交通碳排放統(tǒng)計(jì)和計(jì)算方法探討

陳澤生,黃雅迪,張 洋

(1.中國城市規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院西部分院,重慶 401121;2.中規(guī)院(北京)規(guī)劃設(shè)計(jì)有限公司,北京 100044)

0 引言

我國的二氧化碳年排放量超過100億t,其中交通行業(yè)的排放量占比約為10%[1],居于各行業(yè)的第三位。減少交通運(yùn)輸對(duì)資源的消耗和對(duì)環(huán)境的影響,是實(shí)現(xiàn)“碳達(dá)峰,碳中和”目標(biāo)的必然要求?！吨泄仓醒雵鴦?wù)院關(guān)于完整準(zhǔn)確全面貫徹新發(fā)展理念做好碳達(dá)峰碳中和工作的意見》和《2030年前碳達(dá)峰行動(dòng)方案》也明確要求確保交通運(yùn)輸領(lǐng)域碳排放增長保持在合理區(qū)間,加快推進(jìn)低碳交通運(yùn)輸體系建設(shè)?？茖W(xué)的交通碳排放統(tǒng)計(jì)和計(jì)算方法是評(píng)估現(xiàn)狀碳排放情況、組織行動(dòng)計(jì)劃、引導(dǎo)交通領(lǐng)域定量減碳的重要基礎(chǔ)。

按照關(guān)鍵數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)來源不同,主要的交通碳排放計(jì)算方法可分為以能源消耗為核心的“自上而下法”和以出行數(shù)據(jù)為核心的“自下而上法”[2],如圖1所示。這兩種方法主要計(jì)算的是各類交通工具移動(dòng)過程中燃料燃燒帶來的碳排放量,未包含交通工具的生產(chǎn)和回收環(huán)節(jié)所產(chǎn)生的碳排放。

圖1 自上而下法(能源消耗)和自下而上法(出行數(shù)據(jù))計(jì)算原理示意圖

1 自上而下法

自上而下法的原理是以燃料消耗量乘以各類燃料碳排放因子,累加得到碳排放總量。該方法是現(xiàn)階段國際(IPCC)、國內(nèi)(生態(tài)環(huán)境部)等權(quán)威機(jī)構(gòu)計(jì)算交通碳排放的主要方法,廣泛應(yīng)用于公路、航空、水路、鐵路等交通方式的碳排放計(jì)算,其計(jì)算公式為[3]:

(1)

式中:排放——CO2的排放量;

燃料a——出行的燃料消耗量;

EFa——排放因子,理論值等于燃料含碳量乘以44/12,在計(jì)算時(shí),可使用IPCC提供的缺省值,但更準(zhǔn)確的方法是使用適合于本地的排放因子;

a——燃料類型。

在計(jì)算范圍方面,IPCC將交通業(yè)劃分為第三級(jí)指標(biāo)(1能源—1A燃料燃燒活動(dòng)—1A3運(yùn)輸),規(guī)定碳排放的計(jì)算范圍應(yīng)涵蓋公路、民航、鐵路、水路等各種運(yùn)輸方式。我國生態(tài)環(huán)境部牽頭編制的《中華人民共和國氣候變化通報(bào)》也采用了這種分類方法。然而,我國國家統(tǒng)計(jì)局的交通業(yè)統(tǒng)計(jì)范圍與IPCC存在較大差異。根據(jù)《2017國民經(jīng)濟(jì)行業(yè)分類注釋》,“交通運(yùn)輸、倉儲(chǔ)和郵政”為第一級(jí)分類。這種分類方式未剔除倉儲(chǔ)和郵政業(yè)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。此外,在道路運(yùn)輸業(yè)中,只統(tǒng)計(jì)了交通部門運(yùn)營車輛的能耗,而未統(tǒng)計(jì)社會(huì)其他部門及私人車輛的能耗,如圖2所示。

圖2 交通領(lǐng)域統(tǒng)計(jì)范圍對(duì)比圖[3-4]

