中国交通运输领域绿色低碳转型路径研究

周 伟，王雪成

（1.交通运输部，北京 100736；2.交通运输部科学研究院，北京 100029）

0 引言

全球气候变化是21世纪人类生存发展面临的重大挑战之一。为积极应对这一问题，我国提出“2030 年碳达峰、2060 年碳中和”的“双碳”目标。交通运输领域作为能源消耗和温室气体排放的主要领域之一，2021 年碳排放占全国终端碳排放总量的10%左右，是仅次于工业、建筑的第三大碳排放源[1]。2035 年前交通需求仍将保持中高速增长，面对中国2030年碳达峰的目标，在工业、建筑等领域减排潜力日益收缩的客观条件下，交通运输行业面临的减排压力更大[2]。如何在保障行业快速持续发展与实现碳减排之间的矛盾下实现交通运输绿色低碳转型是亟待解决的现实问题。

交通运输行业处于能源消费的终端，从发达国家交通运输行业低碳发展规律来看，交通运输行业的碳达峰时间往往滞后于国家的总体碳达峰时间[3]。交通运输领域低碳转型发展不仅在于交通行业自身的政策措施，还涉及交通全生命周期的产业链条，包括交通运输载运工具的能源消耗强度、能源类型等，能否实现大幅减碳一定程度上取决于电力、氢能源等新能源的应用情况[4]。近年来，很多学者就此展开研究。Liu 等人[5]采用周期和时间序列的平均迪氏指数法（Logarithmic Mean Divisia Index,LMDI）分析了影响我国交通运输领域碳排放的主要因素，其中，宏观经济的变化、劳动力投入效应增加了交通运输碳排放，低碳技术的应用、交通运输强度效应、能源结构效应加速了交通运输行业发展与碳排放的脱钩。Liu 等人[6]采用可拓展随机性的环境影响评估模型（Stochastic Impacts by Regression on Population,Af⁃fluence and Technology,STIRPAT）和地理和时间加权回归模型（Geographically and Temporally Weighted Regression,GTWR）分析了中国各个省份交通运输碳排放的影响因素，揭示了不同区域的交通运输碳排放驱动因素和空间异质性，提出将单位运输的碳排放量（即碳排放强度指标）作为各地低碳交通发展水平的评价标准，更符合我国区域差异化显著这一国情。Deng 等人[7]采用长期能源替代规划系统（Long-range Energy Alternatives Planning System,LEAP）模型分析了我国交通运输领域未来能源消费需求，以及不同运输方式、不同低碳发展路径的节能减排潜力，研究发现，到2050年，节能减排潜力最大的是重型货车、私家车。Bu等人[8]构建了省级客运碳排放规划模型，重点分析了客运领域的减排措施，提出了针对不同区域私人乘用车减排的重点措施。袁志逸等人[9]研究提出了我国交通低碳转型的中长期发展路径，指出城市交通方面要鼓励公共绿色出行，公路运输方面要注重提升传统燃油车辆的燃油经济性，并鼓励新能源汽车的应用推广等。刘俊伶等人[10]研究了我国交通中长期低碳发展路径，提出需要制定严格的车辆排放准入标准，推广新能源运载工具，引导绿色出行。

总的来说，既有研究提出了分阶段、分重点领域的交通运输低碳转型发展路径，短期聚焦于传统燃料交通运输载运工具的技术减排，中长期推广以电力为代表的新能源在交通运输领域的商业化应用，从而实现大规模减排。

在实现“双碳”目标的背景下，交通运输行业面临更大的减排压力。本文将分步骤、分领域研究目前面临的突出问题和具体需求，系统地量化分析不同减排措施所产生的减排效果，从而提出针对不同阶段的实施路径和政策建议，以期有效支撑交通运输主管部门制定碳达峰碳中和相关政策。

1 我国交通运输领域碳排放现状

我国交通运输领域包括铁路、公路、水路和民航[2]。交通运输领域碳排放的核算范围如图1所示。其中，铁路运输范围包括铁路货运（货运机车）和铁路客运（客运机车、轨道交通列车）；公路运输范围包括公路货运（营运货车、非营运货车）、公路客运（营运客车、私人乘用车）、城市公共交通（公共汽电车、巡游出租车）及城市其他交通（网约车、私人乘用车、摩托车）；水路运输范围包括从事我国内河、沿海运输的营运船舶（不包括远洋运输营运船舶），具体包括水路货运（货运船舶、港口）和水路客运（客运船舶、城市轮渡）；民航运输范围包括国内航线民航飞机（不包括国际航空），具体包括民航货运和民航客运。本文只关注汽油、柴油、天然气等化石燃料动力源产生的二氧化碳排放。为简化表述，本文后续用“碳排放”统一表述交通运输领域以化石燃料动力源产生的二氧化碳排放。

