李紅霞，徐偉嘉 ，黃建彰，劉永紅

(1.中山大學(xué)先進(jìn)技術(shù)研究院，廣東 廣州 510275;2.中山大學(xué)工學(xué)院智能交通研究中心，廣東 廣州510275;3.東莞中山大學(xué)研究院，廣東 東莞 523808)

伴隨著人們對(duì)交通出行的需求增長(zhǎng)，交通領(lǐng)域CO2排放量顯著增長(zhǎng)［1］。過(guò)去的10年，全球CO2排放總量增加了13%，而源于交通工具一項(xiàng)的碳排放增長(zhǎng)率就高達(dá)25%。2009年我國(guó)政府在哥本哈根世界氣候變化大會(huì)上承諾，到2020年單位國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值的CO2排放量將比2005年下降40%～45%。交通排放作為溫室氣體的主要來(lái)源之一［2］，在城市交通排放中占有很大比例。

現(xiàn)以佛山市2012年數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，采用COPERT模型計(jì)算了微型客車、輕型客車、中型客車、重型客車、出租車、公交車及摩托車7種車型的CO2排放因子、排放量及分擔(dān)率，探討了不同車型、排氣量、載重及排放水平對(duì)排放因子的影響，從車型組成、排放分布兩方面分析了CO2排放結(jié)構(gòu)，并評(píng)估了佛山市的低碳交通出行對(duì)策。

1 城市交通CO2排放計(jì)算

1.1 方法及數(shù)據(jù)

利用COPERT模型進(jìn)行佛山市機(jī)動(dòng)車排放因子計(jì)算，綜合考慮佛山市機(jī)動(dòng)車組成、機(jī)動(dòng)車運(yùn)行狀況、機(jī)動(dòng)車運(yùn)行條件、氣象條件及油品組分等基本參數(shù)，對(duì)COPERT模型中的參數(shù)進(jìn)行參數(shù)校正，使計(jì)算得出的排放因子更能符合佛山市的實(shí)際情況。計(jì)算出各種機(jī)動(dòng)車型的CO2排放因子后，結(jié)合其保有量及行駛里程數(shù)據(jù)，采用行駛里程法可確定各車型的CO2排放量。

參數(shù)校正主要是指COPERT模式中輸入?yún)?shù)的校正，使得COPERT模式中的基本信息符合佛山市現(xiàn)狀信息。參數(shù)校正主要包括機(jī)動(dòng)車組成，機(jī)動(dòng)車運(yùn)行狀況，機(jī)動(dòng)車運(yùn)行條件，氣象信息及油品組分等幾方面信息。其中，根據(jù)新的車輛分類方法，佛山市居民出行的交通工具主要?jiǎng)澐譃槲⑿涂蛙嚒⑤p型客車、中型客車、重型客車、摩托車、公交車、出租車，與COPERT模型相對(duì)應(yīng)的車型可參考文獻(xiàn)［3］，此處將公交車和出租車作為兩個(gè)獨(dú)立車型進(jìn)行分析，便于對(duì)佛山市交通出行情況進(jìn)行深入的探討。根據(jù)車輛管理所的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，各車型不同排放標(biāo)準(zhǔn)下的保有量數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表1。模型具體參數(shù)如佛山市機(jī)動(dòng)車單次平均行駛里程的計(jì)算，通過(guò)2012年佛山市交通規(guī)劃年報(bào)上不同車型平均出行時(shí)間，結(jié)合不同車型比例，進(jìn)行加權(quán)平均獲得，經(jīng)計(jì)算其值為14.3 km/次。

表1 2012年佛山市不同載客類機(jī)動(dòng)車保有量統(tǒng)計(jì)①輛

2012年佛山市5個(gè)行政區(qū)的機(jī)動(dòng)車平均行駛速度為34.4 km/h ～42.4 km/h，取 40 km/h 作為佛山市機(jī)動(dòng)車平均行駛速度。采用2012年佛山市轄區(qū)內(nèi)氣象站的溫度監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)代入模型進(jìn)行計(jì)算，包括月最高，月最低氣溫等信息。燃油參數(shù)的選擇參照我國(guó)燃油元素含量國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、廣東省地方燃料標(biāo)準(zhǔn)確定。其他參數(shù)如道路縱坡比及負(fù)載采用模型默認(rèn)值，即負(fù)載取值50%，道路坡度為0。此外，各種出行方式的累計(jì)行駛里程由2 000份調(diào)查問(wèn)卷獲取，統(tǒng)計(jì)獲取的年均行駛里程見(jiàn)表2。

