基于排放系数的城域公铁货运碳排放分析

2022-01-13李艳丽索延栋

物流技术 2021年8期

李艳丽，索延栋

（石家庄铁道大学经济管理学院，河北石家庄 050043）

0 引言

我国运输需求不断增长，能源消耗量和碳排放量也在持续增加。与此同时，到2030年我国将实现单位GDP的CO2排放量比2005年减少65%左右的目标[1]。因此，在保持经济增长的同时，减少CO2排放是我国急需解决的问题。从碳排放的源头来看，交通能源消耗在终端能源消耗总量中的占比超过30%，其排放的污染物占全社会排放总量的23%。河北省作为国家循环经济和低碳试点城市[2]，近年来在推进绿色交通发展方面开展了很多工作，然而随着人口的不断增加，货运车辆保有量也将持续增大，交通碳排放压力仍不乐观。因此，对河北省交通领域碳排放进行系统核算,对影响因素进行识别分析,具有重要的理论和现实意义。

1 河北省公路铁路货运量分析

1.1 公路货物运输现状

公路运输灵活性高，公路运输车辆既能够在高速公路上，也能在农村道路上行驶，因此，一般作为中短途运输以及其他运输方式衔接运输的主要方式，所以，公路运输的货运量一直占据运输方式中较高的比重。2005-2019年河北省公路货物运输量见表1。

由表1可知，公路货运量由2005年的68 652万t上升为2019年的227 000万t，增加了3.3倍，周转量从691.45亿t上升到8 639.2亿t，增加了12.5倍。公路货运量一直占据河北省货运的75%以上，最近几年更是保持在85%以上，去除2013年统计方式的改变导致的货运量和周转量数据骤减外，货运量和周转量均保持增加，和其他运输工具相比，公路运输依然占据着主要地位。

表1 2005-2019年河北省公路货运量与周转量

1.2 铁路货物运输现状

早年间铁路运输是货物运输中的主要方式，然而随着我国现代运输体系逐步发展，铁路货运的优势地位已经逐渐削弱。铁路货运大批量、小批次、速度慢、社会化程度低的模式难以适应现代运输小批量、大批次、速度快、社会化程度高的运输需求，导致铁路货运量难以增长。2005-2019年河北省铁路货物运输量见表2。

由表2可以看出，在全社会物资运输量增长的背景下，河北铁路货运量总体呈现逐年下降的趋势，2019年的货运量仅占全省货运量的10%，周转量占比从2005年到2016年在持续下降，近几年才有增加的趋势。铁路货运主要以煤炭、钢铁等大宗黑货运输为主，其中，黑货货运量占铁路运输量的一半以上。近年来，煤炭、钢铁运量的下降，是导致铁路货运量下降的主要原因之一。铁路具有大容量、全天候、价格低、保障高、低碳环保等优势，但铁路在和公路货运的竞争中，并未把自身优势发挥出来。

表2 2005-2019年河北省铁路货运量与周转量

2 河北省货运公铁交通能源消耗和碳排放计算

2.1 货运公铁交通能源消耗分析

整理得到不同交通工具的单位能源消耗量，见表3。

表3 不同交通工具能源单位能耗量及交通比例

2.2 货运公铁交通碳排放计算

2.2.1 碳排放计算方法。主流的交通碳排放的计算方法是IPCC移动排放源测算方法，该方法又分为“自下而上”和“自上而下法”，前者是利用不同交通类型的行车里程，根据每公里燃料消耗量得到燃料消耗总量，再结合燃料碳排放因子得到碳排放量。后者是先计算研究区域中所有交通类型的燃料消耗量，再结合各燃料的碳排放因子得到碳排放量，两种方法的区别主要在于数据不同的选择。“自上而下”法是一种宏观的交通碳排放测算方法，计算简单，但燃料销售数据中无法区分城市客运与货运，且统计口径中覆盖了邮政业和仓储业，在实际使用中受到了一定限制；而“自下而上”法则是一种微观的计算方法，体现出交通运输移动源的排放特点，理论上计算精度较高，虽然个别运输工具行驶里程和能耗等基础数据获取难度较大，但均有官方或权威机构公布的间接数据或调研数据可以采用，同时，计算结果的不确定性主要来源于车辆类型、燃油技术等因素，并不影响测算结果的有效性。因此，本文选取“自下而上”法测算河北省货运的交通碳排放。

2.2.2 碳排放系数确定。在货物运输过程中，常用的能源包括汽油、柴油、电力等，这些能源在使用过程中会排放二氧化碳，根据中国碳交易网，二氧化碳排放系数=平均低位发热量*单位热值含碳量*碳氧化率*44/12，汽油的单位热值含碳量为18.9TC/TJ，碳氧化率为0.98，平均低位发热量为43 070kJ/kg，通过计算其二氧化碳排放系数为2.92kgCO2，柴油的单位热值含碳量为20.2TC/TJ，碳氧化率为0.98，平均低位发热量为42 652kJ/kg，通过计算其二氧化碳排放系数为3.10kgCO2。电力碳排放系数依据区域进行划分，根据《省级温室气体编制清单指南》，河北的电力碳排放系数为1.246kgCO2。

2.2.3 基于碳排放系数的碳排放计算。根据文献研究，构建城域货运公铁交通碳排放计算模型：

式中：C CO2为城域货运交通碳排放量；V j,k为货物的运输周转量；F j,k为不同运输工具的单位能源消耗量；r l为第l种能源的二氧化碳排放系数；a j,k为不同运输工具所占比例。2005-2019年运输工具比例见表3。

使用式（1）对碳排放量进行求解，分别计算河北2005-2019年不同能源类型公路和铁路的碳排放量，计算结果见表4。

表4 2005-2019年不同能源类型碳排放量

2.3 城域货运公铁交通碳排放分析

2.3.1 碳排放变化分析模型建立。目前，最常见的碳排放变化分解方法为对数平均迪氏分解方法（LMDI），本文使用LMDI，分析2005-2019年河北省公铁交通二氧化碳排放量变化的主要影响因素，详见式（2）。

式中：为第t年第i种运输方式第j种能源的消耗量；为第t年第i种运输方式的总能源消耗量；为第t年第i种运输方式的货运周转量；T t为第t年4种运输方式的总货运周转量；为第t年的GDP，以2005年不变价计算。

此时，碳排放变化就可以分解为能源结构、单耗水平、货运结构、交通运输强度和GDP五个影响因素。通过使用LMDI计算方法，假设基年的碳排放量M0变化到预测年的碳排放量M t，可以计算得出：

式中，ΔM t为碳排放变化量；ΔM为能源结构变化对碳排放的影响；Δ为单耗水平变化对碳排放的影响；Δ为运输结构变化对碳排放的影响；Δ为交通结构变化对碳排放的影响；Δ为GDP变化对碳排放的影响。

2.3.2 碳排放变化分析。由于公路和铁路能源种类消耗量没有统计资料，故本文暂不计算能源结构变化导致的碳排放变化量。根据以上公式可以将河北省碳排放变化分解，结果见表5，从表5可以看出，2005-2019年河北省碳排放量呈上升趋势，15年间增长了2亿t，其中，2009-2013年和2017-2019年为增长较快的年份，从整体来看，单耗水平对交通碳排放量起着抑制作用，GDP和货运结构变化对碳排放量起着促进作用，运输强度变化的影响作用呈现出一定的波动，但是从长远来看，呈现出抑制作用。