長(zhǎng)沙交通運(yùn)輸領(lǐng)域碳排放預(yù)測(cè)研究

吳肖俊，周亞林，畢清華，王雪成，張海穎，王寶春

（1.長(zhǎng)沙市交通運(yùn)輸局，湖南 長(zhǎng)沙 410016；2.交通運(yùn)輸部科學(xué)研究院，北京 100029）

0 引言

交通運(yùn)輸行業(yè)是能源消耗和溫室氣體排放的主要行業(yè)之一。2022 年，交通運(yùn)輸行業(yè)碳排放約占我國(guó)碳排放總量的10%，是僅次于工業(yè)、建筑的第三大碳排放源。

交通運(yùn)輸領(lǐng)域的碳減排對(duì)于長(zhǎng)沙市實(shí)現(xiàn)2030 年碳達(dá)峰目標(biāo)至關(guān)重要。長(zhǎng)沙是全國(guó)性綜合交通樞紐城市，交通運(yùn)輸對(duì)于長(zhǎng)沙市的發(fā)展發(fā)揮著重要的支撐作用。目前，交通運(yùn)輸領(lǐng)域是長(zhǎng)沙市碳排放的主要來源之一，貨運(yùn)運(yùn)輸結(jié)構(gòu)仍明顯呈現(xiàn)公路運(yùn)輸一枝獨(dú)大的態(tài)勢(shì)，且公路貨物周轉(zhuǎn)量的比重在“十三五”期間仍然呈現(xiàn)上升趨勢(shì)?！堕L(zhǎng)沙市碳達(dá)峰實(shí)施方案》中提出了長(zhǎng)沙市在2030 年前實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰的目標(biāo)，并明確提出了長(zhǎng)沙市構(gòu)建綠色高效交通運(yùn)輸體系的具體目標(biāo)和任務(wù)，為長(zhǎng)沙市交通運(yùn)輸領(lǐng)域綠色低碳發(fā)展的目標(biāo)及行動(dòng)路徑提供了指引。

針對(duì)交通運(yùn)輸綠色低碳轉(zhuǎn)型，尤其是在國(guó)家“雙碳”目標(biāo)的背景下，不同學(xué)者對(duì)減排政策和交通運(yùn)輸未來碳排放等問題進(jìn)行了研究，主要集中在三個(gè)方面：（1）交通運(yùn)輸減排政策研究。例如王元慶和李若彤（2021）對(duì)城市群一體化綠色低碳綜合交通體系實(shí)現(xiàn)方法進(jìn)行了系統(tǒng)研究；李曉易等（2021）等針對(duì)2060 年前的主要階段提出了交通運(yùn)輸領(lǐng)域低碳發(fā)展的總體路徑；毛保華等（2022）研究了2030 年碳達(dá)峰情景下我國(guó)城市客運(yùn)碳排放控制的策略。（2）國(guó)家層面碳排放核算預(yù)測(cè)及減排路徑研究。例如Wang 等（2022）運(yùn)用預(yù)測(cè)模型對(duì)中國(guó)交通運(yùn)輸行業(yè)的能源消耗和排放需求進(jìn)行了預(yù)測(cè)，然后采用情景分析的方法，對(duì)2020—2060 年交通運(yùn)輸領(lǐng)域的總運(yùn)輸需求進(jìn)行了分析，并定量模擬了不同情景下不同政策措施的減排效果；朱長(zhǎng)征等（2022）利用嶺回歸構(gòu)建碳排放預(yù)測(cè)模型，并預(yù)測(cè)5 種發(fā)展情景下交通運(yùn)輸業(yè)碳達(dá)峰情況。（3）地區(qū)層面碳排放核算預(yù)測(cè)及減排路徑研究。例如王勇等（2019）基于蒙特卡洛模擬對(duì)2017—2030 年的五大交通運(yùn)輸方式碳排放的年平均變化率進(jìn)行動(dòng)態(tài)情景分析；胡曉偉等（2021）則利用系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方法建立城市交通減排治理決策模型，以哈爾濱市為例進(jìn)行策略仿真，模擬不同交通減排治理策略實(shí)施效果；黃瑩等（2019）和方涵瀟等（2023）基于LEAP 模型分別對(duì)廣州市交通運(yùn)輸綠色低碳路徑和湖南省交通碳達(dá)峰路徑進(jìn)行研究。

