劉嘉 陳文穎 劉德順

(1.清華大學(xué)公共管理學(xué)院，北京 100084;2.清華大學(xué)能源環(huán)境經(jīng)濟(jì)研究所，北京 100084)

2008年中國(guó)終端能源消費(fèi)的部門(mén)構(gòu)成中，交通運(yùn)輸只占總量的 7.8%［1］，而世界的平均水平為27.5% ，OECD國(guó)家交通運(yùn)輸甚至長(zhǎng)期占據(jù)總量的三分之一以上［2］。這固然有統(tǒng)計(jì)口徑不同的原因，但更主要的是因?yàn)橹袊?guó)正處于工業(yè)化的初中期階段，工業(yè)部門(mén)仍是社會(huì)經(jīng)濟(jì)的主要耗能部門(mén)，所以交通運(yùn)輸部門(mén)的占比還低。但90年代以來(lái)，比重一直呈上升趨勢(shì)，尤其是近幾年來(lái)私人小汽車(chē)保有量的成倍增長(zhǎng)，給城市交通、能源供應(yīng)和環(huán)境保護(hù)帶來(lái)了嚴(yán)重挑戰(zhàn)。未來(lái)隨著城市化進(jìn)程的持續(xù)發(fā)展和人均收入的不斷提高，交通運(yùn)輸周轉(zhuǎn)量將保持較快的增長(zhǎng)速度，在終端能源消費(fèi)的比重也將會(huì)朝著國(guó)際趨勢(shì)不斷發(fā)展，使交通需求預(yù)測(cè)成為一個(gè)重要的研究課題。

已有交通需求預(yù)測(cè)研究表明，客運(yùn)和貨運(yùn)周轉(zhuǎn)量分別與居民收入和經(jīng)濟(jì)發(fā)展呈正相關(guān)關(guān)系，而小汽車(chē)擁有率將隨著人均 GDP 的不斷增長(zhǎng)，呈現(xiàn)出“S”型增長(zhǎng)關(guān)系［3－5］。本文正是基于交通運(yùn)輸部門(mén)未來(lái)的發(fā)展特點(diǎn)及其在整個(gè)終端能耗局面中的重要性，應(yīng)用集合模型方法建立并應(yīng)用中國(guó)能源服務(wù)需求預(yù)測(cè)模型(Energy service demand projection model，ESDPM)，對(duì)未來(lái)中國(guó)的客運(yùn)和貨運(yùn)周轉(zhuǎn)量以及小汽車(chē)保有量進(jìn)行了預(yù)測(cè)，并與其他國(guó)家和地區(qū)及相關(guān)研究進(jìn)行了比較，最后展開(kāi)關(guān)于這個(gè)問(wèn)題的討論和總結(jié)。

1 中國(guó)ESDPM模型概述

中國(guó)ESDPM模型是一個(gè)包括一系列應(yīng)用步驟的預(yù)測(cè)模型體系。通過(guò)設(shè)定判斷步驟和檢驗(yàn)程序，使其既可對(duì)小汽車(chē)保有量等予以飽和水平考慮，又能合理適當(dāng)?shù)貞?yīng)用傳統(tǒng)模型方法預(yù)測(cè)，其模型框架結(jié)構(gòu)進(jìn)行如圖1所示。

1.1 ESDPM模型設(shè)計(jì)思路

在預(yù)測(cè)客運(yùn)和貨運(yùn)周轉(zhuǎn)量時(shí)，可使用傳統(tǒng)計(jì)量經(jīng)濟(jì)模型方法，如回歸分析、時(shí)間序列分析和彈性系數(shù)法等。為使預(yù)測(cè)模型方法更加系統(tǒng)，本文將以上各種模型方法統(tǒng)歸于傳統(tǒng)需求預(yù)測(cè)模型(Traditional demand projection model，TDPM)。而由于小汽車(chē)擁有率將呈現(xiàn)出“S”型增長(zhǎng)關(guān)系，須對(duì)其予以飽和趨勢(shì)考慮，這就使具有飽和水平限制的模型得到了極大關(guān)注。在機(jī)動(dòng)車(chē)預(yù)測(cè)中得到很大應(yīng)用的Gomperta模型正是一種具有飽和水平限制的模型，其模型方程［3］如式(1)所示，Dargey和Gately用此模型研究過(guò)世界范圍內(nèi)的小轎車(chē)擁有率情景以及收入的影響程度［7－8］。另外，還有采取“S”型方程研究機(jī)動(dòng)車(chē)擁有率與收入關(guān)系的類(lèi)對(duì)數(shù)模型等。本文將Gomperta模型等歸于具有飽和水平限制的預(yù)測(cè)模型(Saturation limit projection model，SLPM)。

