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        基于LEAP模型的交通運輸碳減排對策研究

        2022-11-29 09:14:36馬曉暉趙尚坤孟亞飛王麗芝
        運輸經(jīng)理世界 2022年22期
        關(guān)鍵詞:公路

        馬曉暉、趙尚坤、孟亞飛、王麗芝

        (1.寧夏回族自治區(qū)公路水路發(fā)展中心,寧夏 銀川 750000;2.寧夏公路勘察設(shè)計院有限責(zé)任公司,寧夏 銀川 750000)

        1 寧夏交通運輸行業(yè)碳排放現(xiàn)狀

        根據(jù)中國碳核算數(shù)據(jù)庫(CEADs)統(tǒng)計數(shù)據(jù),2019年全國交通運輸行業(yè)二氧化碳排放量達(dá)到7.32 億噸,占全國二氧化碳排放總量7.48%,年均增速5.0% 以上;寧夏交通運輸行業(yè)二氧化碳排放量達(dá)到344 萬噸,占寧夏二氧化碳排放總量的1.62%,年均增速約2.8%,總體上年均增速低于全國平均水平。從全球范圍來看,交通運輸領(lǐng)域二氧化碳排放占全球碳排放總量約25%,是第二大也是排放增長最快的行業(yè)。由此可知,寧夏交通運輸行業(yè)現(xiàn)階段呈現(xiàn)出排放占比低,未來增速逐步加快、減排潛力大的特征。

        2 研究方法與數(shù)據(jù)

        結(jié)合寧夏交通運輸發(fā)展特征,采用LEAP 模型軟件對行業(yè)綜合客運、綜合貨運、城市公共交通、私人汽車、公路交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)等主要排放領(lǐng)域進(jìn)行模型構(gòu)建,通過設(shè)置基準(zhǔn)情景、政策情景和低碳情景,模擬不同發(fā)展情景下寧夏綜合交通運輸領(lǐng)域未來的能源需求和二氧化碳排放趨勢[1],分析寧夏交通運輸碳減排對策。

        2.1 寧夏交通行業(yè)LEAP 模型結(jié)構(gòu)

        寧夏交通運輸行業(yè)LEAP 模型結(jié)構(gòu)設(shè)計主要考慮能源消耗量較大的綜合客運、綜合貨運、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、城市交通等4 大領(lǐng)域,根據(jù)各領(lǐng)域不同交通方式定義終端使用類型,基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)領(lǐng)域包括高速公路、一級公路、二級公路、三級公路、四級公路建設(shè);綜合客運領(lǐng)域劃分為公路客運、鐵路客運、航空客運;綜合貨運領(lǐng)域劃分為公路貨運、鐵路貨運、航空貨運、管道運輸;城市交通細(xì)分為城市公共交通和私人汽車,城市公共交通包括城市公共汽電車和巡游出租車。寧夏交通運輸行業(yè)的LEAP 分析模型如表1所示。

        表1 寧夏交通運輸行業(yè)LEAP 模型結(jié)構(gòu)

        表1(續(xù))

        2.2 能源消費需求計算方法

        寧夏交通運輸行業(yè)能源消費需求主要采用不同領(lǐng)域各終端活動水平和單位能耗強度(折標(biāo)準(zhǔn)煤)進(jìn)行測算。

        式(1)中:

        ET,k——交通運輸領(lǐng)域能源消費總量(噸標(biāo)準(zhǔn)煤);

        Ekm,r——各等級公路每公里建設(shè)能源消費水平(噸標(biāo)準(zhǔn)煤),r主要指高速公路、一級公路、二級公路、三級公路、四級公路;

        Br——各等級公路建設(shè)里程(公里);

        Ekm,j——單位綜合客貨運周轉(zhuǎn)量能源消耗水平(噸標(biāo)準(zhǔn)煤/人公里、噸標(biāo)準(zhǔn)煤/噸公里),j主要指公路貨運、鐵路貨運、公路客運、航空客運等;

        Qj——運輸方式j(luò)完成客貨運周轉(zhuǎn)量(人公里、噸公里);

        Ekm,i——交通工具i每車輛公里能源消耗水平(噸標(biāo)準(zhǔn)煤/車輛公里),i主要指城市公共汽電車、巡游出租車、私人汽車等;

        Di——交通工具i年均行駛里程(公里);

        Ni——交通工具i保有量(輛)。

        2.3 二氧化碳排放計算方法

        二氧化碳的排放計算采用能源消費需求(噸標(biāo)準(zhǔn)煤)與每噸標(biāo)準(zhǔn)煤二氧化碳排放系數(shù)進(jìn)行測算。

        式(2)中:

        FT——交通行業(yè)二氧化碳排放總量(tCO2);

        ET,k——k終端能源消費總量(噸標(biāo)準(zhǔn)煤);

        FCO2,k——每噸標(biāo)煤CO2排放量(噸二氧化碳/噸標(biāo)準(zhǔn)煤)。

        2.4 情景設(shè)置與描述

        為進(jìn)一步細(xì)化寧夏交通運輸領(lǐng)域碳減排對策措施和約束指標(biāo),通過設(shè)置基準(zhǔn)情景、政策情景和低碳情景預(yù)測未來寧夏交通運輸領(lǐng)域能源消費水平、二氧化碳排放總量和碳減排潛力[2],有針對性地提出交通運輸行業(yè)各領(lǐng)域運輸結(jié)構(gòu)、能源結(jié)構(gòu)調(diào)整的約束性指標(biāo),支撐寧夏交通運輸行業(yè)實現(xiàn)綠色低碳轉(zhuǎn)型。情景設(shè)置及描述如表2所示。

        表2 情景設(shè)置及描述

        3 結(jié)果與分析

        3.1 能源消費需求和二氧化碳排放趨勢

        根據(jù)模型模擬結(jié)果,隨著能源消費需求的增加,未來寧夏交通運輸領(lǐng)域的二氧化碳排放也將保持增長的趨勢?;鶞?zhǔn)情景下,寧夏交通運輸領(lǐng)域的能源消費需求仍將繼續(xù)增長,到2040年左右將達(dá)到能源消費需求和二氧化碳排放達(dá)到峰值,分別為624.52 萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤、1558.56 萬噸二氧化碳;政策情景下,寧夏交通運輸領(lǐng)域的能源消費需求和二氧化碳排放有望在2033年左右達(dá)峰,分別為569.66 萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤、1421.64萬噸二氧化碳,與國家2030年實現(xiàn)碳達(dá)峰目標(biāo)有一定差距;低碳情景下,其能源消費需求和二氧化碳排放量可在2030年左右達(dá)到峰值,分別為524.22 萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤、1308.24 萬噸二氧化碳。由此可見,寧夏交通運輸領(lǐng)域要實現(xiàn)2030年碳排放總量達(dá)峰的目標(biāo),寧夏交通領(lǐng)域面臨著巨大的減排壓力,在現(xiàn)有政策基礎(chǔ)上,需要提出更加強力的運輸結(jié)構(gòu)、能源結(jié)構(gòu)調(diào)整措施。

        3.2 二氧化碳減排潛力分析

        根據(jù)各排放終端二氧化碳排放情況,基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、公路貨運、航空客運及私人汽車等領(lǐng)域,在不同情景下都將是寧夏交通運輸領(lǐng)域主要的二氧化碳排放來源,也是未來減排潛力最大的領(lǐng)域。政策情景下,寧夏交通運輸領(lǐng)域?qū)⒃?033年左右二氧化碳排放量達(dá)峰,較基準(zhǔn)情景減排119.24 萬噸二氧化碳,其中公路貨運、私人汽車、交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)終端的減排貢獻(xiàn)最大,分別占減排總量的47.3%、35.5%、11.0%,低碳情景下,寧夏交通運輸領(lǐng)域二氧化碳排放有望在2030年達(dá)峰,較政策情景減排106.02 萬噸二氧化碳,其中私人汽車、公路貨運、交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)終端減排貢獻(xiàn)最大,分別占減排總量的58.8%、13.6%、12.4%,航空客運、公路客運也有一定減排貢獻(xiàn)。隨著交通運輸領(lǐng)域能源利用效率的提升和能源結(jié)構(gòu)清潔化調(diào)整,寧夏城市公共交通也將有一定程度的減排貢獻(xiàn)。

        4 寧夏交通領(lǐng)域碳減排對策分析

        4.1 綜合貨運交通碳減排對策

        綜合貨運是寧夏交通運輸領(lǐng)域碳排放主要來源,也是未來碳減排潛力較大的終端。政策情景下,2050年寧夏綜合貨運終端較基準(zhǔn)情景減排14.9%,約占交通運輸領(lǐng)域碳減排總量的29.0%。低碳情景下,2050年寧夏綜合貨運終端較政策情景減排13.7%,約占交通運輸領(lǐng)域碳減排總量的52.1%,其中公路貨運碳排放潛力最大。優(yōu)化調(diào)整綜合貨運運輸結(jié)構(gòu),大力發(fā)展多式聯(lián)運,發(fā)揮各運輸方式組合優(yōu)勢,推動大宗貨物和中長距離貨物運輸“公轉(zhuǎn)鐵”提升鐵路貨物運輸比例;提升綜合貨運能源利用效率,優(yōu)化調(diào)整用能結(jié)構(gòu),加快實施交通運輸工具“油改氣”“油改電”等措施,促進(jìn)綜合貨運實現(xiàn)低碳轉(zhuǎn)型;探索建立寧夏綜合貨運信息平臺,以智慧賦能綜合貨物運輸,降低不合理的貨物周轉(zhuǎn)量,提升綜合貨運運輸效率。

