳排放量分別下降到6.8億t,1.8億t，分別相比基準(zhǔn)情景下降57.3%,83.4%。

到2035年，當(dāng)采取不同的政策措施時，運輸結(jié)構(gòu)調(diào)整、能效提升、新能源應(yīng)用這三類措施的減排效果依次增強，相比于基準(zhǔn)情景，分別能夠貢獻0.55 億t,0.66 億t,1.42 億t 的減排量，減排貢獻占比分別為21%,25%,54%（見圖5）。

圖5 2035年“雙碳”政策推演情景下交通運輸行業(yè)減排措施的效果解構(gòu)

到2060年，運輸結(jié)構(gòu)調(diào)整、能效提升等措施的減排效果進一步減弱，新能源應(yīng)用的減排效果最為突出，相比于基準(zhǔn)情景，三者分別能夠貢獻0.97 億t,1.39 億t,6.94 億t 的減排量，減排貢獻占比分別為10%,15%,75%（見圖6）。

圖6 2060年“雙碳”政策推演情景下交通運輸行業(yè)減排措施的效果解構(gòu)

（3）強化政策情景下

強化政策情景下，強調(diào)加快減排措施的應(yīng)用，以快速減排為首要目標(biāo)。具體措施包括：加大“公轉(zhuǎn)鐵”“公轉(zhuǎn)水”政策力度，鼓勵居民更多采用綠色出行方式，加強“互聯(lián)網(wǎng)+交通運輸”應(yīng)用，推進智能交通建設(shè)，提升交通運行效率；提高傳統(tǒng)燃料運載工具的燃料限值，加快淘汰現(xiàn)有老舊車輛；通過采用更為激進的新能源車輛滲透率等措施，改善運輸工具燃料結(jié)構(gòu)。模型預(yù)測結(jié)果顯示，交通運輸碳排放總量有望于2030 年左右達峰，碳排放量峰值為12.6 億t，比基準(zhǔn)情景下的峰值下降22.2%。2050 年、2055 年、2060 年碳排放量分別下降到3.5 億t,1.9億t,0.66億t，2050—2060年下降幅度達81.3%。

到2030年，當(dāng)采取不同的政策措施時，能夠看出運輸結(jié)構(gòu)調(diào)整、能效提升、新能源應(yīng)用這三類措施的減排效果依次增強，相比于基準(zhǔn)情景，分別能夠貢獻0.46 億t,0.61 億t,0.93 億t 的減排量，減排貢獻占比分別為23%,31%,47%（見圖7）。相比“雙碳”政策推演情景，強化政策情景下的達峰年，新能源應(yīng)用的貢獻率稍小，主要原因是2030年部分新能源載運工具的技術(shù)還不成熟，普及率相對較低。

圖7 2030年強化政策情景下交通運輸行業(yè)減排措施的效果解構(gòu)

到2060 年（如圖8 所示），運輸結(jié)構(gòu)調(diào)整、能效提升等政策的減排效果進一步減弱，新能源應(yīng)用的減排效果最為突出。相比于基準(zhǔn)情景，這三類措施分別能夠貢獻1.10 億t,2.36 億t,7 億t 的減排量，減排貢獻占比分別為11%,23%,67%。相比“雙碳”政策推演情景，強化政策情景下新能源應(yīng)用的貢獻率稍小，能效提升的減排量增長較大。主要原因是，在強化政策情景下，為加快交通運輸碳達峰，加大了傳統(tǒng)燃料載運工具節(jié)能減排技術(shù)的應(yīng)用力度，釋放了一部分減排潛力，相較于“雙碳”政策推演情景下的能效提升政策，減排效果增強了41.3%。

圖8 2060年強化政策情景下交通運輸行業(yè)減排措施的效果解構(gòu)