圖1 中國(guó)ESDPM模型結(jié)構(gòu)框架圖［6］Fig.1 China Energy service demand projection model

其中:V是機(jī)動(dòng)車(chē)擁有率，GDP為人均收入，γ為機(jī)動(dòng)車(chē)擁有率飽和水平，α和β是曲線相關(guān)參數(shù)，一般為負(fù)值。

基于如上設(shè)計(jì)思路和各種運(yùn)輸方式未來(lái)變化趨勢(shì)的特點(diǎn)，本文把SLPM模型和TDPM模型統(tǒng)一納入到中國(guó)ESDPM模型，并對(duì)未來(lái)客運(yùn)和貨運(yùn)周轉(zhuǎn)量及小汽車(chē)保有量進(jìn)行了預(yù)測(cè)。

1.2 ESDPM模型運(yùn)行步驟

由模型設(shè)計(jì)思路和結(jié)構(gòu)框架圖可見(jiàn)，應(yīng)用模型預(yù)測(cè)交通需求時(shí)將按照如下3個(gè)步驟進(jìn)行:第1步為判斷和選擇，即根據(jù)各種運(yùn)輸方式發(fā)展歷程和特點(diǎn)，結(jié)合OECD國(guó)家的歷史經(jīng)驗(yàn)，判斷預(yù)測(cè)對(duì)象是否具有飽和趨勢(shì)從而選擇相應(yīng)預(yù)測(cè)模型;第2步為模型運(yùn)算，確定模型驅(qū)動(dòng)量，SLPM模型還需根據(jù)中國(guó)和OECD國(guó)家的歷史數(shù)據(jù)選擇人均飽和水平，輸入基本假設(shè)，輸出預(yù)測(cè)結(jié)果;第3步為確定和檢驗(yàn)，即將預(yù)測(cè)結(jié)果與發(fā)達(dá)國(guó)家發(fā)展歷程進(jìn)行比較，確定最終預(yù)測(cè)結(jié)果并檢驗(yàn)其合理性。

2 模型運(yùn)算的相關(guān)假設(shè)

本文根據(jù)對(duì)未來(lái)人口和經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)等基本假設(shè)，應(yīng)用1978年到2008年的歷史數(shù)據(jù)，預(yù)測(cè)了客運(yùn)(包括鐵路、公路、水運(yùn)和航空)和貨運(yùn)(包括鐵路、公路、水運(yùn)、航空和管道)未來(lái)一直到2050年的交通周轉(zhuǎn)量及小汽車(chē)保有量。模型運(yùn)算的相關(guān)假設(shè)如下:

2.1 經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展假設(shè)

根據(jù)近幾年的真實(shí)數(shù)據(jù)以及相關(guān)預(yù)測(cè)假設(shè)未來(lái)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展如表1所示:其中，人口將在2035年左右達(dá)到頂峰14.7億，GDP增長(zhǎng)率指每10年間的年均增長(zhǎng)率。

表1 未來(lái)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展假設(shè)Tab.1 Assumptions for future economic and social development

2.2 客運(yùn)交通相關(guān)假設(shè)

