航班旅客的二氧化碳补偿算法研究

2010-11-27赵文智杨卫卫

中国民航大学学报 2010年1期

关键词：分摊计算方法油耗

赵文智，杨卫卫

（中国民航大学经济与管理学院，天津 300300）

在环保成为普遍关注的问题之际，航空运输的发动机废气排放问题，也成为焦点之一。国际上有些国家开始实施自愿碳补偿计划，或称为碳中和计划，即通过计算航空旅客在航程中所排放的二氧化碳数量，收取或提取部分费用，用于补偿改善环境的开销。

国外有些组织与航空公司，按照平均里程设计了计算算法，称碳计算器，可由旅客自己计算该付出的费用是多少。这种算法对于旅客是否掌握飞机油耗数据及构成，是值得研究的。实际上本文认为，按照实际航班运行的旅客消耗来计算二氧化碳排放更加合理。

本研究认为，计算碳排放的分摊问题，可能会有几个数据可以采取。至于哪个更合适，希望通过设计算法来说明。在此设计了计算方法，进行了程序设计，以便适应更多的机型与航班情况。

1 飞机碳排放计算方法

要计算碳排放，必须首先知道燃油消耗，而此信息与飞机的机型、飞机的载运率与航程等多个技术信息有关。

1.1 飞机的燃油消耗计算

燃油消耗是一个确定的数据[1]，不是一个概率数据，可从飞机瞬时显示与记录中得到比较精确详细的信息，但其技术特性比较强，从记录到数据的转换需要特殊的设备，因此一般计算以平均消耗即可，它与飞机速度与高度、载量、气压、气温、风向等航班运行条件有关。本文计算方法仅以设定的计算情况为主，在其它条件下的计算乘以一个换算系数即可。在此的计算因为只考虑重量，不失一般性，假设旅客和货邮信息都只考虑重量。

以当前国内使用最多的机型之一，A320-200飞机[2-4]为例进行讨论。

最大起飞重量 MTOW：73500 kg；使用空重OEW：41640 kg，包括飞机结构重量，机组重量，工具重量，润滑油重量等；最大无油重量MOEW：60500 kg，包括飞机饮食等。为使用空重加业载数量；最大燃油重量MF：19100 kg；最大业载燃油重量MFPL：13160 kg；最大业载重量 MPLD：32760 kg；最大着陆重量MLDW：64500 kg；长航程巡航速度：841 km/h（11200 m）；以最大航速在9000 m高度油耗[3]：δt1=3100 kg/h=51.6 kg/min（ kg/m）；长航程航速在 11200 m：δt2=2100 kg/h=35 kg/min；最大正常飞行速度：667 km/h；最大座位数：179个；最大载重航程：R1=4480 km（无余油）；最大油航程：R2=6930 km（无余油）.

另外，根据统计资料[1]，飞机平均小时油耗：δtj=2616 kg/h，平均吨公里油耗：δkj=0.336 kg/tkm。统计资料是对应全国总平均情况，载运率不是对应最大业载的，应为平均业载。

1.2 燃油消耗的分摊算法

假设飞机在国内飞行，一般平均航程为t=2 h（轮档时间），平均速度为v=667 km/h，航程r=2×667=1334 km。

1）最大业载油耗δtMLD1

此时其业载为：13160 kg

一般运输中，平均每位旅客的计算重量为90 kg。则每位旅客油耗补偿方案如下：

方案一：按照每公斤业载分摊

方案二：按照飞机总重量分摊

由式（6）说明，飞机的所有油耗，都由飞机上所有的旅客共同负担；货物按照重量也折算到货主一方。飞机的总重量除了旅客自己的体重与行李外，还包括机组重量、机上供应品、飞机油重、飞机结构重量等，这些重量都需要消耗燃油。

由式（7）说明，飞机的旅客只负担自己体重和行李的重量所对应消耗的那部分燃油，从而对应一份碳补偿。从（6）式和式（7）比较可知，二者的费用数量相差5.6倍。

2）按照统计数据计算

最大业载是飞机装满业载时所对应的情况，包括旅客与货物，此时载运率为100%。而在一般飞机运行中，飞机的载运率（包括客与货），约在65%左右，则统计数据即是对应的这种情况，如燃油消耗率δtj=2616kg/h，是整个行业的机型总体统计与机型计算数据。