以上研究基于不同的方法對(duì)國(guó)家或地區(qū)層面交通運(yùn)輸碳排放預(yù)測(cè)及減排路徑進(jìn)行研究，但是現(xiàn)有研究較少聚焦在市級(jí)層面，且已有的研究多基于系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)、LEAP 等方法，這些方法更注重全行業(yè)及經(jīng)濟(jì)等宏觀層面，而針對(duì)交通運(yùn)輸行業(yè)的分類不夠詳細(xì)，交通運(yùn)輸數(shù)據(jù)來源更不夠豐富。因此，本研究基于課題組自主研發(fā)的交通運(yùn)輸與經(jīng)濟(jì)、能源、環(huán)境仿真集成模型，基于交通統(tǒng)計(jì)及調(diào)研數(shù)據(jù)，設(shè)置了不同的情景預(yù)測(cè)交通運(yùn)輸領(lǐng)域碳排放達(dá)峰時(shí)間和峰值，并測(cè)算了不同減排措施的貢獻(xiàn)度，以期識(shí)別出重要的交通運(yùn)輸綠色低碳減排措施，為制定行之有效的交通運(yùn)輸綠色低碳政策提供依據(jù)。

1 研究方法及數(shù)據(jù)

1.1 研究范圍

本研究中，長(zhǎng)沙市交通運(yùn)輸領(lǐng)域碳排放核算邊界范圍僅包括交通運(yùn)輸工具，不包括交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)運(yùn)營(yíng)的碳排放。

1.2 長(zhǎng)沙市交通運(yùn)輸與經(jīng)濟(jì)、能源、環(huán)境仿真集成模型

（1）碳排放影響因素

交通運(yùn)輸碳排放的主要影響因素大致可以歸為需求因素、結(jié)構(gòu)因素和技術(shù)因素，具體包括了GDP、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、城鎮(zhèn)化進(jìn)程、人口、收入水平等宏觀經(jīng)濟(jì)需求因素，貨運(yùn)種類、公交出行分擔(dān)率、出行方式等結(jié)構(gòu)因素。

（2）客貨運(yùn)需求預(yù)測(cè)方法

本研究在中國(guó)交通運(yùn)輸能耗與排放需求預(yù)測(cè)模型基礎(chǔ)上，開發(fā)構(gòu)建以長(zhǎng)沙市交通運(yùn)輸領(lǐng)域碳排放需求預(yù)測(cè)模型，預(yù)測(cè)未來長(zhǎng)沙市交通運(yùn)輸能耗和碳排放需求。長(zhǎng)沙市交通運(yùn)輸碳排放量核算時(shí)采用基于周轉(zhuǎn)量和基于保有量法相結(jié)合的方法。

2 客貨運(yùn)需求預(yù)測(cè)結(jié)果及分析

2.1 貨運(yùn)需求預(yù)測(cè)結(jié)果

結(jié)果顯示，未來長(zhǎng)沙貨運(yùn)需求將轉(zhuǎn)向平穩(wěn)增長(zhǎng)。目前，長(zhǎng)沙經(jīng)濟(jì)將轉(zhuǎn)向高質(zhì)量發(fā)展階段，2030 年以前，隨著供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革進(jìn)一步深化，貨運(yùn)需求增速將有所下降，但仍保持中速增長(zhǎng)；2030 年后，長(zhǎng)沙市貨運(yùn)需求增速會(huì)進(jìn)一步下降，2035 年貨運(yùn)量約為75204.64 萬噸。

從未來貨運(yùn)結(jié)構(gòu)來看，隨著運(yùn)輸結(jié)構(gòu)調(diào)整及低碳相關(guān)政策的實(shí)施，未來長(zhǎng)沙中長(zhǎng)途貨運(yùn)需求由公路逐步向鐵路轉(zhuǎn)移，鐵路貨運(yùn)量占比將有所增長(zhǎng)，公路貨運(yùn)量占比將有所下降，但是未來長(zhǎng)沙公路運(yùn)輸總量仍將保持較快增長(zhǎng)，特別是小型化、多批次、時(shí)效性、高附加值和中短距離的貨運(yùn)需求將呈現(xiàn)大幅度增長(zhǎng)。

2.2 客運(yùn)需求預(yù)測(cè)結(jié)果

預(yù)測(cè)結(jié)果顯示，長(zhǎng)沙城際旅客運(yùn)輸需求總量增速將穩(wěn)步減緩。到2025 年，城際旅客運(yùn)輸量達(dá)到16880.84 萬人次。隨著人均客運(yùn)需求“天花板”等因素影響，長(zhǎng)沙客運(yùn)需求增長(zhǎng)率將有所下降，2035 年城際旅客周轉(zhuǎn)量為29736.32 萬人。