本文對(duì)客運(yùn)周轉(zhuǎn)總量及其各分量進(jìn)行預(yù)測(cè)①本文提到的客運(yùn)周轉(zhuǎn)量如非特別說(shuō)明均為不包括小汽車(chē)出行的運(yùn)輸周轉(zhuǎn)量。。為保證各運(yùn)輸方式占比及分量之和與客運(yùn)周轉(zhuǎn)總量協(xié)調(diào)一致，需對(duì)某個(gè)分量進(jìn)行假設(shè)。由于水運(yùn)是客運(yùn)占比最低的運(yùn)輸方式，本文參考了水運(yùn)周轉(zhuǎn)量的歷史數(shù)據(jù)。1978年到2008年，水運(yùn)客運(yùn)周轉(zhuǎn)量年均降低1.75%，與此相應(yīng)地，其占比也從1978年的5.77%持續(xù)下降到2008年的0.26%，年均下降9.88%。據(jù)此，本研究假設(shè)未來(lái)水運(yùn)客運(yùn)周轉(zhuǎn)量占比仍將以此速度持續(xù)下降，2050年其占比將下降到0.15%。

2.3 貨運(yùn)交通相關(guān)假設(shè)

同理，在對(duì)貨運(yùn)交通進(jìn)行預(yù)測(cè)時(shí)也需進(jìn)行假設(shè)。由于航空是貨運(yùn)占比最低的運(yùn)輸方式，本文將對(duì)其占比進(jìn)行假設(shè)。1978－2008年，我國(guó)航空貨運(yùn)周轉(zhuǎn)量年均增長(zhǎng)率高達(dá)17.41%。相應(yīng)地，航空貨運(yùn)占比也從0.01%逐漸攀升至0.11%。但相對(duì)于其他運(yùn)輸方式及其他國(guó)家貨運(yùn)占比情況，我國(guó)航空在貨運(yùn)周轉(zhuǎn)量的占比還很低。以國(guó)土面積與中國(guó)相當(dāng)?shù)拿绹?guó)為例，美國(guó)的航空貨運(yùn)周轉(zhuǎn)量占比基本保持在0.4%左右。未來(lái)，中國(guó)將逐漸成為全球性的國(guó)際集裝箱航運(yùn)中心。據(jù)此，本研究假定我國(guó)2050年航空貨運(yùn)占比也將達(dá)到0.4%，2005年到2050年該占比將以3.17%的速度持續(xù)上升。

3 模型的結(jié)果與討論

3.1 客運(yùn)周轉(zhuǎn)量的預(yù)測(cè)結(jié)果

根據(jù)模型得到未來(lái)客運(yùn)周轉(zhuǎn)量如圖2所示，選取小汽車(chē)飽和水平為0.35－0.5，得其保有量預(yù)測(cè)結(jié)果如圖3所示。

圖2 客運(yùn)周轉(zhuǎn)量預(yù)測(cè)結(jié)果Fig.2 The projection of passenger transport

圖3 私人小汽車(chē)預(yù)測(cè)結(jié)果Fig.3 The projection of private cars

結(jié)果顯示，2005－2050年客運(yùn)周轉(zhuǎn)量將以年均5.9%的速度增長(zhǎng)，2050年將達(dá)到23.1萬(wàn)億人·km，而小汽車(chē)保有量將隨著人均GDP增長(zhǎng)，呈現(xiàn)出明顯的“S”型增長(zhǎng)關(guān)系。根據(jù)發(fā)達(dá)國(guó)家的歷史經(jīng)驗(yàn)，當(dāng)人均GDP達(dá)到1.5萬(wàn)美元，千人小汽車(chē)擁有量為40以上［4］。Dargey和Gately也根據(jù)Gomperta模型和一些工業(yè)化國(guó)家的發(fā)展經(jīng)驗(yàn)，判斷小轎車(chē)擁有率飽和水平在 0.4 到0.7之間［7－8］。據(jù)本文預(yù)測(cè)，我國(guó)人均GDP將于2040年超過(guò)1.5萬(wàn)美元，但考慮到中國(guó)是一個(gè)人口大國(guó)，且未來(lái)交通運(yùn)輸?shù)陌l(fā)展面臨著能源瓶頸和環(huán)境保護(hù)的雙重限制，因此本文選取小汽車(chē)擁有率的飽和水平為0.4，小汽車(chē)保有量在2035年達(dá)到5.8億輛，之后一直穩(wěn)定在這一水平。

