北京铁路局运输碳排放清单及碳排放基准线浅析

2016-02-10高玉明王术尧

铁路节能环保与安全卫生 2016年3期

关键词：北京铁路局周转量基准线

高玉明，王术尧

(北京铁路局计划统计处，北京 100860)

北京铁路局运输碳排放清单及碳排放基准线浅析

高玉明，王术尧

(北京铁路局计划统计处，北京 100860)

以北京铁路局为研究对象，依据清洁发展机制(clean development mechanism，CDM))方法学和中国自愿减排方法学原理，在收集有关全国铁路运输企业节能降耗的资料与国内外碳排放相关文献的基础上，走访和调研北京铁路局所属单位，基于各耗能单位的实际情况，对北京铁路局能源消耗和二氧化碳排放进行了具体的计算分析，建立了北京铁路局碳排放清单，计算得出了碳排放基准线。

碳排放量；碳排放清单；直接碳排放；间接碳排放

1 概述

随着我国经济的快速增长，我国于2006年超越美国成为全球最大的碳排放国。中国碳排放具有总量大、增长快的特点。2013年，全球的二氧化碳排放量再创历史新高，达到361亿t左右。其中，中国排放二氧化碳100亿t，美国52亿t，欧盟28国35亿t，印度24亿t，中国的碳排放量超过美国和欧盟的总和，占世界总排放量的近3成[1]。根据《京都议定书》的相关协定及近年来的全球气候变化大会的历次谈判结果，从2013年开始的第二承诺期内，中国还不需要承担国际减排义务。但中国最近几年持续在全球碳排放量中处于第一名的位置，使得中国面临越来越多的国际压力。由于国内整体产业结构技术水平比较低、经济社会发展需求强烈、国家外交环境复杂等，中国所做出的碳减排承诺面临着巨大的压力和挑战。

“绿色铁路”是一种新型的可持续发展的交通运输理念。原中国铁道部副部长陆东福对铁路行业的节能减排曾公开表示，2012年要以50%的电气化铁路完成70%以上的运输周转量[2]。原铁道部编制、印发的《铁路“十二五”节能规划》明确指出，“十二五”时期铁路行业节能规划主要目标是：基本完善行业节能减排法规、政策和标准；建立完善行业节能监测系统；单位运输周转量综合能耗降低5%，从2010年的5.01t标准煤/百万换算t·km下降到2015年的4.76t标准煤/百万换算t·km。

本文以北京铁路局为研究对象，依据清洁发展机制(clean development mechanism，CDM))方法学和中国自愿减排方法学原理，提出北京铁路局运输碳排放计算方法，形成合理的铁路运输碳排放统计方法，并产生完善的碳排放统计清单；初步提出铁路运输碳排放指标评价分析报告，为减少碳排放和提高铁路经营效益制定相关标准提供科学依据。建立铁路单位旅客碳排放量指标，单位运输周转量碳排放量，单位牵引工作量碳排放量等指标，提出铁路运输碳排放指标分析报告。

