■許 靜

（福建省交通科研院有限公司，福州 350004）

綠色交通的內(nèi)涵是可持續(xù)發(fā)展，是交通運(yùn)輸與社會經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)發(fā)展、自然生態(tài)和諧共生的主體發(fā)展模式， 是以最小的能源資源消耗和生態(tài)環(huán)境為代價，最大限度地滿足人們的交通運(yùn)輸需求，推動行業(yè)實(shí)現(xiàn)資源節(jié)約、環(huán)境友好的交通運(yùn)輸系統(tǒng)[1]。 綠色交通是生態(tài)文明和綠色發(fā)展理念在交通運(yùn)輸領(lǐng)域的集中體現(xiàn)， 是轉(zhuǎn)變交通運(yùn)輸發(fā)展方式的重要途徑，是“四個交通”發(fā)展戰(zhàn)略的內(nèi)容之一，是引領(lǐng)交通運(yùn)輸現(xiàn)代化發(fā)展的重要組成部分。

我國交通規(guī)劃性綱領(lǐng) 《交通強(qiáng)國建設(shè)綱要》和《國家綜合立體交通網(wǎng)規(guī)劃綱要》 均將綠色發(fā)展作為主要導(dǎo)向，并對節(jié)能降碳、生態(tài)保護(hù)、污染防治、資源集約等重點(diǎn)工作作出明確部署安排。 福建省作為交通強(qiáng)國建設(shè)試點(diǎn)省份之一，率先在推進(jìn)行業(yè)治理現(xiàn)代化上實(shí)現(xiàn)突破，發(fā)布《福建省交通強(qiáng)國先行區(qū)建設(shè)實(shí)施方案》。 “十四五”期間，隨著要素資源成本上升，福建省經(jīng)濟(jì)發(fā)展面臨的資源約束趨緊，亟需產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級。 當(dāng)前，福建交通還存在許多矛盾和問題，應(yīng)以綠色發(fā)展為引領(lǐng)，采取更加強(qiáng)有力的措施，全面推動綠色交通各項(xiàng)工作，提升行業(yè)綠色發(fā)展水平，加快建設(shè)交通強(qiáng)國，推動行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。 而交通運(yùn)輸?shù)哪芎暮吞寂欧攀欠从尘G色交通發(fā)展的重要指標(biāo)，對于能耗和碳排放的精確預(yù)測和分析是未來綠色交通發(fā)展的重中之重。

1 福建省交通運(yùn)輸能源消費(fèi)與排放現(xiàn)狀

“十三五”以來，福建省能源消費(fèi)總量在交通運(yùn)輸行業(yè)中增長較快，而碳排放強(qiáng)度持續(xù)下降。福建省交通運(yùn)輸是僅次于工業(yè)、生活消費(fèi)的第三大能耗來源。2019 年福建省公路水路交通運(yùn)輸能耗量比2015 年增長18%，能耗和碳排放量分別達(dá)到826.7 萬t 標(biāo)準(zhǔn)煤和1763.8 萬t CO2，如圖1 所示。 從各種運(yùn)輸方式的能源消費(fèi)的占比構(gòu)成分析來看， 公路運(yùn)輸能耗是能源消費(fèi)的主體， 占比較大，2019 年高達(dá)69.6%，其公路、 水運(yùn)貨運(yùn)能耗分別達(dá)到551.3 和224.78 萬t標(biāo)準(zhǔn)煤，與2015 年相比分別增長15%和45.7%。