图1 交通运输领域碳排放核算范围界定

采用文献[11]～文献[12]构建的交通运输-经济-环境-能源仿真分析模型（Transportation-Economy-Environment-Energy Simulation Analysis Model,T3E-SAM），分析我国交通运输碳排放的特点[11-12]。自2005 年以来，交通运输碳排放量增长迅速，在全国碳排放总量中的占比呈上升趋势。随着我国经济社会的快速发展，全社会货运量和货物周转量大幅增长，交通运输碳排放总量从2005 年的3.7 亿t 增长到2021 年的10.8 亿t，增长了190%，年均增长率达3.6%。交通运输碳领域排放量在全国碳排放总量中的占比从2005年的6.4%上升为2021年的10.7%。2005—2021年交通运输领域碳排放情况如图2所示。

图2 2005—2021年交通运输领域碳排放情况

从运输方式分析，由于铁路电气化率的提升，铁路运输的碳排放量自2013 年起逐年下降，而公路运输碳排放量则持续增长，2021 年在全国交通运输碳排放总量中的占比约为87%。我国经济的增长伴随着大宗货物需求显著增长，而现阶段大宗货物运输主要以公路运输为主（2019 年交通运输部道路货运专项调查结果显示，矿建材料及水泥、煤炭及制品、金属矿石公路货运量达200.6 亿t，约为铁路货运总量的4.6 倍），2005—2021 年公路货物周转量年均增长7.6%左右；同时，我国私人乘用车保有量从2005年的0.17亿辆增长到2021 年2.37 亿辆，增长了13 倍。公路运输能源消耗95%以上为化石能源，导致公路运输碳排放量快速上升。水路运输碳排放较公路运输碳排放小，其总量呈缓慢增长趋势。航空运输碳排放量增速较快，在全国交通运输碳排放总量中的占比逐年增大，自2017年起成为交通运输领域第二大碳排放行业。2005—2021 年交通运输分领域的碳排放情况如图3所示。

图3 2005—2021年交通运输分领域的碳排放情况

2 交通运输领域碳减排面临的主要挑战

交通运输行业在推进绿色交通发展、实现“双碳”目标的过程中还存在以下困难和问题。

（1）交通货运需求和出行需求将持续增长。尽管我国经济已由高速增长阶段转向高质量发展阶段，供给侧结构性改革将进一步深化，货运需求增速将有所下降，但由于工业化和城镇化进程还在持续，高价值、分散性、小批量、时效性货运需求快速攀升[13]。客运方面，未来我国城市群建设将使得各城市间的联系更加紧密，经济、社会联系将进一步增强，主要城市群之间的旅客出行将持续增加；我国商务性出行需求的比例仍然偏高，旅游休闲出行的潜力尚未得到充分释放，随着交通基础设施的完善、人民生活水平的提高、空闲时间和可支配收入的增加，旅游、休闲、会友等娱乐性出行需求将快速增加。《国家综合立体交通网规划纲要》[14]指出，预计2021—2035 年全社会货运量年均增速约为2%，旅客出行量（含小汽车出行量）年均增速约为3.2%。

（2）交通运输结构尚需进一步优化。部分地区大宗货物中长距离公路运输占比仍然偏高，多式联运等高效组织模式发展滞后，大型城市和城市群区域绿色出行比例有待进一步提高；铁路货运专线、集疏港码头、综合枢纽的建设需要大量资金投入，给中央及地方财政造成较大的压力；公路运价仍明显低于铁路运价，“倒挂”问题仍普遍存在，未来一旦取消铁路运价优惠政策，运输结构调整成效存在“反弹”风险[15]。

（3）节能低碳技术装备发展路线图仍不明确。经济社会发展对运输时效性、个性化、舒适度等要求越来越高，豪华舒适大巴、冷链物流等高耗能运输需求将持续增加；清洁燃料技术有待突破，重型货车、船舶等新能源技术发展路线仍不明确[16]，在技术成熟度、产能提升水平、市场占有率、配套基础设施建设等方面还存在较大不确定性。

（4）促进交通节能减排的推进手段尚不完善。相关法规制度、标准体系、政策措施有待完善；交通能耗和碳排放统计体系尚不完善，部分领域底数不清，交通运输经营业户对能耗排放数据积累不足，行业主管部门难以采集高质量的排放数据，难以支撑行业科学决策；过往节能减排试点示范建设经验亟需总结提升，形成相应的技术标准规范全面推广应用；节能减排工作评估监管体系尚不健全，法规政策标准、能耗及碳排放监测等能力保障存在短板。