年份数据样本量不宜小于3年，故研究年限取为2010年到2014年，重点分析研究近3年的碳排放。

2 碳排放计算方法

2.1 直接排放

化石燃料燃烧二氧化碳排放量估算如公式(1)：

式中：E——化石燃料燃烧二氧化碳排放量，tCO2；

Ai——第i种化石燃料的热量，TJ；

Fi——第i种燃料的排放因子，tCO2/TJ；

i——化石燃料类型；

I——化石燃料类型数量。

化石燃料热量的计算如公式(2)：

式中：Ai——第i种化石燃料消费量的热量，TJ；

RLi——第i钟化石燃料的消费量，固体和液体燃料 t，气体燃料万Nm3；

RZi——第i种化石燃料的平均低位热值，固体和液体燃料GJ/t，气体燃料GJ/万Nm3。

燃料二氧化碳直接排放的排放因子计算如公式(3)所示：

式中：Fi——燃料i的排放因子，tCO2/TJ；

Ci——燃料i的单位热值含碳量，tC/TJ；

αi——燃料i的碳氧化率；

ρ——二氧化碳与碳的分子量比，44/12=3.667。

2.2 间接排放

热力生产和供应企业电力消耗隐含的二氧化碳间接排放按公式(4)计算：

式中：Ed——二氧化碳排放量，tCO2；

D——电力消耗量，MW·h；

fg——电力消耗间接排放因子。该排放系数在不同的年份有所不同，每年发布。

2.3 碳排放因子的选取

2.3.1 直接排放的排放因子

根据各类能源的各个参数值依据上述计算方法计算出直接碳排放因子如表1所示。

表1 化石燃料碳排放因子

ABCDEF能源名称热值单位热值含碳量(tC/TJ)碳氧化率(%)CO2与C分子量比碳排放因子原煤19 57GJ/t26 18853 671 597tCO2/t城市煤气173 54GJ/万m313 60993 678 568tCO2/万m3柴油43 33GJ/t20 20983 673 145tCO2/t汽油44 80GJ/t18 90983 673 043tCO2/t液化气47 31GJ/t17 20983 672 924tCO2/t天然气389 31GJ/万m315 30993 6721 624tCO2/万m3

2.3.2 间接排放的排放因子

间接排放涉及到的两种能源品种的碳排放因子如前所述，外购热力按百万千焦换算成0.0341t标准煤，再按每吨标准煤产生3.14tCO2/t的二氧化碳排量计算；电力则按0.604tCO2/MW·h计算碳排放量[3-5]。

3 北京铁路局碳排放及基准线研究

3.1 碳排放分析

北京铁路局碳排放来源主要由电力、柴油、原煤、天然气等能源的消耗产生，其中由原煤、柴油、城市煤气、汽油、液化石油气和气田天然气消耗过程产生的碳排放为直接碳排放，电力和外购热力消耗过程中产生的碳排放为间接碳排放。

从近5年的全局碳排放总量来看(图1所示)，2010至2014年间，北京铁路局二氧化碳排放总量分别为445.2万t、466.4万t、513.7万t、518万t和520.8万t，碳排放总量整体变化呈现先增加后不变的趋势。可以明显看出，碳排放总水平上升趋势以2012年为界限，2012年之前碳排放水平大幅上升，2011年增幅为4.76%，2012年最大，达到10.13%，而2012年以后，碳排放总量增幅显著下降，碳排放总量趋于稳定，2012至2014年期间，北京铁路局二氧化碳排放总量年增幅仅为0.85%和0.54%，年均增长量在3～4万t左右。

图1 2010—2014年北京铁路局碳排放趋势图

根据2012-2014年的能源消耗，计算得出2012—2014年碳排放总量(如表2所示)。

表2 2012—2014年北京铁路局能源消耗碳排放清单

项目201220132014碳排放(t)占比(%)碳排放(t)占比(%)碳排放(t)占比(%)原煤65133512 6859268211 4454748110 52城市煤气4360 012980 013530 01柴油123111923 97110942621 4297549118 72汽油259010 5276630 53301860 58液化气50010 153670 157330 11天然气1182012 31327062 561463132 81小计203199339 56186814236 06170555732 75外购热力1406742 741091782 11917401 76电力296386757 7320308261 83341103365 49小计310454160 44331226063 94350277367 25合计513653510051804041005208329

图2为2010至2014年北京铁路局直接和间接碳排放趋势图，5年间由原煤、柴油、汽油、液化石油气、天然气等化石能源所贡献的直接碳排放总量每年在逐渐减少，直接碳排放占碳排放总量的比例也随之下降，由2010年的233.8万t，占比52.52%，下降至2014年的170.6万t，占比32.75%。相比而言，源自电力、热力的间接碳排放总量却每年在迅速增加，2010年间接碳排放量为211.4万t，2014年达到350.3万t，占比由47.48%增加至67.25%。2010年直接碳排放比间接碳排放多出22.4万t，随着间接碳排放的不断增加，同时直接碳排放的不断减少，2014年北京铁路局的间接碳排放比直接碳排放已高出179.7万t。两者之间的差值越来越大，一方面是由于电力资源的需求量在逐年上升，而煤炭、柴油等化石燃料呈现总体下降的趋势，另一方面也反映出铁路运输企业近几年的能源消费结构发生很大变化，随着北京铁路局电气化营业里程的不断增加，电力消耗在路局能耗总量中占比越来越大。

图2 2010-2014年北京铁路局直接、间接碳排放趋势图

根据计算得出的北京铁路局碳排放总量除以旅客发送量、运输周转量和运输营业收入，以单位发送旅客碳排放、单位运输周转量碳排放和单位运输营业收入的结果来反映路局的各种单位碳排放情况，从而确定路局的碳排放基准线。