圖1 福建公路水路交通運(yùn)輸能源消費(fèi)總量

在交通運(yùn)輸能耗方面，與2015 年相比，2019 年?duì)I運(yùn)客車、營運(yùn)貨車單位運(yùn)輸周轉(zhuǎn)量分別為11.7 千克標(biāo)準(zhǔn)煤/千人公里和4.37 千克標(biāo)準(zhǔn)煤/百噸公里，分別下降了15.18%和5.52%。 2019 年，福建省貨運(yùn)船舶單位運(yùn)輸周轉(zhuǎn)量能耗為3.07 千克標(biāo)煤/千噸公里，與2015 年相比下降了9.97%；客運(yùn)船舶單位運(yùn)輸周轉(zhuǎn)量能耗為2.86 噸標(biāo)煤/萬人公里，與2015 年相比上升了7.12%。2019 年城市客運(yùn)單位運(yùn)輸周轉(zhuǎn)量能耗比2015 年下降11.5%。

在碳排放方面，與2015 年相比，2019 年?duì)I運(yùn)客車、營運(yùn)貨車單位運(yùn)輸周轉(zhuǎn)量的碳排放分別下降6.4%和15.81%；營運(yùn)貨船單位運(yùn)輸周轉(zhuǎn)量的碳排放下降9.97%，營運(yùn)客船單位運(yùn)輸周轉(zhuǎn)量的碳排放比2015 年上升5.87%；港口生產(chǎn)單位吞吐量的碳排放下降6.22%。

2 綠色交通模型構(gòu)建

本文采用多模型和綜合的方式預(yù)測未來交通運(yùn)輸需求，基于福建省綠色交通發(fā)展現(xiàn)狀相關(guān)的研究成果回顧，研究開發(fā)構(gòu)建以“能耗與排放”為核心，可預(yù)測福建省“十四五”期間的交通運(yùn)輸能耗、碳排放、污染物排放，同時可對土地利用效率、資源利用效率等方面進(jìn)行預(yù)判的“大交通”視角下綠色交通發(fā)展綜合集成模型。 該模型將在已開發(fā)的中國交通運(yùn)輸能耗與排放需求預(yù)測模型基礎(chǔ)上綜合集成交通運(yùn)輸污染物、資源利用等要素。 交通運(yùn)輸?shù)吞及l(fā)展的主要影響因素包括經(jīng)濟(jì)新常態(tài)宏觀背景下對碳排放的影響，GDP、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、城鎮(zhèn)化進(jìn)程、人口、收入水平等宏觀經(jīng)濟(jì)社會因素，共享出行、電子商務(wù)、城市配送等新業(yè)態(tài)和新模式，消費(fèi)理念、工作方式轉(zhuǎn)變等因素對低碳交通發(fā)展的影響[2]，如圖2 所示。

圖2 供給側(cè)、需求側(cè)2 個維度的交通運(yùn)輸碳排放的影響因素

2.1 貨運(yùn)運(yùn)輸需求預(yù)測模型

（1）數(shù)據(jù)處理

貨運(yùn)需求預(yù)測需要對運(yùn)輸量統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行同口徑處理； 考慮到貨運(yùn)量統(tǒng)計(jì)口徑發(fā)生過多次變化，研究按照同增長率法修正歷史營運(yùn)性運(yùn)輸貨運(yùn)量級貨運(yùn)周轉(zhuǎn)量，如公式（1）、公式（2）所示，該方法涉及指標(biāo)較少，計(jì)算方式簡單。 福建省交通運(yùn)輸?shù)臄?shù)據(jù)是采用該方法處理， 以新的運(yùn)輸量為基數(shù)，各年增長率為系數(shù)推算往年運(yùn)輸量[3]。

其中，rn表示第n 年貨運(yùn)運(yùn)輸量（運(yùn)輸周轉(zhuǎn)量）；Yn表示第n 年原統(tǒng)計(jì)口徑貨運(yùn)量（運(yùn)輸周轉(zhuǎn)量）；Yn-1表示第n-1 年原統(tǒng)計(jì)口徑貨運(yùn)量（運(yùn)輸周轉(zhuǎn)量）；Y′n表示第n 年新統(tǒng)計(jì)口徑貨運(yùn)量（運(yùn)輸周轉(zhuǎn)量）；Y′n-1表示第n-1 年新統(tǒng)計(jì)口徑貨運(yùn)量（運(yùn)輸周轉(zhuǎn)量）。