與同類(lèi)研究相比，本文預(yù)測(cè)2030年客運(yùn)周轉(zhuǎn)總量①因國(guó)家信息中心課題預(yù)測(cè)到2030年，本文僅對(duì)2030年的總量預(yù)測(cè)結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比。為9.6萬(wàn)億人·km，而國(guó)家信息中心交通項(xiàng)目報(bào)告［9］中為6.2萬(wàn)億人·km，發(fā)展改革委員會(huì)能源研究所課題組(以下簡(jiǎn)稱(chēng)能源研究所)預(yù)測(cè)為13.9萬(wàn)億人·km［4］。這主要是由于統(tǒng)計(jì)口徑不同，國(guó)家信息中心僅預(yù)測(cè)了營(yíng)運(yùn)車(chē)輛，而能源研究所則涵蓋了包括非營(yíng)運(yùn)車(chē)輛及城市交通整個(gè)大交通范圍，而本文僅預(yù)測(cè)了小汽車(chē)的保有量未計(jì)入客運(yùn)周轉(zhuǎn)總量。若假設(shè)2030年小汽車(chē)平均行駛里程為8000 km并平均載客1人，則可得2030年客運(yùn)周轉(zhuǎn)總量為14.2萬(wàn)億人·km，略高于能源研究所的預(yù)測(cè)。在客運(yùn)結(jié)構(gòu)占比方面，鐵路和水運(yùn)在總量的占比中將逐漸下降，而公路和航空占比將迅速上升。

3.2 貨運(yùn)周轉(zhuǎn)量的預(yù)測(cè)結(jié)果

根據(jù)ESDPM模型得到未來(lái)貨運(yùn)周轉(zhuǎn)量如圖4所示。結(jié)果顯示，2005－2050年貨運(yùn)周轉(zhuǎn)量將以年均5.1%的速度增長(zhǎng)，2050年達(dá)到74.7萬(wàn)億t·km。數(shù)據(jù)顯示，貨運(yùn)周轉(zhuǎn)量相對(duì)GDP的彈性系數(shù)在1985－2005年間基本在0.5 －1.3 之間波動(dòng)，平均值為0.81，2003 －2008 年這一系數(shù)為1.42，而未來(lái)該系數(shù)將逐漸下降到0.64。在貨運(yùn)周轉(zhuǎn)量的結(jié)構(gòu)占比方面，與客運(yùn)周轉(zhuǎn)量類(lèi)似地，鐵路和水運(yùn)占比也將逐漸下降，而公路和航空占比將逐漸上升。

圖4 貨運(yùn)周轉(zhuǎn)量預(yù)測(cè)結(jié)果Fig.4 The projection of freight transport

圖5 人均客運(yùn)周轉(zhuǎn)量比較Fig.5 The comparison of passenger per capita

3.3 結(jié)果的檢驗(yàn)與討論

可根據(jù)模型檢驗(yàn)步驟，將模型結(jié)果的相關(guān)指標(biāo)與發(fā)達(dá)國(guó)家的發(fā)展歷程進(jìn)行比較，檢驗(yàn)結(jié)果的合理性。本文將與OECD國(guó)家比較以下指標(biāo):人均出行距離，包括人均客運(yùn)周轉(zhuǎn)量和人均航空里程、單位GDP的貨運(yùn)周轉(zhuǎn)量及其相對(duì)GDP的彈性系數(shù)。