3 减排措施量化分析

3.1 情景设置

根据不同的影响因素，本研究设置基准情景、“双碳”政策推演情景及强化政策情景。结合中国碳达峰碳中和目标，参考典型国家交通近零碳排放发展路径，确定情景参数。

基准情景：以现有政策手段和技术水平为主要参照，假定中国产业布局、客货运结构、不同交通模式的能效水平、替代燃料技术的发展没有大的变化或重大技术突破。

“双碳”政策推演情景：考虑国家近期密集出台的“双碳”政策，量化相关政策措施并作推演（主要考虑的因素包括：优化运输结构，交通节能减排技术不断应用，绿色出行比例提升，新能源车船普及率上升）。

强化政策情景：在“双碳”政策推演情景基础上，进一步增强政策力度，显著提升运输结构调整力度，提高燃油经济性标准，加快普及新能源载运工具，鼓励绿色出行。

各情景设置的具体参数如表1所示。

表1 情景设置的主要参数与特征

3.2 情景分析

随着经济社会的快速发展，工业化和城镇化进程加快，全国交通运输碳排放总量呈快速增长趋势，如不采取进一步的减排行动，中国交通运输领域碳排放量将迅速增长。基准情景下，交通运输领域碳排放将持续增加到2045 年，峰值为16.2 亿t，2060年下降到11.3亿t。从情景对比分析来看（见图4），“双碳”政策推演情景下，2035年交通运输碳排放峰值为13.2亿t，比基准情景下的峰值下降18.1%，2060 年下降到1.8 亿t；强化政策情景下，2030年交通运输碳排放峰值为12.6亿t，比基准情景下的峰值下降22.3%，2060年下降到0.66亿t。

图4 不同情景下我国交通运输领域碳排放预测值

（1）基准情况下

基准情景下，到2060 年新能源车辆普及率较低，尤其是货运领域，新能源车辆占比仅为50%；运输结构调整力度较小、能效提升有限，导致交通运输碳排放总量持续增加，2030 年达到14.5 亿t，2045 年达到峰值16.2 亿t，2060 年下降到11.3 亿t。公路运输是最主要的碳排放源，其碳排放量在交通运输碳排放总量中的占比从2020 年的87%下降到2040 年峰年的82.2%，并持续下降到2060年的77.4%。民航运输碳排放量在交通运输碳排放总量中的占比将持续上升，从2020年的7.1%增长到2060年16.9%，占比增长138%。

（2）“双碳”政策推演情景下

“双碳”政策推演情景下，随着交通运输装备结构的优化、技术的发展以及资源的合理配置，结合国家发布的相关“双碳”政策及交通运输部等相关部门发布的“双碳”措施进行推演，量化关键参数。模型核算结果显示，交通运输碳排放总量将呈现先增长后下降的趋势，约在2035年左右达峰，碳排放峰值为13.3 亿t；2050 年、2060碳排放量分别下降到6.8亿t,1.8亿t，分别相比基准情景下降57.3%,83.4%。

到2035年，当采取不同的政策措施时，运输结构调整、能效提升、新能源应用这三类措施的减排效果依次增强，相比于基准情景，分别能够贡献0.55 亿t,0.66 亿t,1.42 亿t 的减排量，减排贡献占比分别为21%,25%,54%（见图5）。

图5 2035年“双碳”政策推演情景下交通运输行业减排措施的效果解构

到2060年，运输结构调整、能效提升等措施的减排效果进一步减弱，新能源应用的减排效果最为突出，相比于基准情景，三者分别能够贡献0.97 亿t,1.39 亿t,6.94 亿t 的减排量，减排贡献占比分别为10%,15%,75%（见图6）。

图6 2060年“双碳”政策推演情景下交通运输行业减排措施的效果解构

（3）强化政策情景下

强化政策情景下，强调加快减排措施的应用，以快速减排为首要目标。具体措施包括：加大“公转铁”“公转水”政策力度，鼓励居民更多采用绿色出行方式，加强“互联网+交通运输”应用，推进智能交通建设，提升交通运行效率；提高传统燃料运载工具的燃料限值，加快淘汰现有老旧车辆；通过采用更为激进的新能源车辆渗透率等措施，改善运输工具燃料结构。模型预测结果显示，交通运输碳排放总量有望于2030 年左右达峰，碳排放量峰值为12.6 亿t，比基准情景下的峰值下降22.2%。2050 年、2055 年、2060 年碳排放量分别下降到3.5 亿t,1.9亿t,0.66亿t，2050—2060年下降幅度达81.3%。