3.2 碳排放基准线

3.2.1 单位旅客发送人数碳排放

单位旅客发送人数碳排放计算公式如下：

式中：e(CO2)——单位旅客发送人数碳排放量；

E(CO2)——碳排放总量；

N——发送旅客总人数。

2012年—2014年北京铁路局碳排放总量、发送旅客总人数、及单位发送旅客的碳排放计算结果见表3。

表3 单位旅客发送人数碳排放

年份碳排放总量(t)发送旅客总人数(万人)单位旅客发送碳排放(t/万人)2012513653521380240 22013518040424042215 52014520832926336197 8

从表3可以看出，2012年北京铁路局每发送旅客1万人，就会产生240.2 t的CO2排放，2013年比2012年减少了24.7t/万人的碳排放，同比下降10.28%，2014年比2013年减少17.7t/万人的碳排放，同比下降8.21%。

3.2.2 单位运输周转量

单位运输周转量碳排放计算[6]如公式(6)所示。

式中：e(CO2)——本年度单位运输周转量碳排放，t/万t·km；

E(CO2)——本年度碳排放总量，t；

S—— 本年度运输周转量，万t·km。

2012—2014年北京铁路局碳排放总量、运输周转量、及单位运输周转量的碳排放计算结果见表4。

表4 单位运输周转量碳排放

年份碳排放总量(t)运输周转量(万t·km)单位运输周转量碳排放(t/万t·km)20125136535327164000 1620135180404337938000 1520145208329329386000 16

从表4可知，2012年北京铁路局单位运输周转量碳排放为0.16t/万t·km，2013年减少至0.15t/万t·km，相比2013年2014年单位运输周转量碳排放基本不变，为0.16t/万t·km，年增长率6.67%。

3.2.3 单位运输营业收入碳排放

单位运输营业收入碳排放计算如公式(7)所示。

式中：e(CO2)——本年度单位运输营业收入碳排放，t/万元；

E(CO2)——本年度碳排放总量，t；

I——本年度运输营业总收入，万元。

2012年、2013年及2014年北京铁路局碳排放总量、运输营业总收入、及单位运输营业收入碳排放计算结果见表5。

表5 单位运输营业收入碳排放

年份碳排放总量(t)运输营业总收入(万元)单位运输营业收入碳排放(t/万元)2012513653547883241 072013518040453432000 972014520832951977501 00

从表5可以看出，2012年北京铁路局营业收入每增加1万元就会产生1.07t的CO2排放，2013年比2012年减少0.1t/万元，年增长率为-9.34%，2014年比2013年增加0.03t/万元，年增长率为3.09%，3年的碳排放强度均低于3t/万元(2012年华北地区碳排放强度为3～4t/万元，全国平均值约为5t/万元)。

4 结论

在收集有关全国铁路运输企业节能降耗的资料与国内外碳排放相关文献的基础上，走访和调研北京铁路局所属单位，基于各单位能源消耗的实际情况，对北京铁路局能源消耗和CO2排放进行了具体的计算分析，建立了北京铁路局碳排放清单，计算得出了碳排放基准线，通过研究得到以下结论：

(1)2012—2014年北京铁路局碳排放总量分别为513.7万t、518万t和520.8万t，同比增长率分别为10.13%、0.85%和0.54%，尽管路局CO2排放总量每年都在不断增加，但增长幅度在显著下降。

(2)从能源消耗类型碳排放清单看，由原煤、柴油、汽油、液化石油气、天然气等化石燃料消耗产生的直接碳排放量及其比例每年在逐渐减少，由电力、外购热力贡献的间接碳排放量及其比例每年在逐渐增加。碳排放主要源于电力、柴油、原煤的消耗，2014年三者比例分别65.49%、18.72%和10.52%，天然气碳排放比例为2.81%，其他能源碳排放比例均不足3%。

(3)以单位发送旅客碳排放、单位运输周转量碳排放、单位营业收入碳排放作为路局的碳排放基准线，来反映路局的碳排放情况。2014年北京铁路局单位运输人数碳排放为197.8t/万人，单位运输周转量碳排放为0.16t/万t·km，单位营业收入碳排放为1t/万元。由于换算周转量和营业收入能较为全面的反映全局的工作量，因此路局以单位换算周转量和单位营业收入为北京铁路局的碳排放基准线，2012—2014年北京铁路局单位换算周转量碳排放为0.16t/万t·km，单位运营收入碳排放为1.01t/万元。