結(jié)果顯示，相比于其他國(guó)家和地區(qū)，我國(guó)人均客運(yùn)周轉(zhuǎn)量雖處于較低的水平，但未來(lái)增長(zhǎng)很快。由圖5可見(jiàn)，1978－2008年OECD國(guó)家的人均客運(yùn)周轉(zhuǎn)量都呈緩慢增長(zhǎng)的態(tài)勢(shì)［10］。其中，日本最低，美國(guó)最高，IEA的數(shù)值為IEA17個(gè)國(guó)家的平均值，中國(guó)的數(shù)值為2020－2050年每5年的預(yù)測(cè)值。而我國(guó)未來(lái)人均客運(yùn)周轉(zhuǎn)量增速則顯著高于OECD國(guó)家。這是因?yàn)槲覈?guó)城市化率和三產(chǎn)比重較低，城市化進(jìn)程滯后于工業(yè)化，而OECD國(guó)家在人均GDP的可比時(shí)期城市化率早已超過(guò)70%。因此，未來(lái)我國(guó)人均客運(yùn)周轉(zhuǎn)量將快速增長(zhǎng)，但由于國(guó)情和生活方式的差別，我國(guó)既不會(huì)保持在日本的較低水平，也不會(huì)像美國(guó)那么高。值得注意的是未來(lái)我國(guó)航空客運(yùn)發(fā)展將更加迅速，人均航空里程將達(dá)到美國(guó)八十到九十年代的水平。據(jù)本文預(yù)測(cè)2050年我國(guó)人均航空里程為0.32萬(wàn)km，美國(guó)八、九十年代這一數(shù)值在0.3－0.35之間;而人均客運(yùn)周轉(zhuǎn)量將于2050年達(dá)到1.5萬(wàn)km(包括小汽車(chē)則為1.7萬(wàn) km)，能源研究所預(yù)測(cè)值為1.9萬(wàn)km［4］，相當(dāng)于IEA國(guó)家現(xiàn)在的平均水平。

在貨運(yùn)方面，OECD國(guó)家1990年到2004年間單位GDP的貨運(yùn)周轉(zhuǎn)量(單位為)一直保持在一個(gè)平穩(wěn)水平。其中，加拿大和澳大利亞最高，均在1以上，美國(guó)和IEA國(guó)家基本穩(wěn)定在0.6和0.4左右，而日本僅為0.1 t·雖然我國(guó)單位GDP的貨運(yùn)周轉(zhuǎn)量從1980年以來(lái)一直處于下降態(tài)勢(shì)，但即便如此，2005年該值仍高達(dá)3.6 t·km/。這說(shuō)明我們用較高的貨運(yùn)強(qiáng)度支撐了經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，這與我國(guó)“世界工廠”的特殊背景是相符合的。根據(jù)本文預(yù)測(cè)，未來(lái)隨著我國(guó)工業(yè)化進(jìn)程的完成和服務(wù)業(yè)比重的逐漸提升，單位GDP的貨運(yùn)周轉(zhuǎn)量將繼續(xù)下降，2050年這一數(shù)值將下降到2.3 t·km/，貨運(yùn)周轉(zhuǎn)量相對(duì)GDP的彈性系數(shù)也將逐漸降低到2050年的0.64，如表2所示。

由表2可見(jiàn)，中美日三國(guó)貨運(yùn)周轉(zhuǎn)量相對(duì)GDP的彈性系數(shù)均逐漸降低，公路在貨運(yùn)總量的占比逐漸升高，總體趨勢(shì)上均比較一致。但我國(guó)與美國(guó)運(yùn)輸更加接近，與日本相差較大，這也再次體現(xiàn)出交通與國(guó)情的高相關(guān)性。以公路占比為例，日本因國(guó)土面積狹小，貨運(yùn)以公路和沿海海運(yùn)為主，鐵路僅占5%左右，故而公路占比略高;而我國(guó)與美國(guó)幅員遼闊，公路周轉(zhuǎn)量和占比雖然不斷增加，但鐵路仍將在貨運(yùn)中發(fā)揮重要作用，因此公路占比上升空間有限。值得注意的是，表中美日兩國(guó)貨運(yùn)周轉(zhuǎn)量相對(duì)GDP的彈性系數(shù)是剔除了遠(yuǎn)洋運(yùn)輸?shù)模覂蓢?guó)在70－80年代經(jīng)歷了兩次石油危機(jī)，因此該系數(shù)較低。