（2）預(yù)測模型

現(xiàn)階段較為主流的預(yù)測模型包括：增長率法模型、運(yùn)輸強(qiáng)度分析法模型、彈性系數(shù)法模型及多元回歸模型，具體模型介紹如下：

①增長率法模型

增長率法是根據(jù)預(yù)測對象的預(yù)計(jì)增長速度進(jìn)行預(yù)測的方法[4]，預(yù)測模型如公式（3）所示。

其中，Qt表示第t 年貨運(yùn)需求總量；Q0現(xiàn)狀貨運(yùn)需求總量；a 表示年均增長率，%；t 表示時間，年。

②運(yùn)輸強(qiáng)度分析法模型

運(yùn)輸強(qiáng)度分析法是基于經(jīng)濟(jì)社會與貨運(yùn)需求之間的內(nèi)在關(guān)系， 在判斷經(jīng)濟(jì)增長趨勢的基礎(chǔ)上，通過預(yù)判某一區(qū)域的運(yùn)輸強(qiáng)度值， 即每萬元GDP產(chǎn)生的貨運(yùn)運(yùn)輸量來預(yù)測貨運(yùn)需求總量的方法。 運(yùn)輸強(qiáng)度分析法可用下式所示：

其中，Q 表示貨運(yùn)需求；S 表示貨運(yùn)強(qiáng)度；GDP表示地區(qū)生產(chǎn)總值。

③彈性系數(shù)法模型

彈性系數(shù)是指貨運(yùn)量 （周轉(zhuǎn)量） 增長速度與GDP 增長速度之比，反映了貨運(yùn)需求隨社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的變動情況。 彈性系數(shù)分析法可由下式表示：

其中，Q 表示未來貨運(yùn)需求；Q0現(xiàn)狀貨運(yùn)需求；T 表示貨運(yùn)彈性系數(shù)；RGDP表示GDP 增速。

④多元回歸模型

設(shè)因變量y 與自變量x1，x2，x3， …，xn間存在著線性相關(guān)性，則多元線性回歸模型可由公式（6）表示。

其中，b0，b1，b2，…，bn為待定系數(shù)，由最小二乘法確定；x1，x2，…，xn表示自變量。

本次貨運(yùn)需求預(yù)測需要綜合考慮眾多因素，因此，在采用多元回歸模型進(jìn)行需求量預(yù)測時，重點(diǎn)考慮GDP、經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)、人口、城鎮(zhèn)化率、智能交通、智慧物流、消費(fèi)理念以及典型貨運(yùn)種類運(yùn)輸量變化與貨物周轉(zhuǎn)量的關(guān)系，量化其具體數(shù)據(jù)，構(gòu)建多元回歸模型，如公式（7）～（9）。

樣本在回歸線附近的密集程度，是回歸方程擬合優(yōu)度的檢驗(yàn)對象，也是判別回歸方程對樣本數(shù)據(jù)的代表程度，一般用判定系數(shù)R2實(shí)現(xiàn)[5]，如公式（10）所示。

判定系數(shù)[6]R2反映了回歸直線對觀測數(shù)據(jù)的擬合程度，若所有觀測值yi都落在回歸直線上，R2=1，擬合是完全的；如果回歸直線沒有解釋任何離差，y的總離差全部歸于殘差平方和，R2=0， 自變量與因變量完全無關(guān)：通常觀測值都是部分落在回歸直線上，即0

回歸方程的顯著性檢驗(yàn)[5，7]是對因變量與所有自變量之間的回歸關(guān)系是否顯著的一種假設(shè)檢驗(yàn)，一般采用F 檢驗(yàn)，如公式（11）所示。

根據(jù)給定的顯著水平[7]α 計(jì)算F 值所對應(yīng)的概率p 值，若p<α，則說明因變量與自變量的回歸關(guān)系顯著；若p>α，則說明因變量與自變量的回歸關(guān)系不顯著，本文中α 取0.1。