表2 2012年佛山市各載客類機(jī)動(dòng)車的年均行駛里程 km

1.2 計(jì)算方法

采用COPERT模型計(jì)算各種出行方式在不同排放水平、燃料類型下的CO2排放因子，以保有量作為權(quán)重參數(shù)，對(duì)排放因子進(jìn)行歸一化處理。

式中：j、i及k——機(jī)動(dòng)車類型、子車型及排放標(biāo)準(zhǔn);

e——綜合排放因子，g/km;

P——車型保有量，輛;

n——子車型數(shù)目;

m——排放標(biāo)準(zhǔn)數(shù)目。

CO2排放量(行駛里程法)：

式中：Eexh——CO2年排放量，t/a;

L——年均行駛里程，km。

CO2排放分擔(dān)率：

分擔(dān)率θ即為單個(gè)指標(biāo)下(車型、國(guó)標(biāo)等)的排放量與CO2總排放量的比值，表征了不同出行方式對(duì)CO2排放的貢獻(xiàn)率。

2. 結(jié)果及分析

2.1 CO2排放因子分析

2.1.1 排放水平、燃油類型的影響

7種車型的CO2排放因子見(jiàn)表3。

表3 各載客車在不同燃油及排放水平下的CO2排放因子 g/km

由表3可見(jiàn)，對(duì)于同一車型，不同排放水平的CO2排放因子差異不明顯。除重型客車與公交車，燃油對(duì)CO2排放因子的影響亦不明顯。根據(jù)文獻(xiàn)［4］，經(jīng)濟(jì)型轎車每公里CO2排放量約為134 g，中檔和高檔車分別為148 g和161 g，高檔豪華車則為198 g，并預(yù)測(cè)目前小排量轎車的CO2排放量可控制在107 g～120 g。利用COPERT計(jì)算獲得的佛山市各種轎車CO2排放因子略高于上述數(shù)值。

2.1.2 排氣量/載重的影響

不同排氣量/載重下各類車型的CO2排放因子見(jiàn)表4。由表4可見(jiàn)，排氣量與載重對(duì)CO2排放具有較大的影響。對(duì)于微型客車、輕型客車、公交車等不同載客車，隨著排氣量/載重的增加，CO2綜合排放因子均有所增加。2.1.3 行駛速度的影響

表4 各載客車在不同排氣量/載重下的CO2排放因子g/km

7類載客車型不同行駛速度下CO2排放因子的變化見(jiàn)圖1。

圖1 各類機(jī)動(dòng)車行駛速度與CO2排放因子之間的關(guān)系

(1)微型客車、輕型客車、重型客車及公交車的CO2排放因子均在75 km/h車速下具有相對(duì)較低的排放因子;(2)摩托車車速為45 km/h時(shí)具有最低CO2排放因子70.00 g/km;(4)出租車車速為65 km/h時(shí)具有最低CO2排放因子142.82 g/km;(3)當(dāng)佛山市機(jī)動(dòng)車平均行駛速度等于55 km/h時(shí)，CO2綜合排放因子最小，為125.73 g/km。據(jù)交通年度報(bào)告統(tǒng)計(jì)顯示［5］，佛山市機(jī)動(dòng)車近幾年的平均行駛速度約為35 km/h～40 km/h。

2.2 CO2排放結(jié)構(gòu)分析

2.2.1 基于車型組成的排放結(jié)構(gòu)

2012年佛山市載客類機(jī)動(dòng)車CO2排放結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖2。7種出行方式對(duì)應(yīng)總排放量約為 604.44 萬(wàn) t。

圖2 2012年佛山市載客類機(jī)動(dòng)車CO2排放結(jié)構(gòu)

由圖2可見(jiàn)，佛山市保有量最大的2種出行交通工具分別為輕型客車和摩托車，對(duì)應(yīng)的CO2排放量分別為387.53萬(wàn)t/a及57.92萬(wàn)t/a。摩托車的保有量雖高達(dá)載客類機(jī)動(dòng)車總量的一半以上，但其排放因子及年均行駛里程均低于輕型客車，使得摩托車的總體分擔(dān)率遠(yuǎn)低于其保有量所占比例。

2.2.2 基于排放水平的排放結(jié)構(gòu)

各車型不同排放水平下的CO2排放量見(jiàn)表5。此處僅考慮以汽油和柴油為燃料的載客車?？傮w而言，佛山市全部載客車中黃標(biāo)車保有量仍較為龐大，黃標(biāo)車對(duì)CO2排放的貢獻(xiàn)率總體較高，除出租車以外的其他車型均具有更高的“換車”空間。

