基于全生命周期活动数据的交通运输碳排放计算思路

2022-11-21刘佩

中国工程咨询 2022年11期

文/刘佩

一、引言

交通运输是能源消费端的重点领域，2020年能源消费量达到41309万吨标准煤，占我国能源消费量的8.3%[1-2]。化石能源消费是碳排放主要来源，而交通运输能源消费结构以石油为主，交通运输碳排放尽早“碳达峰”“碳中和”对我国顺利实现“双碳”目标十分重要。

立足于全面建设社会主义现代化国家的新发展阶段，交通运输在经济社会发展中将继续发挥基础支撑性、先导性、战略性和服务性作用，根据中共中央、国务院印发的《国家综合立体交通网规划纲要》，客货运输需求将进一步增加，预计2021至2035年旅客出行量、货运量年均增速分别为3.2%和2%左右。

在碳排放严控、运输需求持续增加的双重挑战下，交通运输发展亟需加快交通运输绿色转型，促进交通运输高质量发展，推进交通强国建设。

二、交通运输碳排放源识别

目前，我国交通运输能源消费、碳排放数据统计口径不清晰，多关注于公共交通运营阶段载运工具直接能源消费、碳排放数据统计。但是，为实现旅客、货物的位移而开展的各项活动均应纳入交通运输碳排放源识别范围。交通运输碳排放不仅受运输量、运输结构、运输效率、建设规模、节能措施、占用绿地等行业内部因素的影响，还会受到产业链上游采矿业、电力热力行业、运输设备（如铺设钢轨、载运工具等）制造业、建筑材料（如水泥、玻璃、沥青等）制造业等行业的影响。

（一）按能源消费方式分为直接能源消费、间接能源消费产生的碳排放

直接能源消费包括人员办公、运营阶段化石能源燃烧、电力和热力消耗。除了直接能源消费之外，交通运输系统还涉及大量的设施设备，如载运工具、运输专用设备等运输设备、建筑物在制造或建造过程中也会产生碳排放。此外，部分项目建设占用了绿地，造成土地利用方式发生改变，进而间接地导致碳排放量增加。运输设备及建筑材料制造、项目占用绿地导致的间接能源消费与交通运输活动密切相关，应纳入交通运输碳排放源。

（二）按时间维度分为前期、准备、实施及运营阶段产生的碳排放

前期阶段碳排放来源于项目立项决策、工程咨询相关人员办公与差旅、办公耗材等；准备阶段碳排放来源于勘察、设计及招投标工作中户外勘察、人员办公与差旅、办公耗材等；实施阶段伴随着大量人力、物力、财力投入，碳排放来源于相关设施设备制造过程及其运输、人员办公及差旅、土地利用方式改变等；运营阶段持续时间长，碳排放来源于固定设施运营、载运工具运行、运营管理、运营维护、设施设备报废拆除等。

（三）按设备类型分为固定设施、移动设备产生的碳排放

交通运输固定设施包括运输网络线路（如公路、铁路、航道、管道等）、节点（如车站、枢纽、港口、机场等）及相关附属设备，其碳排放来源于固定设施设备材料制造过程及其运输、土地利用方式改变、固定设备运转（如照明、制冷）等。移动设备主要是指载运工具，其碳排放来源于载运工具材料生产过程、载运工具运行等。

三、交通运输碳排放计算基本思路

在系统地识别交通运输碳排放源的基础上，可以进一步计算交通运输碳排放量。联合国政府间气候变化专门委员会提出，能源、工业等部门碳排放量可以通过活动数据与碳排放系数的乘积计算[3-4]。

（一）全生命周期交通运输碳排放活动数据

交通运输碳排放活动数据是监测、管理、控制碳排放的关键指标，可以通过自下而上统计获得，为便于底层数据统计，交通运输全生命周期活动数据可分为化石能源消费量、电力与热力消耗量、交通运输设备规模与建筑材料用量、占用绿地用地面积四类。

1.化石能源消费量

交通运输能源消费以化石能源为主（见图1），仅在运营阶段石油消费量平均占比达76.8%，因此化石能源消费是交通运输碳排放的重要因素。化石能源消费量包括前期、准备、实施及运营阶段固定设施、移动设备直接消耗的柴油、汽油、航空煤油、天然气等化石能源消费量。