2.2 客運(yùn)需求預(yù)測模型

客運(yùn)需求預(yù)測模型較為成熟，本研究將采用多元回歸模型、彈性系數(shù)模型和累積威布爾函數(shù)模型3 種方法對福建省未來客運(yùn)需求進(jìn)行預(yù)測， 綜合比對模型結(jié)果后得到福建省客運(yùn)需求量。

（1）多元回歸模型

人均出行次數(shù)函數(shù)形式如式（12）所示：

其中，y 為人均出行次數(shù)，次；x1為人均GDP，美元；x2為15～64 歲人口比例，%；x3為第三產(chǎn)業(yè)比例，%；x4為城鎮(zhèn)化率，%； K,a,a1,b,b1,c,c1,d,d1為各類參數(shù)。

（2）彈性系數(shù)分析模型

彈性系數(shù)分析法可由式（13）表示：

公式中，Q 是指未來客運(yùn)需求；Q0是指現(xiàn)狀客運(yùn)需求；T 是指客運(yùn)彈性系數(shù)；RGDP是指GDP 增速。

根據(jù)各項(xiàng)研究[8]，“十三五”期間隨著福建省經(jīng)濟(jì)發(fā)展進(jìn)入高質(zhì)量發(fā)展階段，產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級步伐加快，人均收入水平將進(jìn)一步提高，福建省將逐漸邁入小康社會， 消費(fèi)對經(jīng)濟(jì)的貢獻(xiàn)率進(jìn)一步提升，預(yù)計(jì)客運(yùn)彈性系數(shù)將大于1。2020-2025 年，福建經(jīng)濟(jì)發(fā)展進(jìn)入平穩(wěn)狀態(tài)，同時，大規(guī)模交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)基本完成，福建交通運(yùn)輸基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)水平到達(dá)穩(wěn)定狀態(tài)， 預(yù)計(jì)客運(yùn)需求的彈性系數(shù)將保持在0.8左右。

（3）累積威布爾函數(shù)模型

通過識別出行需求的主要驅(qū)動因素并模擬出行需求與這些因素之間的數(shù)學(xué)關(guān)系來預(yù)測福建的乘客出行需求（以億人公里為單位）。 使用累積威布爾函數(shù)來模擬福建省人均公里的增長趨勢， 如式（14）、（15）所示。

其中，Ti為第i 年人均出行距離；Ti*為第i 年人均飽和行程距離；x 為人均GDP； γ 為確定曲線形狀的參數(shù)，從歷史交通數(shù)據(jù)和經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)中回歸，數(shù)據(jù)來源于2000 年和2015 年的福建省交通統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)；Tui是第i 年的福建省客運(yùn)周轉(zhuǎn)量，Poi是福建省的第i 年人口。

3 情景設(shè)置分析

情景設(shè)置分析主要面向2025 年福建省綠色交通發(fā)展情景，包含設(shè)置基準(zhǔn)情景、綠色發(fā)展情景、強(qiáng)化綠色發(fā)展情景3 種情景。 情景分析與福建省推進(jìn)綠色交通發(fā)展目標(biāo)與任務(wù)密切結(jié)合，將具體政策進(jìn)行參數(shù)化，需求預(yù)測將展望到2025 年。

（1）基準(zhǔn)情景：“十四五”期間，福建省交通運(yùn)輸行業(yè)將按照國家及福建省相關(guān)節(jié)能環(huán)保相關(guān)政策及發(fā)展趨勢，采取嚴(yán)格的能效提升、清潔能源利用、運(yùn)輸結(jié)構(gòu)優(yōu)化和出行需求管理等綠色交通發(fā)展政策。