表5 2012年佛山市各載客車不同排放水平下的CO2排放分擔(dān)率 %

3 交通出行CO2減排潛勢(shì)討論

3.1 限摩政策

圖3(a)(b)給出了2010年及2012年載客類機(jī)動(dòng)車的車型組成結(jié)構(gòu)情況。

圖3 載客車車型組成結(jié)構(gòu)變化

自2010年8月以來(lái)佛山市開(kāi)始實(shí)施限摩措施，即區(qū)域內(nèi)停止摩托車注冊(cè)登記，區(qū)域外的摩托車禁止在限摩區(qū)域內(nèi)通行，高峰時(shí)段設(shè)定禁行路段并鼓勵(lì)摩托車提前報(bào)廢。2012年佛山市載客車總量約為188.61萬(wàn)輛，較2010年增長(zhǎng)3.9%，其中變化最大的兩大類車型即為摩托車及輕型客車。對(duì)比圖3(a)(b)，2012年摩托車保有量較2010年減少約 11.67萬(wàn)輛，輕型客車保有量增加18.35萬(wàn)輛。經(jīng)計(jì)算，2010年佛山市摩托車與輕型客車 CO2排放因子分別為 72.1 g/km及201.1 g/km，較2012年該值略高。假定年均行駛里程相同的前提下，結(jié)合2010年車管所摩托車及輕型客車保有量數(shù)據(jù)可知，2012年摩托車的CO2排放量較2010年削減8.09萬(wàn)t，輕型客車CO2排放量增加80.9 萬(wàn) t。

3.2 其他低碳出行對(duì)策

從各車型排放因子的角度出發(fā)，以摩托車(保有量最大)為基準(zhǔn)，假設(shè)摩托車載客人數(shù)為1人，則其他6類車型即微客、輕客、中客、重客、出租車及公交車的全程載客人數(shù)分別保證不低于2人、3人、3人、11人、2人及10人時(shí)則具有與摩托車相當(dāng)?shù)牡吞汲鲂兴?。就佛山市而言?012年公交車數(shù)量較2010年有所增長(zhǎng)，鼓勵(lì)公交車的使用，保證公交車的全程載客數(shù)，對(duì)于低碳出行具有重要積極意義。

輕型客車具有較高的CO2排放分擔(dān)率，2012年佛山市的輕型客車排氣量 ＜1.4 L、1.4 L ～2.0 L及＞2.0 L的保有量分別為170 163輛、480 839輛及201 000輛，各自所占比例為20.0%、56.4%及23.6%。在佛山市已經(jīng)實(shí)施限摩政策的同時(shí)，輕型客車的保有量亦以較快的速度增長(zhǎng)，結(jié)合排氣量與CO2排放因子變化規(guī)律可知，控制輕型客車保有量的同時(shí)，鼓勵(lì)小排量轎車使用，并大力推行公交出行具有積極意義。

此外，機(jī)動(dòng)車行駛條件，如怠速、加速、恒速、減速等運(yùn)行狀況亦大大影響機(jī)動(dòng)車行駛效率及CO2排放量，機(jī)動(dòng)車頻繁啟動(dòng)/停止引發(fā)的低怠速情形可使能耗增加約10%［6－7］。車速由40 km/h恒速提高至110 km/h時(shí)，每輛車 CO2排放因子由155 g/km增至191 g/km［8］。結(jié)合前述排放因子與行駛速度間的關(guān)系可知，提高駕駛水平、合理布局公路紅綠燈，采用智能交通管理系統(tǒng)等措施提高汽車運(yùn)行效率，對(duì)降低CO2排放具有積極意義。

4 結(jié)論

(1)對(duì)于同一車型，排放水平對(duì)CO2排放因子的影響不明顯;除重型客車與公交車，燃油類型對(duì)CO2排放因子的影響亦不明顯;各車型的CO2排放因子隨著排氣量/載重的增加而增加;當(dāng)佛山市機(jī)動(dòng)車平均行駛速度提高至55 km/h時(shí)，CO2綜合排放因子可達(dá)最小值125.73 g/km;

(2)7種車型中，輕型客車及摩托車CO2排放量最大，分別為 1469 493 t/a及 394 174.3 t/a，分擔(dān)率分別為52.1%及14.0%;不同排放水平的載客車CO2排放分擔(dān)率從大到小排序依次為：國(guó)I＞國(guó)0＞國(guó)Ⅱ＞國(guó)Ⅲ＞國(guó)Ⅳ，分擔(dān)率分別為34.7%、22.0%、21.2%、17.5%及 4.6%;

(3)從CO2減排角度出發(fā)，控制輕型客車保有量的同時(shí)鼓勵(lì)小排量轎車使用，大力推行公交出行，并提高駕駛水平、合理布局公路紅綠燈，采用智能交通管理系統(tǒng)等措施提高汽車運(yùn)行效率，對(duì)降低CO2排放具有積極意義。

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