表2 貨運(yùn)周轉(zhuǎn)量比較Tab.2 The comparison of freight transport

根據(jù)模型的檢驗(yàn)和比較我們發(fā)現(xiàn)，雖然中國(guó)的客運(yùn)和貨運(yùn)周轉(zhuǎn)量與發(fā)達(dá)國(guó)家存在較大差距，但發(fā)達(dá)國(guó)家發(fā)展道路所體現(xiàn)出的特點(diǎn)，尤其是交通運(yùn)輸與一些經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)指標(biāo)的變化規(guī)律仍對(duì)我國(guó)具有很大的借鑒意義。但考慮到不同國(guó)家間國(guó)情的巨大差異，需對(duì)可比性進(jìn)行甄別。由于日本的國(guó)土面積和經(jīng)濟(jì)構(gòu)成與我國(guó)有很大差異，本文認(rèn)為我國(guó)與日本的可比性較低;在客運(yùn)方面，由于生活和消費(fèi)模式的顯著不同，我國(guó)與美國(guó)的可比性較差，而IEA國(guó)家可能是一個(gè)較好的參照;在貨運(yùn)方面，考慮到其與國(guó)土面積的高相關(guān)性，我國(guó)與美國(guó)、加拿大和澳大利亞等疆域大國(guó)的可比性更高。

4 結(jié)論

交通運(yùn)輸是未來(lái)我國(guó)能源需求預(yù)測(cè)中的一個(gè)關(guān)鍵部門(mén)。本文建立并應(yīng)用中國(guó)ESDPM模型對(duì)交通運(yùn)輸部門(mén)中客運(yùn)和貨運(yùn)周轉(zhuǎn)量以及汽車(chē)保有量進(jìn)行了預(yù)測(cè)，并與其他國(guó)家和地區(qū)及相關(guān)研究進(jìn)行了比較。結(jié)果顯示，2005－2050年中國(guó)的客運(yùn)和貨運(yùn)周轉(zhuǎn)量將分別以年均增長(zhǎng)率5.9%和5.1%的速度增長(zhǎng)，2050年將分別達(dá)到23.1萬(wàn)億人·km和74.7萬(wàn)億t·km。雖然未來(lái)我國(guó)客運(yùn)周轉(zhuǎn)量增長(zhǎng)速度顯著高于OECD國(guó)家，但我國(guó)人均出行距離仍將處于較低的水平，2050年時(shí)僅相當(dāng)于IEA國(guó)家現(xiàn)在的平均水平;而單位GDP的貨運(yùn)周轉(zhuǎn)量雖呈持續(xù)下降態(tài)勢(shì)，但與美國(guó)、加拿大和澳大利亞等疆域大的國(guó)家相比仍有不小的差距。小汽車(chē)保有量將隨人均GDP的發(fā)展呈現(xiàn)出明顯的“S”型增長(zhǎng)關(guān)系，在小汽車(chē)擁有率飽和水平選取為0.4時(shí)，小汽車(chē)保有量將穩(wěn)定在5.8億輛左右。

未來(lái)隨著我國(guó)城市化進(jìn)程的持續(xù)發(fā)展和人均收入的不斷提高，交通運(yùn)輸在終端能源消費(fèi)總量的比重將持續(xù)升高。因此，合理預(yù)測(cè)未來(lái)的交通需求，為交通和能源規(guī)劃提供相關(guān)依據(jù)，對(duì)我國(guó)在快速工業(yè)化和城市化進(jìn)程中轉(zhuǎn)變交通發(fā)展模式，加強(qiáng)交通節(jié)能減排具有著十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。我國(guó)應(yīng)在經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展過(guò)程中，充分借鑒發(fā)達(dá)國(guó)家的歷史經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)行合理規(guī)劃，轉(zhuǎn)變發(fā)展方式，為邁上具有中國(guó)特色的低碳發(fā)展之路做好充分準(zhǔn)備。

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［9］國(guó)家信息中心經(jīng)濟(jì)預(yù)測(cè)部，交通節(jié)能問(wèn)題的研究系列報(bào)告之三:交通運(yùn)輸需求與經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的關(guān)系研究［R］.2009.［Economic Forecast Ministry of National Information Center.Transport Energy Saving Report-III:Study of the relationship of the transport demand with economic and social development and industry structure［R］.2009.］

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