基于情景分析的湖北省交通碳排放预测研究

　　摘要：交通运输作为化石燃料消耗较高的行业,其CO2的排放逐渐得到人们的重视。以湖北省骨干公路网为研究对象,在回顾分析湖北省交通发展历史的基础上,构建了“开放的湖北省”、“发展相对滞后的湖北省”和“侧重环境保护的湖北省”3个情景,采用CO2排放总量和交通CO2排放强度2项指标对不同发展模式进行预测和比较,根据预测结果对湖北省公路交通发展提出合理化建议。分析结果表明,情景3是理想化的发展模式,但这种模式伴随的是经济发展缓慢、经济总量减少,因此减少机动车油耗与尾气排放、推广天然气和生物燃料的使用、完善公共交通体系是实现交通运输与环境保护协调发展的有效措施。

　　关键词：情景分析；低碳交通；交通CO2排放强度

　　联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)第4次评估报告表明,未来100年全球地表温度可能会升高1.6～6.4℃,这种变暖主要是由大气中CO2浓度不断增加导致的。美国能源部二氧化碳信息分析中心(CDIAC)的数据显示,大气中CO2从1850年到2004年增长了约35%(体积分数)。而其中化石燃料燃烧所导致的CO2排放在2004年占总碳排放约95.3%(不包括森林采伐及生物量减少所造成的CO2增加)。交通运输作为化石燃料消耗较高的行业,其CO2的排放亦受到人们的广泛关注。根据IPCC的报告,全球温室气体排放中,城市交通运输部门是仅次于能源供应和工业生产的第三大排放部门。

　　截止2009年底,我国机动车保有量已超过1.86亿辆,与2008年相比增长9.83%,预计仍将保持高速增长的势头。随着运输需求与机动车保有量的快速增长,交通能耗和CO2排放量也必将快速增长。

　　据统计,2006年我国仅公、水路运输能耗之和就占到总能耗的7.6%,与2000年相比,公路运输能耗年均增长率达到10.8%。在全球能源日益紧缺、气候变化日渐显著的背景下,尤其是2009年我国提出到2020年单位国内生产总值CO2排放比2005年下降40%～45%的战略目标,我国交通运输所面临的能源挑战将日益严峻。因此,迫切需要寻找一条低碳排放的交通发展模式,也非常有必要探讨建立一套针对交通规划的碳排放预测和评价方法,以促进低碳交通的发展。

　　本研究以湖北省长江中游地区为例,具有“九省通衢”的区位优势,其公路交通在全国运输网络中占有重要的地位。随着人民生活水平的提高,公路基础设施建设的加快和公路里程的增加推动了湖北省运输工具数量的快速增长。根据湖北省统计资料,湖北省民用汽车保有量从2002年的61.15万辆增加到2008年的136.86万辆,增长了1.24倍。同时,公路运输承担的客、货运周转量近几年来也呈现持续增长趋势。从2001—2006年,客运周转量增长了27.7%,货运周转量则增长了18.5%。

　　随着《湖北省骨架公路网规划(2002—2020)》的颁布,区域公路交通量必将迅速增长,由此带来的温室气体排放也将给湖北省造成较大压力。因此,2007年在世界银行资助下,湖北省交通厅开展了“湖北省骨架公路网规划(2002—2020)战略环境评价”研究。我国的《规划环境影响评价技术导则》和世界银行环境专家都要求将气候变化因素融入该战略环境评价的工作过程,分析和评价未来湖北省交通发展的碳排放状况。笔者基于该战略环境评价的研究成果,在回顾湖北省交通发展的基础上,提出以CO2排放总量与交通CO2排放强度作为评价指标,并采用情景分析方法处理未来交通发展的不确定性和数据的可得性等问题,最终构建了一套预测湖北省骨干道路交通碳排放的计算方法。

　　1、交通碳排放评价

　　1.1指标选取

　　目前,用来衡量碳排放的指标有CO2排放总量、GDP碳排放强度、人均碳排放、碳排放密度和单位里程碳排放等,其中用得最多的是GDP碳排放强度。我国政府2009年在宣布控制温室气体排放的行动目标时,就使用了GDP碳排放强度这个概念,它是指一国或地区在一定时期内单位GDP的CO2排放量。GDP碳排放强度在衡量一个国家能源利用效率改进和减缓CO2排放效果方面是一个较好的综合性指标,但是在具体到某一行业时,如占CO2排放总量比例较大的交通运输行业,该指标就显得过于宏观。