按照式(1),主要的參數(shù)為燃料消耗量和排放因子。在國際上,IPCC建議采用國內(nèi)官方部門發(fā)布的燃料消耗量統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),因?yàn)檫@些數(shù)據(jù)更新相對(duì)更加及時(shí),也是大部分國際數(shù)據(jù)的來源。對(duì)于排放因子,IPCC建議采用適合于本國燃料質(zhì)量和構(gòu)成的排放因子數(shù)據(jù),其次是使用IPCC缺省因子或參考IPCC排放因子數(shù)據(jù)庫(EFDB)?！吨腥A人民共和國氣候變化通報(bào)》明確表示,計(jì)算所使用的燃料消耗量數(shù)據(jù)主要來自國家統(tǒng)計(jì)局和其他相關(guān)統(tǒng)計(jì)資料。同時(shí),還采用相關(guān)的能源生產(chǎn)和貿(mào)易數(shù)據(jù)從宏觀上相互校核。排放因子則主要來源于專項(xiàng)調(diào)研和國內(nèi)相關(guān)重大科研項(xiàng)目成果,如表1所示。

表1 自上而下法(能源消耗)數(shù)據(jù)來源總結(jié)表

2 自下而上法

自下而上法的原理是以各類交通工具移動(dòng)距離乘以單位移動(dòng)距離的二氧化碳排放因子,累加得到碳排放總量。然而,由于不同型號(hào)交通工具對(duì)應(yīng)的單位移動(dòng)距離排放因子相差很大,難以準(zhǔn)確取值,因此IPCC不建議使用基于出行數(shù)據(jù)的自下而上法來估算行業(yè)整體的碳排放,也未提供單位距離排放因子等計(jì)算參數(shù)。僅建議自下而上法用于核算甲烷、氧化亞氮等溫室氣體。但自下而上法與出行距離、出行方式、出行次數(shù)等交通指標(biāo)直接相關(guān),在小范圍計(jì)算交通碳排放時(shí)具有清晰直觀、數(shù)據(jù)易獲取等優(yōu)點(diǎn),因此被國內(nèi)外廣泛應(yīng)用于城市、片區(qū)、社區(qū)交通領(lǐng)域碳排放計(jì)算,其計(jì)算公式為:

(2)

式中:排放——CO2的排放量;

距離a——交通工具在熱穩(wěn)定引擎運(yùn)行階段行駛的距離;

Cb——啟動(dòng)階段的排放;

EFb——排放因子,與燃料類型、車型、能效、排放控制技術(shù)和行駛條件等因素相關(guān),b為車輛類型。

在計(jì)算范圍方面,自下而上法基于出行數(shù)據(jù)的原理決定了其只能計(jì)算交通工具的終端碳排放量,不能計(jì)算交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、運(yùn)營、維護(hù)階段的碳排放[5]。這一點(diǎn)在軌道交通上體現(xiàn)得尤為明顯。雖然基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的碳排放量并未被納入交通業(yè)的統(tǒng)計(jì)范圍,但在實(shí)際的規(guī)劃建設(shè)中必須加以考慮。例如,IPCC將土木工程建筑的建造過程定義為燃料、原材料的輸入和建筑物的產(chǎn)出,基于自上而下法的邏輯,能夠從輸入端計(jì)算出軌道交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)過程中的碳排放量。而基于出行數(shù)據(jù)的自下而上法只能計(jì)算出列車行駛過程的碳排放,與軌道交通系統(tǒng)實(shí)際產(chǎn)生的碳排放總量相差較大。

根據(jù)計(jì)算公式,主要的計(jì)算參數(shù)包括出行數(shù)據(jù)和排放因子。在出行數(shù)據(jù)方面,第一類數(shù)據(jù)源于各級(jí)政府發(fā)布,主要是各交通方式的客貨周轉(zhuǎn)量,官方發(fā)布的出行數(shù)據(jù)主要包括重要城市、省級(jí)以及交通運(yùn)輸部門。第二類數(shù)據(jù)來自于出行調(diào)查、手機(jī)信令、交通卡等渠道,不屬于官方發(fā)布數(shù)據(jù),這些數(shù)據(jù)的范圍可以精確到社區(qū)甚至小區(qū),也能很好地區(qū)分對(duì)外和城市交通,但準(zhǔn)確性需要預(yù)先進(jìn)行評(píng)估。在排放因子方面,主要來源為IPCC和國內(nèi)的主要研究機(jī)構(gòu)給出的參考值。

