交通碳排放统计和计算方法探讨

陈泽生,黄雅迪,张 洋

(1.中国城市规划设计研究院西部分院,重庆 401121;2.中规院(北京)规划设计有限公司,北京 100044)

0 引言

我国的二氧化碳年排放量超过100亿t,其中交通行业的排放量占比约为10%[1],居于各行业的第三位。减少交通运输对资源的消耗和对环境的影响,是实现“碳达峰,碳中和”目标的必然要求。《中共中央国务院关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见》和《2030年前碳达峰行动方案》也明确要求确保交通运输领域碳排放增长保持在合理区间,加快推进低碳交通运输体系建设。科学的交通碳排放统计和计算方法是评估现状碳排放情况、组织行动计划、引导交通领域定量减碳的重要基础。

按照关键数据统计来源不同,主要的交通碳排放计算方法可分为以能源消耗为核心的“自上而下法”和以出行数据为核心的“自下而上法”[2],如图1所示。这两种方法主要计算的是各类交通工具移动过程中燃料燃烧带来的碳排放量,未包含交通工具的生产和回收环节所产生的碳排放。

图1 自上而下法(能源消耗)和自下而上法(出行数据)计算原理示意图

1 自上而下法

自上而下法的原理是以燃料消耗量乘以各类燃料碳排放因子,累加得到碳排放总量。该方法是现阶段国际(IPCC)、国内(生态环境部)等权威机构计算交通碳排放的主要方法,广泛应用于公路、航空、水路、铁路等交通方式的碳排放计算,其计算公式为[3]:

(1)

式中:排放——CO2的排放量;

燃料a——出行的燃料消耗量;

EFa——排放因子,理论值等于燃料含碳量乘以44/12,在计算时,可使用IPCC提供的缺省值,但更准确的方法是使用适合于本地的排放因子;

a——燃料类型。

在计算范围方面,IPCC将交通业划分为第三级指标(1能源—1A燃料燃烧活动—1A3运输),规定碳排放的计算范围应涵盖公路、民航、铁路、水路等各种运输方式。我国生态环境部牵头编制的《中华人民共和国气候变化通报》也采用了这种分类方法。然而,我国国家统计局的交通业统计范围与IPCC存在较大差异。根据《2017国民经济行业分类注释》,“交通运输、仓储和邮政”为第一级分类。这种分类方式未剔除仓储和邮政业的统计数据。此外,在道路运输业中,只统计了交通部门运营车辆的能耗,而未统计社会其他部门及私人车辆的能耗,如图2所示。

图2 交通领域统计范围对比图[3-4]

按照式(1),主要的参数为燃料消耗量和排放因子。在国际上,IPCC建议采用国内官方部门发布的燃料消耗量统计数据,因为这些数据更新相对更加及时,也是大部分国际数据的来源。对于排放因子,IPCC建议采用适合于本国燃料质量和构成的排放因子数据,其次是使用IPCC缺省因子或参考IPCC排放因子数据库(EFDB)。《中华人民共和国气候变化通报》明确表示,计算所使用的燃料消耗量数据主要来自国家统计局和其他相关统计资料。同时,还采用相关的能源生产和贸易数据从宏观上相互校核。排放因子则主要来源于专项调研和国内相关重大科研项目成果,如表1所示。

表1 自上而下法(能源消耗)数据来源总结表

2 自下而上法

自下而上法的原理是以各类交通工具移动距离乘以单位移动距离的二氧化碳排放因子,累加得到碳排放总量。然而,由于不同型号交通工具对应的单位移动距离排放因子相差很大,难以准确取值,因此IPCC不建议使用基于出行数据的自下而上法来估算行业整体的碳排放,也未提供单位距离排放因子等计算参数。仅建议自下而上法用于核算甲烷、氧化亚氮等温室气体。但自下而上法与出行距离、出行方式、出行次数等交通指标直接相关,在小范围计算交通碳排放时具有清晰直观、数据易获取等优点,因此被国内外广泛应用于城市、片区、社区交通领域碳排放计算,其计算公式为:

(2)

式中:排放——CO2的排放量;

距离a——交通工具在热稳定引擎运行阶段行驶的距离;

Cb——启动阶段的排放;

EFb——排放因子,与燃料类型、车型、能效、排放控制技术和行驶条件等因素相关,b为车辆类型。

在计算范围方面,自下而上法基于出行数据的原理决定了其只能计算交通工具的终端碳排放量,不能计算交通基础设施建设、运营、维护阶段的碳排放[5]。这一点在轨道交通上体现得尤为明显。虽然基础设施建设的碳排放量并未被纳入交通业的统计范围,但在实际的规划建设中必须加以考虑。例如,IPCC将土木工程建筑的建造过程定义为燃料、原材料的输入和建筑物的产出,基于自上而下法的逻辑,能够从输入端计算出轨道交通基础设施建设过程中的碳排放量。而基于出行数据的自下而上法只能计算出列车行驶过程的碳排放,与轨道交通系统实际产生的碳排放总量相差较大。

根据计算公式,主要的计算参数包括出行数据和排放因子。在出行数据方面,第一类数据源于各级政府发布,主要是各交通方式的客货周转量,官方发布的出行数据主要包括重要城市、省级以及交通运输部门。第二类数据来自于出行调查、手机信令、交通卡等渠道,不属于官方发布数据,这些数据的范围可以精确到社区甚至小区,也能很好地区分对外和城市交通,但准确性需要预先进行评估。在排放因子方面,主要来源为IPCC和国内的主要研究机构给出的参考值。

3 计算方法选择

总的来说,自上而下法(基于能源消耗)适用于宏观层面,而自下而上法(基于出行数据)适用于微观层面。自上而下法总量更加准确,适用范围广,常用于地理边界较大(如国家、区域)的行业整体碳排放计算,但其偏重于总量而未强调单位客货运或单位出行距离的碳排放,这不利于明确各交通主体的减排责任。自下而上法弥补了自上而下法的缺陷,与周转量、出行距离等交通指标直接挂钩,有利于针对性地指导行业减排措施,但是总量相对不准确,适用性较弱,因此常用于地理边界较小(如城市、社区)的分方式、分方法的交通碳排放计算,如下页表2所示。

表2 碳排放计算方法优缺点对比表

在实际计算交通碳排放时,除了考虑不同方法自身的特性,还需要考虑关键数据的可得性和准确性。在国家和省级层面,根据IPCC的建议,优先级和权威度最高的是使用政府发布的燃料消耗量统计数据,采用自上而下法进行交通碳排放的计算。在城市层面,有条件的情况下可以同时采用官方燃料消耗量数据和出行调查、手机信令、公交卡数据等非官方出行数据相互校核,有利于提高计算结果的准确度。而在社区层面,由于政府未公布社区级交通燃料消耗量数据和出行数据,只能使用基于非官方数据的自下而上法来计算交通碳排放,由于此类数据来源多样,质量参差不齐,因此在计算前需对数据质量进行评估,必要时进行校正,如下页表3所示。

表3 国内关键数据可得性及计算结果准确性评估表

4 结语

交通运输行业是“减碳”重点行业之一,应加快建立科学的交通碳排放计算体系,对实现“碳达峰、碳中和”目标具有重要意义。建议进一步明确交通行业的统计口径和统计边界,将社会私人车辆的数据纳入交通业的统计范围。建立针对不同地区、不同气候条件下的交通碳排放因子清单,同时针对不同的运载工具,引入一套排放因子修正系数,为精准计算提供支撑。明确交通碳排放的计算方式和适用条件,自上而下法总量准确,自下而上法颗粒度小,应依据行业自身特点开展碳排放核算方法学研究,进一步明确不同计算方法的适用条件和计算边界,建立一套成体系的交通碳排放计算方法论,并以规范或标准的形式推出,以推动交通碳排放计算结果的科学化和精准化。