未來中長(zhǎng)期，長(zhǎng)沙營(yíng)運(yùn)公路客運(yùn)將持續(xù)受到高鐵、民航等沖擊，加之自身服務(wù)水平限值，未來客運(yùn)量將持續(xù)下降；隨著高鐵網(wǎng)絡(luò)的進(jìn)一步完善和多樣化、高端化的服務(wù)，鐵路旅客周轉(zhuǎn)量穩(wěn)步增長(zhǎng)；民航作為速度最快、服務(wù)水平最高的運(yùn)輸方式，仍將是長(zhǎng)途客運(yùn)的重要選擇，未來長(zhǎng)沙民航運(yùn)輸量將保持較長(zhǎng)時(shí)期穩(wěn)步增長(zhǎng)，民航客運(yùn)周轉(zhuǎn)量占長(zhǎng)沙市城際客運(yùn)周轉(zhuǎn)量比例穩(wěn)步增長(zhǎng)。

3 交通運(yùn)輸領(lǐng)域碳預(yù)測(cè)

3.1 情景設(shè)置

本研究將設(shè)置三種發(fā)展情景。（1）基準(zhǔn)情景：交通運(yùn)輸結(jié)構(gòu)優(yōu)化、運(yùn)輸裝備能效提升、新能源車推廣等參數(shù)按照目前碳達(dá)峰政策文件目標(biāo)要求進(jìn)行設(shè)置；（2）低碳發(fā)展情景：長(zhǎng)沙交通運(yùn)輸行業(yè)將實(shí)施嚴(yán)格的綠色交通發(fā)展政策，積極推進(jìn)交通運(yùn)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，不斷強(qiáng)化綜合交通運(yùn)輸樞紐銜接協(xié)調(diào)，推進(jìn)智能交通建設(shè)，優(yōu)化運(yùn)輸結(jié)構(gòu)，新能源車輛的滲透率大幅提升；（3）強(qiáng)化低碳情景：長(zhǎng)沙交通運(yùn)輸領(lǐng)域?qū)?shí)施極為嚴(yán)格的低碳交通發(fā)展政策，交通基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)布局將持續(xù)優(yōu)化、新能源載運(yùn)工具大規(guī)模普及、鐵路承擔(dān)絕大部分大宗貨物的運(yùn)輸、交通運(yùn)輸技術(shù)進(jìn)步應(yīng)用于交通行業(yè)的各個(gè)方面。

3.2 交通運(yùn)輸碳排放預(yù)測(cè)結(jié)果分析

3.2.1 基準(zhǔn)情景

基準(zhǔn)情景下，長(zhǎng)沙市交通運(yùn)輸領(lǐng)域碳排放總量2035 年左右達(dá)峰，碳排放量達(dá)到1020.9 萬噸，其中公路水路交通運(yùn)輸行業(yè)（私家車除外）和私人乘用車碳排放量分別達(dá)到530.88 萬噸和490.02 萬噸，占比分別達(dá)到52.53%和47.47%。私人乘用車碳排放量呈穩(wěn)步增長(zhǎng)趨勢(shì)，隨著長(zhǎng)沙市私人乘用車新能源車占比穩(wěn)步增長(zhǎng)，長(zhǎng)沙市私家車碳排放量2035 年將達(dá)到峰值，隨后保持穩(wěn)步下降趨勢(shì)。營(yíng)運(yùn)性公路運(yùn)輸（營(yíng)運(yùn)性貨運(yùn)和營(yíng)運(yùn)性客運(yùn)）是長(zhǎng)沙最主要的碳排放源。在基準(zhǔn)情景下，營(yíng)運(yùn)性公路運(yùn)輸二氧化碳排放將持續(xù)增加，2035 年達(dá)到495.22 萬噸，占比達(dá)到48.52%；水路運(yùn)輸碳排放量占比較小，且上升幅度不大；城市客運(yùn)碳排放（不包含私家車）由于已達(dá)到峰值，且隨著新能源車在城市公交、巡游出租車和網(wǎng)約出租車中的大幅應(yīng)用，城市客運(yùn)碳排放量穩(wěn)步下降，2035 年達(dá)到31.01 萬噸左右。