（2）綠色發(fā)展情景：“十四五”期間，福建省交通運(yùn)輸行業(yè)將實(shí)施更為嚴(yán)格的綠色交通發(fā)展政策，積極推進(jìn)交通運(yùn)輸裝備結(jié)構(gòu)的優(yōu)化、技術(shù)的發(fā)展以及資源的合理配置，不斷強(qiáng)化綜合交通運(yùn)輸樞紐銜接協(xié)調(diào)，加強(qiáng)區(qū)域、城鄉(xiāng)交通一體化，提升交通運(yùn)行效率；加強(qiáng)“互聯(lián)網(wǎng)+”在交通運(yùn)輸中的應(yīng)用，推進(jìn)智能交通建設(shè)；優(yōu)化運(yùn)輸結(jié)構(gòu)，合理配置鐵路、公路、水路和民航客貨運(yùn)輸；改善運(yùn)輸工具燃料結(jié)構(gòu)；通過采用更為積極的電動車等新能源車輛的滲透率等措施。

（3）強(qiáng)化綠色發(fā)展情景：“十四五”期間，福建省交通基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)布局將持續(xù)優(yōu)化、新能源載運(yùn)工具大規(guī)模普及、自動駕駛成為乘用車的主流、鐵路和水運(yùn)承擔(dān)絕大部分大宗貨物的運(yùn)輸、交通運(yùn)輸技術(shù)進(jìn)步應(yīng)用于交通行業(yè)的各個方面、共享交通等新業(yè)態(tài)新模式不斷涌現(xiàn)并大規(guī)模應(yīng)用。

4 不同情景下的交通運(yùn)輸能耗和碳排放需求分析

4.1 福建省交通運(yùn)輸能耗和碳排放趨勢仍將穩(wěn)步增長

“十四五”期間，福建省交通運(yùn)輸能耗和碳排放趨勢仍將穩(wěn)步增長，且尚未達(dá)到碳排放“峰值”，未來中長期需采取強(qiáng)有力的政策和手段保障交通運(yùn)輸行業(yè)碳排放盡早“達(dá)峰”（圖3～4）。

圖3 不同情景下的福建省交通運(yùn)輸能源需求

圖4 不同情景下的福建省交通運(yùn)輸二氧化碳需求

（1）基準(zhǔn)情景下，隨著交通運(yùn)輸裝備結(jié)構(gòu)的優(yōu)化、技術(shù)的發(fā)展以及資源的合理配置，福建省交通運(yùn)輸能耗和碳排放量將持續(xù)上升，2025 年全能交通運(yùn)輸行業(yè)能耗和二氧化碳排放量分別為944.6 萬t標(biāo)準(zhǔn)煤和2008.47 萬t。

（2）綠色發(fā)展情景下，福建省將采取更加有力的管理措施和更加有效的技術(shù)手段， 優(yōu)化用能結(jié)構(gòu)， 減少溫室氣體排放，2025 年全省交通運(yùn)輸行業(yè)能耗和二氧化碳排放量分別為891.96 萬t 標(biāo)準(zhǔn)煤和1894.32 萬t。

（3）強(qiáng)化綠色發(fā)展情景下，福建省必須實(shí)施極為嚴(yán)格的綠色交通發(fā)展政策，通過各種運(yùn)輸方式結(jié)構(gòu)調(diào)整， 繼續(xù)發(fā)揮鐵路和水路運(yùn)輸方式的比較優(yōu)勢，在滿足貨運(yùn)運(yùn)輸需求，降低能源需求和碳排放量，優(yōu)化用能結(jié)構(gòu)，減少溫室氣體排放，2025 年全省交通運(yùn)輸行業(yè)能耗和二氧化碳排放量分別為860.54 萬t 標(biāo)準(zhǔn)煤和1826.73 萬t。

