價格調(diào)控策略對城市道路交通減污降碳協(xié)同增效影響研究

賈書偉　高宇陽　郭鈺瑩　馬浩毅　李堯

摘要：在碳達(dá)峰目標(biāo)導(dǎo)向下，城市道路交通減污降碳的協(xié)同增效策略研究已成為國家的緊迫任務(wù)。文章引入價格調(diào)控型策略，構(gòu)建道路交通減污降碳的系統(tǒng)動力學(xué)模型。通過動態(tài)仿真，揭示中長期隱藏的負(fù)效應(yīng)，發(fā)現(xiàn)：機(jī)動車污染收費(fèi)通過三個途徑（降低機(jī)動車出行吸引度、抑制機(jī)動車增長吸引度、增加公共交通的投資）來實現(xiàn)減污降碳目的；罰款和補(bǔ)貼政策分別通過降低機(jī)動車非法出行量和提升公共交通供給水平來促進(jìn)道路交通減污降碳的治理；疊加效應(yīng)將引發(fā)一系列副作用：加劇交通擁堵程度、抑制機(jī)動車減污和降碳的協(xié)同治理、增加健康風(fēng)險及安全隱患。

關(guān)鍵詞：減污降碳；系統(tǒng)動力學(xué)；協(xié)同增效；價格調(diào)控；疊加效應(yīng)

中圖分類號：X22 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

前言

有研究表明：公路運(yùn)輸約占全球二氧化碳排放總量的18%?！吨袊苿釉喘h(huán)境管理年報2023》顯示：2022年，機(jī)動車CO、HC、NOx及顆粒物PM排放量分別為743.0萬噸、191.2萬噸、526.7萬噸、5.3萬噸。因此，城市道路交通污染物與二氧化碳減排（簡稱“減污降碳”）的協(xié)同控制已成為中國的緊迫任務(wù)。

20世紀(jì)初，英國采用交通擁堵收費(fèi)政策來評估倫敦市CO2、NOx、顆粒物PM10的減排力度，隨后，該政策不斷被改進(jìn)。例如，采用激勵措施能夠影響公交車駕駛員行為，降低交通污染物與CO：排放量。在國內(nèi)，生態(tài)環(huán)境部環(huán)境與經(jīng)濟(jì)研究中心的研究團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)：強(qiáng)化低碳情景能夠在一定程度上推進(jìn)CO2達(dá)峰的進(jìn)程，這為協(xié)同模式的設(shè)計提供了理論依據(jù)。另外，國內(nèi)研究者們也探討了空氣污染的危害性，如空氣污染導(dǎo)致的人口遷移和過早死亡，研究者們還從碳排放影響因素分解、減污降碳協(xié)同增效的組合策略等視角深入探究了污染治理策略。

綜上可知CO2與污染物的減排需要協(xié)同控制，為此，文章遵循政策協(xié)同、治理路徑協(xié)同、對象協(xié)同的原則，構(gòu)建一種包含環(huán)境、交通、經(jīng)濟(jì)、社會、健康子系統(tǒng)的城市道路交通減污降碳系統(tǒng)動力學(xué)模型。通過動態(tài)仿真，探究減污降碳協(xié)同增效的優(yōu)化模式，助力中國交通行業(yè)“雙碳”目標(biāo)的順利實現(xiàn)。

1 城市道路交通減污降碳系統(tǒng)動力學(xué)模型的構(gòu)建

國家重點研發(fā)計劃項目首席專家杜慧濱教授及其研究團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)公路、鐵路、水路運(yùn)輸、航空等交通運(yùn)輸部門中，公路運(yùn)輸部門的CO2排放總量急劇上升，成為交通運(yùn)輸行業(yè)CO2排放最大的子部門。在城市化進(jìn)程的快速推進(jìn)及居民生活需求的不斷提升等因素疊加下，加劇了機(jī)動車保有量的攀升速度，致使CO2排放總量仍持續(xù)上升，交通污染物所帶來的挑戰(zhàn)也愈發(fā)嚴(yán)峻。因此，如何優(yōu)化減污降碳的協(xié)同增效策略，實現(xiàn)更大程度的“增效”，是一個重要而又緊迫的研究問題。