到2030年，当采取不同的政策措施时，能够看出运输结构调整、能效提升、新能源应用这三类措施的减排效果依次增强，相比于基准情景，分别能够贡献0.46 亿t,0.61 亿t,0.93 亿t 的减排量，减排贡献占比分别为23%,31%,47%（见图7）。相比“双碳”政策推演情景，强化政策情景下的达峰年，新能源应用的贡献率稍小，主要原因是2030年部分新能源载运工具的技术还不成熟，普及率相对较低。

图7 2030年强化政策情景下交通运输行业减排措施的效果解构

到2060 年（如图8 所示），运输结构调整、能效提升等政策的减排效果进一步减弱，新能源应用的减排效果最为突出。相比于基准情景，这三类措施分别能够贡献1.10 亿t,2.36 亿t,7 亿t 的减排量，减排贡献占比分别为11%,23%,67%。相比“双碳”政策推演情景，强化政策情景下新能源应用的贡献率稍小，能效提升的减排量增长较大。主要原因是，在强化政策情景下，为加快交通运输碳达峰，加大了传统燃料载运工具节能减排技术的应用力度，释放了一部分减排潜力，相较于“双碳”政策推演情景下的能效提升政策，减排效果增强了41.3%。

图8 2060年强化政策情景下交通运输行业减排措施的效果解构

4 推动交通运输领域绿色低碳转型路径设计

（1）提升交通运输能源利用效率。从不同低碳政策的量化分析中可以看出，提升交通运输能源利用效率是2035年前重要的减排措施，在“双碳”政策推演情景下减排贡献率达25%。因此，建议将节能贯穿于交通运输发展的全过程和各方面，提高燃油车船能效和碳排放准入标准，加快老旧运输工具更新改造，积极推进智能交通示范应用；健全能源管理体系，推动交通运输企业能效提升，建立低碳交通“领跑者”认证机制。

（2）加快优化调整运输结构。2035 年前运输结构调整相关政策在“双碳”政策推演情景下能够贡献21%左右的减排量，是重要的减排措施。同时，加快调整运输结构的也是政府的重要抓手。因此，应持续推进大宗货物和中长途货物“公转铁”“公转水”，完善干线铁路集疏运体系，加快大型工矿企业、物流园区以及港口铁路专用线建设，大力发展多式联运，创新多式联运组织模式；加快发展绿色物流，推动道路货运集约高效发展，推进城市货运配送绿色发展，加快互联网在货运物流领域的应用，鼓励共同配送、集中配送、夜间配送等运输组织模式发展，有效整合物流资源，提高利用效率。

（3）大力推广应用新能源低碳技术及装备。推广新能源技术及装备是最主要的减排措施，2035 年前在“双碳”政策推演情景下减排贡献率达54%。同时，考虑到推广新能源装备是未来的主要方向，现阶段制定的相关政策不会导致“碳锁定”效应，因此，应加快推进铁路电气化改造，推动城市公交、出租、城市配送、作业机械电气化替代[17]，积极探索电能、氢能、液化天然气等动力在重载货运车辆、船舶领域的应用，加快发展非粮食原料先进生物液体燃料，逐步扩大其在航空、航运业的应用；推动相关部门完善新能源、清洁能源配套设施建设，为新能源和清洁能源车船换充电、加气（注）、加氢、使用岸电创造条件[18]。

（4）引导绿色低碳出行。作为城市交通层面最有效的低碳政策，因地制宜，在不同规模的城市采用适当的个性化政策引导绿色低碳出行[19]。深入实施城市优先发展公共交通战略，推动完善城市公共交通服务网络，构建以轨道交通为骨干，常规公交为主体的城市公共交通系统，强化“轨道+公交+慢行”网络融合发展，引导公众主动选择绿色低碳出行方式；优化客运组织，引导客运企业规模化、集约化经营，开展“一站式”联程运输服务，推进客运出行服务快速化、便捷化[20]。

（5）推进绿色低碳基础设施建设，保障各类促进低碳发展的政策能够落地。构建以铁路为主干，以公路为基础，水运和民航比较优势充分发挥的国家综合立体交通网；建设绿色低碳交通基础设施，积极打造绿色公路、绿色铁路、绿色航道、绿色港口、绿色空港；推进交通基础设施网与能源网融合发展，强化交通与能源基础设施共建共享。