图1 交通运输行业运营阶段能源消费

2.电力、热力消耗量

我国电力主要是火电，火电、水电、核电、风电平均占比分别为76.7%、17.9%、2.8%、2.6%。目前，火电、热力的生产均以煤炭为主，交通运输消耗电量、热量而间接形成的碳排放不容忽视。电力、热力消耗量包括前期、准备、实施及运营阶段由交通运输外部发电厂、供热企业（如热电厂、锅炉房）提供给固定设施、移动设备的电量、热量。

3.交通运输设备规模、建筑材料用量

交通运输实施及运营阶段需要大量运输设备、建筑材料投入。运输设备、建筑材料源自于制造业，根据《中国能源统计年鉴2021》，铁路、船舶、航空航天和其他运输设备制造业能源消费总量827万吨标准煤，其中化石能源消费占比76.3%；汽车制造业能源消费总量4078万吨标准煤，其中化石能源消费占比64.3%；水泥、玻璃、沥青等建筑材料制造的非金属矿物制品业能源消费总量（不限于交通运输）为1125万吨标准煤，其中化石能源消费占比75.3%[2]。运输设备、建筑材料制造也是交通运输碳排放的关键活动，二者产生的碳排放与交通运输设备规模、建筑材料用量相关，运输设备规模可通过运输线路长度、运输节点建筑面积、运输设备配置数量等指标衡量，建筑材料用量是交通运输固定设施建造、运营维护过程中建筑材料用量。

4.占用林地、园地、耕地等绿地用地面积

土地性质是单位土地面积碳吸收量的决定性因素，林地、园地、耕地等以碳吸收为主，建设用地以碳排放为主。林地、园地、耕地、滩涂沼泽碳吸收系数分别为5.21吨/公顷·年、6吨/公顷·年、5.15吨/公顷·年、15吨/公顷·年[5-6]。交通运输建设伴随着土地性质的改变，部分农用地、未利用土地变为建设用地，导致碳汇减少。交通运输占用绿地用地面积是线路、节点等固定设施建设占用耕地、林地、园地、滩涂、沼泽等的面积。

（二）基于活动数据的交通运输碳排放计算

产业链上游行业单位燃料、材料、产品的碳排放量（也即碳排放系数）取决于各个行业生产过程、能源结构、能源利用效率等，在计算交通运输碳排放时为外部输入参数。在统计交通运输碳排放活动数据的基础上，交通运输碳排放量可以通过碳排放系数与活动数据的乘积计算，如图2所示。

图2 交通运输碳排放基本计算思路

四、实现交通运输“双碳”目标的建议

（一）立足于产业链上下游，推动跨行业碳排放联合治理

针对交通运输产业链上游电力、热力、运输设备和建筑材料制造等行业，优化能源结构及能源利用效率，提高新能源和可再生能源比重。完善交通运输行业节能设计标准及行业规范，倒逼相关设备制造业低碳化，如推动载运工具轻量化、低碳化设计，发布污染物排放限值标准淘汰高耗能高污染载运工具等。此外，应统筹协调产业链上下游及不同交通运输方式，科学合理制定交通运输“碳达峰”“碳中和”时间表、路线图等行动方案。

（二）加快交通运输绿色转型，减少交通运输碳排放活动量

航空、公路、铁路、水运单位换算周转量碳排放约1064.2、117.4、10.2、9.9克/吨公里，航空最高，其次为公路。因此，要考虑不同运输方式能源消费结构的差异性，优化调整运输结构，发挥铁路、水运在大宗货物中长距离运输中的骨干作用。此外，要充分利用大数据、云计算、人工智能等新兴技术，优化运输组织方案，注重不同交通运输方式的衔接、融合，提高网络运输效率，避免载运工具对流运输、迂回运输、倒流运输、过远运输、无效运输等不合理运输，减少不必要的能源消费。

在项目前期及准备阶段采用绿色低碳理念，促进空间资源集约、节约利用，合理控制建设规模，减少运输设备配置数量、建设材料用量。还应加强城市交通需求管理，合理控制城市私家车出行，完善城市公共交通运输体系，提倡居民出行由私家车转向公共交通、自行车、步行等绿色方式。