　　本研究在比较数据的可得性与表达效果之后,选择了直观的指标———CO2排放总量,同时定义了用来衡量交通运输行业碳排放的指标———交通CO2排放强度。

　　(1)CO2排放总量。CO2排放总量是表示交通运输的碳排放水平最为直接的指标,是以交通运输对温室气体总量的贡献来衡量人类活动对环境产生的影响,可以便于衡量交通运输行业碳排放占全社会碳排放的比例。

　　(2)交通CO2排放强度。公路交通运输工具主要可以分为客运和货运,而客运周转量和货运周转量是衡量交通运输能力的重要指标。油耗与客、货运周转量的比值,可以分别作为衡量公路交通客、货运能源利用水平的经济指标。由于机动车燃油消耗量和CO2排放量有着直接的对应关系,因此本研究提出用交通运输中CO2的排放总量与客、货运周转量的比值来计算交通CO2排放强度。该指标可以显示在一定条件下政策控制与技术改进中哪种因素对CO2的排放影响更大,从而有针对性地采取控制和管理措施。该指标越低,表明燃油的利用效率与经济性越高。

　　值得一提的是,本研究在计算交通CO2排放强度时,是从经济发展水平和燃油经济性角度出发,仅考虑燃油结构与燃油利用水平,并未考虑其他经济因素和突发事件对该指标的影响。另外,该指标仅考虑交通运输的能源消耗环节,并未考虑燃油链中其他环节CO2的排放。

　　1.2计算方法

　　《2006年IPCC国家温室气体清单指南》提供了2种用于温室气体排放计算的方法:(1)根据国家区域范围内交通燃料销售数据乘以燃料碳排放系数计算得到,称为“自上而下”的方法;(2)根据各种交通方式行车里程乘以每公里燃料消费量得到燃料消费总量,然后乘以燃料碳排放系数计算得到碳排放量,称为“自下而上”的方法。

　　本研究计算的是湖北省骨干交通的日均碳排放量,而第1种方法适用于长时间尺度的碳排放量计算,在计算日均排放时误差较大,因此采用了第2种方法。另外,车辆类型主要采用占湖北省车型比例较大的汽油车和柴油车。

　　CO2排放总量采用式(1)计算。T=Σni=110-11miELiρ(1)式中:T为CO2排放总量,t;n为车辆类型数;mi为第i类车的日行驶里程,km;E为车辆CO2的排放因子,g/kg,汽油车为3070.0g/kg,柴油车为3186.3g/kg;Li为第i类车的百公里汽油消耗量,10-2L/km;ρ为燃油密度,kg/m3,汽油密度为725kg/m3(以93#汽油计),柴油密度为835kg/m3(以0#柴油计)。

　　公路交通运输CO2排放强度采用式(2)、式(3)进行计算。Df=TfMf=Σni=110-11miELiρMf(2)Dp=TpMp=Σni=110-11miELiρMp(3)式中:Df为汽油车或柴油车货运交通(以每吨货物计)的CO2排放强度,t/km;Dp为汽油车或柴油车客运交通(以人计)的CO2排放强度,t/km;Tf为汽油车或柴油车客运的CO2排放总量,t;Mf为汽油车或柴油车货运周转量,t·km;Tp为汽油车或柴油车货运的CO2排放总量,t;Mp为汽油车或柴油车客运周转量,人·km。

　　1.3碳排放分析

　　1.3.1情景描述

　　路网规划的实施为公路交通的发展带来极大的不确定性,利用情景分析对公路网产生的复杂、不确定的环境影响进行预测、评价,具有一定的优势。本研究采用情景分析方法考察不同假设条件下CO2排放的变化,同时通过研究寻找影响CO2排放变化的主要因素,以助于提出相应的减缓对策。研究中设定了3种情景,情景的设计基于不同发展模式下湖北省公路交通需求量变化和环境保护工作的开展。

　　情景具体描述如下:

　　(1)开放的湖北省:该情景中湖北省经济高速发展,各种交通运输方式都有较快发展。但与此同时,环境保护相对滞后,交通方面与资源节约和环境保护相关的政策、法规相对缺乏。该情景下机动车油耗维持现状。

　　(2)发展相对滞后的湖北省:该情景中湖北省对外开放总体水平不高,经济发展缓慢。机动车的数量增长缓慢,公路客、货运输总量的增长速度相对较低。同时,有关资源节约和环境保护的政策、法规比较缺乏。该情景下机动车油耗高于现状。