燃油油量：δtj×2=2616× 2=5232 kg

此时业载为飞机的最大业载的65%，即

如果按业载平摊

旅客重量排放为：0.246×90=22.14 kg

若按飞机总重量平摊（含1 h余油），则飞机总重

则

旅客重量排放为0.074×90=6.66 kg

不同分摊方式比较：用式（9）的结果比式（11）的结果，为3.3倍。

此时有二个选择，即让旅客付费对应的是（9）式还是（11）式，二者差别为3.3倍。

从式（7）和（11）可见，两者的区别已经不大，旅客所分担的燃油消耗量约为6 kg。

3）其他情况

飞机航程的计时问题，当飞机发生延误时，比如飞机在地面等待0.6 h（36 min），在地面油耗约是飞机在空中油耗的1/4。若在空中等待0.5 h，其油耗约是正常飞行的1/2，需要考虑飞机时间变量的影响。

1.3 燃料排放量与补偿费数量

根据统计资料，航空发动机每消耗1 kg燃油，排放 CO23.16～3.19 kg；NOx2.112 kg；SO20.00098 kg；CO 0.00056 kg。

治理费补偿费数量按当年比例，进行折算即可。

1.4 讨论

飞机客座率的高低，反映了一个航空公司的管理水平和经营效率。管理好的航空公司，浪费少、消耗少、成本低、效率高，这与废气排放紧密关联，而飞机的发动机废气排放与治理，应该是个综合问题，需要各方面承担相关的义务。旅客应该承担所对应的那部分，其数量多少，应有所选择与标示。在自愿收费基础上，有的航空公司考虑按照旅客及行李的重量收取环境治理费，也是有道理的；在必须收费机制下，公平合理计算补偿数量，可以使有关各方顺利接受。

一般的收费政策，应该做到适当与合理。航空公司作为运输服务的提供方，应鼓励旅客选择本航班，而不应该认为，出行选择是旅客的唯一和必须。因此在碳补偿收费原则、政策问题上应该让利于客，选择按照飞机总平均重量的分摊方法执行，即实际方案二，为式（7）或（11）的计算结果。在很多出行情况下，旅客有多个航线与航班可以选择，这一方案是最有竞争力的。

1.5 算法设计

第一步，选择输入航班号，飞机机型[2]、始发地，目的地。由此可以计算飞机机型、飞行距离、平均速度、燃料的平均消耗。

第二步，选择输入旅客人数、姓名、旅客及行李重量，由此计算按照平均总重量所分担的排放量。此时需要选择载运率，可以按照实际载运率计算。

第三步，打印输出相关信息，作为有关凭证或信息参考。

治理费用按照当年比例进行折算即可。

根据以上的计算方法，设计实现了通用计算程序，便于进行自动计算，其输入与输出形式，如图1～5所示。从其中的数据，可以比较有关算法的异同，进而制定合理的排污补偿办法与数量办法。从计算结果可以看出，按照飞机的业载让旅客分摊排污治理费用，与按照飞机的总重让旅客分摊排污治理费用相比，差别较大；同样的思想，按照统计数据计算，与实际计算相比，也有较大的区别，差别在10%以上。

图1 航班二氧化碳排放数量的计算方法（A320）Fig.1 Algorithm of CO2compensation for flight（A320）

2 结语

飞机的污染排放与治理，是个综合问题，需要各方面承担。旅客应该承担所对应的那部分，其数量多少，应该有所明示。从上可见，二氧化碳排放数量与飞机机型，以及业载的多少有关，是一个变动的数据，不同的补偿方案，需要补偿的数量有较大的不同，有的航空公司考虑按照旅客及其行李的总重量收费，也是很有道理的。以上所提出的二氧化碳排放数量的计算方法，有两个独立设计与创新特性：①表现在按照业载重量进行分摊；②表现在按照机型和座位总数分摊，考虑了载运率因素，体现了与航空公司管理水平挂钩，公司本身也应该承担一部分，这对于技术进步有推动作用。随着航班排放收费问题的出现，可能会产生一些新的航班运行方式，飞机越大，旅客分摊越少，平均付费越低。