4.2 公路貨運(yùn)碳排放是交通運(yùn)輸能耗和碳排放穩(wěn)步增長的主要驅(qū)動力

從綜合運(yùn)輸體系中各種運(yùn)輸方式的能源消費(fèi)比例構(gòu)成來看，“十四五”期間，福建省公路貨運(yùn)能耗占比仍占高位，其次為營運(yùn)船舶占比，通過積極推進(jìn)汽車電動化、貨車節(jié)油技術(shù)提升、運(yùn)輸結(jié)構(gòu)調(diào)整等綠色交通發(fā)展政策和手段，公路運(yùn)輸能耗和碳排放增長趨勢有所減緩（圖5～10）。在強(qiáng)化綠色發(fā)展情景下，到2025 年，福建省公路貨運(yùn)二氧化碳排放量為1223.79 萬t， 占行業(yè)二氧化碳排放總量的67.0%，營運(yùn)船舶二氧化碳排放量為541.77 萬t，占行業(yè)二氧化碳排放總量的29.7%。

圖5 基準(zhǔn)情景下的福建省交通運(yùn)輸能耗需求

圖6 綠色發(fā)展情景下的福建省交通運(yùn)輸能耗需求

圖7 強(qiáng)化綠色發(fā)展情景下的福建省交通運(yùn)輸能耗需求

圖8 基準(zhǔn)情景下的福建省交通運(yùn)輸二氧化碳排放需求

圖9 綠色發(fā)展情景下的福建省交通運(yùn)輸二氧化碳排放需求

圖10 強(qiáng)化綠色發(fā)展情景下的福建省交通運(yùn)輸二氧化碳排放需求

4.3 各種運(yùn)輸方式單耗與碳排放強(qiáng)度保持穩(wěn)步下降趨勢

由于軌道交通迅速發(fā)展、私家車保有量急劇增加、城市公交服務(wù)品質(zhì)和舒適度提升及網(wǎng)約車等新業(yè)態(tài)發(fā)展，“十四五”期間，福建省城市公交和出租單耗和碳排放有所提高，由于強(qiáng)化綠色發(fā)展情景實(shí)施了更先進(jìn)的交通能效技術(shù)，使得福建省交通運(yùn)輸朝著更高效、清潔的方向發(fā)展，且能耗和碳排放強(qiáng)度下降率幅度相比基準(zhǔn)情景更大（圖11～13）。 強(qiáng)化綠色發(fā)展情景下，2025 年交通預(yù)測模型結(jié)果分析表明，公路貨運(yùn)單位運(yùn)輸周轉(zhuǎn)量能耗下降至4.03 千克標(biāo)煤/百噸公里，公路客運(yùn)單位運(yùn)輸周轉(zhuǎn)量能耗下降至10.83 千克標(biāo)煤/千人公里。

圖11 基準(zhǔn)情景下的福建省公路交通運(yùn)輸能耗強(qiáng)度

圖12 綠色發(fā)展情景下的福建省公路交通運(yùn)輸能耗強(qiáng)度

圖13 強(qiáng)化綠色發(fā)展情景下的福建省公路交通運(yùn)輸能耗強(qiáng)度

5 結(jié)語

根據(jù)國家生態(tài)文明發(fā)展、建設(shè)美麗中國和碳達(dá)峰碳中和戰(zhàn)略的頂層部署， 結(jié)合福建省交通運(yùn)輸“十四五”期間的發(fā)展需求，以建立福建省“安全、便捷、高效、綠色、經(jīng)濟(jì)的現(xiàn)代化綜合交通運(yùn)輸體系”[9]為總目標(biāo)，基于福建省綠色交通能耗與排放，構(gòu)建了綠色交通發(fā)展綜合集成模型，并設(shè)置了面向2025 年福建省綠色交通發(fā)展的基準(zhǔn)情景、 綠色發(fā)展情景、強(qiáng)化綠色發(fā)展情景3 種不同情景；該綠色交通發(fā)展綜合集成模型針對福建省交通發(fā)展制約性及群眾反映等政策性措施進(jìn)行參數(shù)化，找準(zhǔn)綠色交通的發(fā)力點(diǎn)和突破口，在重點(diǎn)領(lǐng)域和關(guān)鍵環(huán)節(jié)集中發(fā)力進(jìn)行預(yù)測，高效的為管理部門提供科學(xué)的理論數(shù)據(jù)支撐。