3.2.2 交通低碳發(fā)展情景

低碳發(fā)展情景下，長(zhǎng)沙市交通運(yùn)輸領(lǐng)域碳排放總量2032 年左右達(dá)峰，碳排放量達(dá)到909 萬噸，其中公路水路交通運(yùn)輸行業(yè)（私家車除外）和私人乘用車碳排放量分別達(dá)到463.44 萬噸和445.56 萬噸，占比分別達(dá)到51%和49.%。長(zhǎng)沙市私家車碳排放量將于2032 年達(dá)到峰值，隨后保持穩(wěn)步下降趨勢(shì)。公路運(yùn)輸依舊是最主要的碳排放運(yùn)輸方式，隨著新能源城市公交車輛、出租車和城市配送車輛占比穩(wěn)步上漲，長(zhǎng)沙市“公轉(zhuǎn)鐵”“公轉(zhuǎn)水”等運(yùn)輸結(jié)構(gòu)優(yōu)化政策的實(shí)施、貨車節(jié)油減排技術(shù)的應(yīng)用等，營(yíng)運(yùn)性公路運(yùn)輸碳排放增幅穩(wěn)步下降。2030 和2035 年?duì)I運(yùn)性公路運(yùn)輸碳排放量為425.75 萬噸和443.72 萬噸，相比于基準(zhǔn)情景分別下降9.16%和10.4%。得益于新能源公交車、出租車的快速普及，特別是純電動(dòng)公交車和新能源網(wǎng)約出租車的大幅應(yīng)用，城市客運(yùn)碳排放量大幅下降，2035 年達(dá)到11.52 萬噸，較基準(zhǔn)情景下降約62.85%。

到2035 年，運(yùn)輸結(jié)構(gòu)調(diào)整、能效提升、新能源應(yīng)用三類措施的減排效果相比于基準(zhǔn)情景，分別能夠貢獻(xiàn)29.89 萬噸、16.71 萬噸、24.61 萬噸的減排量，減排貢獻(xiàn)占比分別為42%，23.5%，34.6%，能效提升和新能源應(yīng)用的貢獻(xiàn)率穩(wěn)步上升。

3.2.3 交通強(qiáng)化低碳發(fā)展情景

強(qiáng)化低碳發(fā)展情景下，長(zhǎng)沙市交通運(yùn)輸領(lǐng)域碳排放總量2030 年左右達(dá)峰，碳排放量達(dá)到854.23 萬噸，其中公路水路交通運(yùn)輸行業(yè)（私家車除外）和私人乘用車碳排放量分別達(dá)到425.42 萬和428.81 萬噸，占比分別達(dá)到49.8%和50.2%?！肮D(zhuǎn)鐵”運(yùn)輸結(jié)構(gòu)優(yōu)化政策力度將進(jìn)一步加大，清潔能源車輛、電動(dòng)車輛、貨車節(jié)油減排技術(shù)推廣速度進(jìn)一步加快，營(yíng)運(yùn)性公路運(yùn)輸二氧化碳排放量增速將穩(wěn)步下降，2035 年達(dá)到397.48 萬噸CO2，私人乘用車新能源占比穩(wěn)步上升，2035 年私家車碳排放量為352 萬噸。強(qiáng)化低碳情景下，隨著新能源車公交、出租的大幅推廣應(yīng)用，特別是2035 年城市公交和網(wǎng)約出租車中新能源車占比分別達(dá)到100%，城市客運(yùn)碳排放量大幅下降，2035 年達(dá)到2.5 萬噸CO2。

到2035 年，運(yùn)輸結(jié)構(gòu)調(diào)整政策減排效果減弱，能效提升和新能源應(yīng)用減排效果逐步增長(zhǎng)，相比于基準(zhǔn)情景，分別能夠貢獻(xiàn)68.83 萬噸、26.18 萬噸、31.56 萬噸的減排量，減排貢獻(xiàn)占比分別為54.4%、20.7%、24.9%。

4 結(jié)語

本研究構(gòu)建了基于長(zhǎng)沙市交通運(yùn)輸與經(jīng)濟(jì)、能源、環(huán)境仿真集成模型，并通過設(shè)置基準(zhǔn)情景、低碳情景和強(qiáng)化低碳情景，對(duì)長(zhǎng)沙市2021—2035 年交通運(yùn)輸領(lǐng)域碳排放的趨勢(shì)進(jìn)行了預(yù)測(cè)。結(jié)果顯示，基準(zhǔn)情景、低碳發(fā)展情景、強(qiáng)化低碳情景三種發(fā)展情景下，長(zhǎng)沙交通運(yùn)輸碳排放預(yù)計(jì)于2035 年、2032 年和2030 年達(dá)峰，峰值分別為1020.90 萬噸、909 萬噸和854.23 萬噸。本研究進(jìn)一步定量模擬了三種情景下運(yùn)輸結(jié)構(gòu)調(diào)整、能效提升、新能源應(yīng)用三類措施的減排效果，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，到2035 年，運(yùn)輸結(jié)構(gòu)調(diào)整的減排貢獻(xiàn)最大，其次是新能源推廣與應(yīng)用。

基于以上研究結(jié)果，長(zhǎng)沙市交通運(yùn)輸領(lǐng)域未來的減排重點(diǎn)為推動(dòng)運(yùn)輸結(jié)構(gòu)調(diào)整、降低公路領(lǐng)域碳排放及推動(dòng)新能源汽車的推廣應(yīng)用，從而降低貨車及私家車的碳排放。