3 計(jì)算方法選擇

總的來說,自上而下法(基于能源消耗)適用于宏觀層面,而自下而上法(基于出行數(shù)據(jù))適用于微觀層面。自上而下法總量更加準(zhǔn)確,適用范圍廣,常用于地理邊界較大(如國家、區(qū)域)的行業(yè)整體碳排放計(jì)算,但其偏重于總量而未強(qiáng)調(diào)單位客貨運(yùn)或單位出行距離的碳排放,這不利于明確各交通主體的減排責(zé)任。自下而上法彌補(bǔ)了自上而下法的缺陷,與周轉(zhuǎn)量、出行距離等交通指標(biāo)直接掛鉤,有利于針對(duì)性地指導(dǎo)行業(yè)減排措施,但是總量相對(duì)不準(zhǔn)確,適用性較弱,因此常用于地理邊界較小(如城市、社區(qū))的分方式、分方法的交通碳排放計(jì)算,如下頁表2所示。

表2 碳排放計(jì)算方法優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比表

在實(shí)際計(jì)算交通碳排放時(shí),除了考慮不同方法自身的特性,還需要考慮關(guān)鍵數(shù)據(jù)的可得性和準(zhǔn)確性。在國家和省級(jí)層面,根據(jù)IPCC的建議,優(yōu)先級(jí)和權(quán)威度最高的是使用政府發(fā)布的燃料消耗量統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),采用自上而下法進(jìn)行交通碳排放的計(jì)算。在城市層面,有條件的情況下可以同時(shí)采用官方燃料消耗量數(shù)據(jù)和出行調(diào)查、手機(jī)信令、公交卡數(shù)據(jù)等非官方出行數(shù)據(jù)相互校核,有利于提高計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確度。而在社區(qū)層面,由于政府未公布社區(qū)級(jí)交通燃料消耗量數(shù)據(jù)和出行數(shù)據(jù),只能使用基于非官方數(shù)據(jù)的自下而上法來計(jì)算交通碳排放,由于此類數(shù)據(jù)來源多樣,質(zhì)量參差不齊,因此在計(jì)算前需對(duì)數(shù)據(jù)質(zhì)量進(jìn)行評(píng)估,必要時(shí)進(jìn)行校正,如下頁表3所示。

表3 國內(nèi)關(guān)鍵數(shù)據(jù)可得性及計(jì)算結(jié)果準(zhǔn)確性評(píng)估表

4 結(jié)語

交通運(yùn)輸行業(yè)是“減碳”重點(diǎn)行業(yè)之一,應(yīng)加快建立科學(xué)的交通碳排放計(jì)算體系,對(duì)實(shí)現(xiàn)“碳達(dá)峰、碳中和”目標(biāo)具有重要意義。建議進(jìn)一步明確交通行業(yè)的統(tǒng)計(jì)口徑和統(tǒng)計(jì)邊界,將社會(huì)私人車輛的數(shù)據(jù)納入交通業(yè)的統(tǒng)計(jì)范圍。建立針對(duì)不同地區(qū)、不同氣候條件下的交通碳排放因子清單,同時(shí)針對(duì)不同的運(yùn)載工具,引入一套排放因子修正系數(shù),為精準(zhǔn)計(jì)算提供支撐。明確交通碳排放的計(jì)算方式和適用條件,自上而下法總量準(zhǔn)確,自下而上法顆粒度小,應(yīng)依據(jù)行業(yè)自身特點(diǎn)開展碳排放核算方法學(xué)研究,進(jìn)一步明確不同計(jì)算方法的適用條件和計(jì)算邊界,建立一套成體系的交通碳排放計(jì)算方法論,并以規(guī)范或標(biāo)準(zhǔn)的形式推出,以推動(dòng)交通碳排放計(jì)算結(jié)果的科學(xué)化和精準(zhǔn)化。