在此背景下，根據(jù)減污與降碳協(xié)同機(jī)理的分析，以北京市為例，可構(gòu)建一種城市道路交通減污降碳系統(tǒng)動力學(xué)模型，其中交通-社會-健康子系統(tǒng)模型見圖1，能源一環(huán)境子系統(tǒng)模型見圖2。

1.1 交通-社會-健康子系統(tǒng)

在交通-社會-健康子系統(tǒng)流圖中，關(guān)鍵變量包括城市GDP總量、道路生態(tài)承載力、城市道路面積、死亡人口的生命價值、機(jī)動車出行量、機(jī)動車非法出行量、健康影響指數(shù)等。

中型客車擁有量增長率=WITH LOOKUP（Time，（[（2011，-0.2）-（2030，0.1）]，（2011，0.0398），（2012，0.0075），（2013，-0.0158），（2014，-0.0104），（2015，-0.18），（2016，-0.0453），（2017，-0.0341），（2018，-0.0504），（2019，0.0159），（2020，0），（2021，0），（2022，0.00017），（2023，0.000183），（2024，0.00017），（2025，0.00017），（2026，0.000183），（2027，0.00017），（2028，0.00017），（2029，0.000183），（2030，0.00017）））。

類似的方法可計算其它車型擁有量增長率。

1.2 能源-環(huán)境子系統(tǒng)

在能源-環(huán)境子系統(tǒng)中，減污方面的關(guān)鍵變量包括機(jī)動車CO/HC/NOx/PM污染程度、空氣污染程度等。其中，空氣污染程度由機(jī)動車CO、HC、NOx和PM污染程度共同確定；機(jī)動車CO/HC／NOx/PM污染程度則由大、中、小、微型客車CO/HC/NOx/PM污染程度，以及重、中、輕、微型貨車CO/HC/NOx／PM污染程度共同確定。進(jìn)而得到：中型客車CO污染程度。

同樣的方法，可計算其它七類車型的CO、HC、NOx和PM污染程度。

降碳和節(jié)能方面的關(guān)鍵變量包括大／中／?。⑿涂蛙嘋O2排放量、重／中／輕／微型貨車CO2排放量、機(jī)動車CO2排放總量、大／中／小／微型客車能源消耗總量、重／中／輕／微型貨車能源消耗總量等。其中，機(jī)動車CO2排放總量由8種車型的CO2排放量共同決定；載客（載貨）汽車能源消耗總量的確定方法與之類似。

2 城市道路交通減污降碳協(xié)同增效模式的優(yōu)選

2.1 情景方案的設(shè)計

2.2 城市道路交通減污降碳協(xié)同模式的三重對比

2.2.1 縱向?qū)Ρ确治?/p>

縱向分析分三個環(huán)節(jié)，分別為：

方案1→方案4→方案7、方案2→方案5→方案8、方案3→方案6→方案9。

將機(jī)動車污染收費(fèi)、罰款和補(bǔ)貼的不同作用方式分為低、中、高三種情景，分別記為AL，AM，AH，PL，PM，PH和SL，SM，SH。結(jié)合先前研究（文獻(xiàn)[7]），得到以下取值：

不同方案的仿真對比如圖3所示，詳細(xì)結(jié)果見矩陣M，矩陣M分為A、B、C、D四部分，分別代表空氣污染程度、機(jī)動車CO，排放總量、機(jī)動車非法出行量和死亡人口的生命價值在仿真末期的取信。

在減污方面：方案1→方案4→方案7中，從方案1至方案7，空氣污染程度由0.36488下降至0.31505，大約下降了13.66%；方案2→方案5→方案8中，從方案2至方案8，空氣污染程度由0.3648下降至0.31494，大約下降了13.67%；方案3→方案6→方案9中，從方案3至方案9，空氣污染程度由0.36462下降至0.31491，大約下降了13.63%。（見圖3）