4 推動交通運輸領(lǐng)域綠色低碳轉(zhuǎn)型路徑設(shè)計

（1）提升交通運輸能源利用效率。從不同低碳政策的量化分析中可以看出，提升交通運輸能源利用效率是2035年前重要的減排措施，在“雙碳”政策推演情景下減排貢獻率達25%。因此，建議將節(jié)能貫穿于交通運輸發(fā)展的全過程和各方面，提高燃油車船能效和碳排放準(zhǔn)入標(biāo)準(zhǔn)，加快老舊運輸工具更新改造，積極推進智能交通示范應(yīng)用；健全能源管理體系，推動交通運輸企業(yè)能效提升，建立低碳交通“領(lǐng)跑者”認(rèn)證機制。

（2）加快優(yōu)化調(diào)整運輸結(jié)構(gòu)。2035 年前運輸結(jié)構(gòu)調(diào)整相關(guān)政策在“雙碳”政策推演情景下能夠貢獻21%左右的減排量，是重要的減排措施。同時，加快調(diào)整運輸結(jié)構(gòu)的也是政府的重要抓手。因此，應(yīng)持續(xù)推進大宗貨物和中長途貨物“公轉(zhuǎn)鐵”“公轉(zhuǎn)水”，完善干線鐵路集疏運體系，加快大型工礦企業(yè)、物流園區(qū)以及港口鐵路專用線建設(shè)，大力發(fā)展多式聯(lián)運，創(chuàng)新多式聯(lián)運組織模式；加快發(fā)展綠色物流，推動道路貨運集約高效發(fā)展，推進城市貨運配送綠色發(fā)展，加快互聯(lián)網(wǎng)在貨運物流領(lǐng)域的應(yīng)用，鼓勵共同配送、集中配送、夜間配送等運輸組織模式發(fā)展，有效整合物流資源，提高利用效率。

（3）大力推廣應(yīng)用新能源低碳技術(shù)及裝備。推廣新能源技術(shù)及裝備是最主要的減排措施，2035 年前在“雙碳”政策推演情景下減排貢獻率達54%。同時，考慮到推廣新能源裝備是未來的主要方向，現(xiàn)階段制定的相關(guān)政策不會導(dǎo)致“碳鎖定”效應(yīng)，因此，應(yīng)加快推進鐵路電氣化改造，推動城市公交、出租、城市配送、作業(yè)機械電氣化替代[17]，積極探索電能、氫能、液化天然氣等動力在重載貨運車輛、船舶領(lǐng)域的應(yīng)用，加快發(fā)展非糧食原料先進生物液體燃料，逐步擴大其在航空、航運業(yè)的應(yīng)用；推動相關(guān)部門完善新能源、清潔能源配套設(shè)施建設(shè)，為新能源和清潔能源車船換充電、加氣（注）、加氫、使用岸電創(chuàng)造條件[18]。

（4）引導(dǎo)綠色低碳出行。作為城市交通層面最有效的低碳政策，因地制宜，在不同規(guī)模的城市采用適當(dāng)?shù)膫€性化政策引導(dǎo)綠色低碳出行[19]。深入實施城市優(yōu)先發(fā)展公共交通戰(zhàn)略，推動完善城市公共交通服務(wù)網(wǎng)絡(luò)，構(gòu)建以軌道交通為骨干，常規(guī)公交為主體的城市公共交通系統(tǒng)，強化“軌道+公交+慢行”網(wǎng)絡(luò)融合發(fā)展，引導(dǎo)公眾主動選擇綠色低碳出行方式；優(yōu)化客運組織，引導(dǎo)客運企業(yè)規(guī)?；⒓s化經(jīng)營，開展“一站式”聯(lián)程運輸服務(wù)，推進客運出行服務(wù)快速化、便捷化[20]。

（5）推進綠色低碳基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，保障各類促進低碳發(fā)展的政策能夠落地。構(gòu)建以鐵路為主干，以公路為基礎(chǔ)，水運和民航比較優(yōu)勢充分發(fā)揮的國家綜合立體交通網(wǎng)；建設(shè)綠色低碳交通基礎(chǔ)設(shè)施，積極打造綠色公路、綠色鐵路、綠色航道、綠色港口、綠色空港；推進交通基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)與能源網(wǎng)融合發(fā)展，強化交通與能源基礎(chǔ)設(shè)施共建共享。