        4.2 綜合客運交通碳減排對策

        根據(jù)模型預(yù)測結(jié)果,公路客運、航空客運是綜合客運領(lǐng)域碳減排的重點,政策情景下,2050年寧夏綜合客運終端較基準(zhǔn)情景實現(xiàn)減排7.6%,約占交通運輸領(lǐng)域減排總量的2.8%;低碳情景下,2050年寧夏綜合貨運較低碳情景減排6.5%,約占交通運輸領(lǐng)域減排總量的5.2%。根據(jù)寧夏綜合客運交通現(xiàn)狀,結(jié)合未來低碳發(fā)展的要求,提出寧夏綜合客運交通低碳發(fā)展對策。加快高速鐵路等高效率交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)運營,引導(dǎo)旅客中長距離出行選擇二氧化碳排放強度更低、時效性更強的高鐵方式出行,逐步降低公路客運和航空客運周轉(zhuǎn)量比重,持續(xù)優(yōu)化綜合客運運輸結(jié)構(gòu)。優(yōu)化調(diào)整綜合客運領(lǐng)域用能結(jié)構(gòu),逐步淘汰老舊燃油車輛,依托寧夏太陽能、風(fēng)能等天然資源優(yōu)勢大力發(fā)展清潔電力、氫能、生物燃料交通運輸工具,降低營運工具二氧化碳排放強度。

        4.3 城市客運交通碳減排對策

        城市客運交通是寧夏交通領(lǐng)域僅次于綜合貨運交通的主要碳排放源,具有一定的減排潛力。政策情景下,2050年寧夏交通運輸領(lǐng)域較基準(zhǔn)情景實現(xiàn)減排32.6%,約占交通運輸領(lǐng)域減排總量的63.8%;低碳情景下,2050年寧夏交通運輸領(lǐng)域較政策情景實現(xiàn)減排12.1%,約占交通運輸領(lǐng)域減排總量的35.1%。其中,私人小汽車碳減排貢獻(xiàn)最大。城市客運交通方面需要繼續(xù)落實公交優(yōu)先發(fā)展戰(zhàn)略,加快城市慢行步道、自行車專用道等綠色交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè),全面提升城市交通綠色出行比例;逐步淘汰城市公共汽電車和巡游出租車燃油車輛,加快購置一批與城市客運運輸需求相匹配的清潔公共交通車輛;優(yōu)化調(diào)整城市公交線網(wǎng),提升城市公共交通覆蓋范圍;合理設(shè)置城市公交專用道,提升公共交通出行效率。私人汽車方面,繼續(xù)強化新能源汽車購置優(yōu)惠政策,逐步降低燃油車輛銷售比重。

        5 結(jié)論

        本文以寧夏交通運輸結(jié)構(gòu)為研究對象,基于長期能源替代規(guī)劃系統(tǒng)(LEAP)模型,設(shè)置基準(zhǔn)情景、政策情景和低碳情景三種情景開展寧夏交通運輸碳減排對策研究。主要結(jié)論如下:其一,低碳情景下,寧夏能源消費需求和二氧化碳排放量可在2030年左右達(dá)到峰值,分別為524.22 萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤、1308.24 萬噸二氧化碳。在現(xiàn)有政策基礎(chǔ)上,還需要提出更加積極的運輸結(jié)構(gòu)、能源結(jié)構(gòu)調(diào)整措施,實現(xiàn)交通運輸領(lǐng)域低碳發(fā)展。其二,政策情境下,寧夏交通運輸領(lǐng)域?qū)⒃?033年左右二氧化碳排放量達(dá)峰,較基準(zhǔn)情景減排119.24萬噸二氧化碳,其中公路貨運、私人汽車、交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)終端的減排貢獻(xiàn)最大,分別占減排總量的47.3%、35.5%、11.0%。其三,低碳情景下,寧夏交通運輸領(lǐng)域二氧化碳排放有望在2030年達(dá)峰,較政策情景減排106.02 萬噸二氧化碳,其中私人汽車、公路貨運、交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)終端減排貢獻(xiàn)最大,分別占減排總量的58.8%、13.6%、12.4%,航空客運、公路客運也有一定減排貢獻(xiàn)。

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