在降碳方面：方案7與方案1相比，機(jī)動車CO2排放總量從3.31819e+007下降至3.29708e+007，大約下降了211100噸；方案8與方案2相比，大約下降了71000噸；從方案3至方案9，機(jī)動車CO，排放總量大約下降了30500噸。

在降低死亡人口的生命價值方面：方案1→方案4→方案7中，從方案1至方案7，死亡人口的生命價值由2.73413e+012下降至1.59133e+012，大約下降了41.80%；同理，從方案2至方案8、從方案3至方案9，死亡人口的生命價值大約分別下降了49.72%、48.27%。

因此，機(jī)動車污染收費(fèi)在減污、降碳、降低死亡人口的生命價值等方面發(fā)揮了顯著的作用。

2.2.2 橫向?qū)Ρ确治?/p>

橫向分析也分三個環(huán)節(jié)，分別為：

方案1→方案2→方案3、方案4→方案5→方案6、方案7→方案8→方案9。

抑制非法出行方面：從方案1至方案3，機(jī)動車非法出行量大約下降了51.72%，同理可得，從方案4至方案6、從方案7至方案9，機(jī)動車非法出行量大約分別下降了44.65%和41.73%。

健康和社會效益方面：從方案1至方案3、方案4至方案6、7方案至方案9，死亡人口的生命價值大約分別下降了14.54%、38.17%、24.05%。這些結(jié)果說明補(bǔ)貼政策能夠在一定程度上抑制人口死亡的增長，進(jìn)而降低死亡人口的生命價值。

環(huán)境效益方面：從橫向分析來看，曲線1和曲線2的變化十分有限，說明罰補(bǔ)策略對降低空氣污染程度和CO2排放總量的作用效果并不顯著，原因可能是機(jī)動車非法出行量占比相對較小，對機(jī)動車出行總量的影響效果有限。

2.2.3 不同政策、不同作用方式間的對角線對比分析

方案1→方案5→方案9

減污層面：方案5和方案9與方案1相比，空氣污染程度大約分別下降了8.4%和13.69%。

降碳層面：方案9與方案1相比，機(jī)動車CO2排放量大約下降了241600噸。

抑制機(jī)動車非法出行層面：方案5和方案9與方案1相比，機(jī)動車非法出行量大約分別下降了32.36%和60.57%。

健康和社會效益方面：與方案1相比，方案5和方案9使死亡人口的生命價值大約分別下降27.65%和55.79%。

因此，不同政策的協(xié)同彌補(bǔ)了單一收費(fèi)政策的缺陷，將收費(fèi)與罰補(bǔ)政策相結(jié)合，能夠?qū)崿F(xiàn)增效目的。即：除了減污、降碳績效外，還能夠產(chǎn)生一定的社會和健康效益。

3 結(jié)論

為實現(xiàn)城市道路交通污染物與CO2減排的協(xié)同增效目標(biāo)，文章引入價格調(diào)控型策略，通過機(jī)理剖析、仿真實驗及模式優(yōu)化等環(huán)節(jié)，發(fā)現(xiàn)以下主要結(jié)論：價格調(diào)控型策略的協(xié)同模式能夠顯著降低機(jī)動車污染物與二氧化碳排放量。疊加效應(yīng)加速了機(jī)動車保有量的持續(xù)攀升，將引發(fā)一系列副作用：交通擁堵和停車位困境進(jìn)一步加劇，機(jī)動車污染物和CO2排放總量持續(xù)增長，健康風(fēng)險、安全隱患及事故率有增無減。載客和載貨汽車在保有量增長、污染物與CO2排放因子方面均存在較大差異。不同車型CO2排放因子居前三位的是重型貨車、大型客車和中型貨車；不同車型車均年P(guān)M排量較大的是重型貨車（-0.0388噸／輛*年）、大型客車（-0.0384噸／輛*年）和中型貨車（-0.0199噸／輛*年）。