曹孫

（中國(guó)鐵道科學(xué)研究院集團(tuán)有限公司 節(jié)能環(huán)保勞衛(wèi)研究所，北京 100081）

0 引言

隨著氣候變化問(wèn)題的日益突出，各國(guó)紛紛出臺(tái)碳中和目標(biāo)，通過(guò)立法和行政手段采取多樣化措施應(yīng)對(duì)氣候問(wèn)題，努力實(shí)現(xiàn)全球氣溫穩(wěn)定在合理水平[1]。2020年9月22日，在第七十五屆聯(lián)合國(guó)大會(huì)期間，我國(guó)承諾將于2030 年前實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰，2060 年前實(shí)現(xiàn)碳中和。隨著各國(guó)政府釋放出低碳轉(zhuǎn)型的信號(hào)，各行各業(yè)也宣布相應(yīng)的碳中和目標(biāo)以助力國(guó)家碳中和的達(dá)成。推動(dòng)交通運(yùn)輸行業(yè)碳減排是全球碳中和進(jìn)程中的重要環(huán)節(jié)之一，需要建立更清潔高效的能源和運(yùn)輸體系，以鐵路為骨干的清潔低碳化運(yùn)輸方式將迎來(lái)高質(zhì)量的發(fā)展。

根據(jù)聯(lián)合國(guó)政府間氣候變化專門委員會(huì)(IPCC)《全球升溫1.5 ℃》特別報(bào)告中的定義，碳中和指當(dāng)一個(gè)組織在一年內(nèi)的二氧化碳排放通過(guò)應(yīng)用二氧化碳去除技術(shù)達(dá)到平衡的狀態(tài)；氣候中和指一個(gè)組織一年內(nèi)包括二氧化碳、甲烷、氧化亞氮等所有溫室氣體排放與吸收之間達(dá)到平衡，還需考慮區(qū)域或局部的地球物理效應(yīng)，如來(lái)自飛機(jī)凝結(jié)尾跡的輻射效應(yīng)等[2]。碳排放核算是分析碳排放現(xiàn)狀和制定碳減排目標(biāo)的基礎(chǔ)，核算范圍包括范圍1、范圍2 和范圍3 的排放。其中，范圍1 指企業(yè)擁有或控制的排放源產(chǎn)生的直接碳排放量；范圍2 為企業(yè)外購(gòu)電力和熱力使用產(chǎn)生的間接碳排放；范圍3 包括企業(yè)供應(yīng)鏈上下游可能產(chǎn)生的碳排放量，如原材料的采掘、生產(chǎn)和運(yùn)輸，產(chǎn)品的使用及回收等。碳排放強(qiáng)度能夠有效反映企業(yè)碳排放利用效率水平，通過(guò)鐵路運(yùn)輸企業(yè)排放的二氧化碳量與鐵路換算周轉(zhuǎn)量的比值來(lái)計(jì)算碳排放強(qiáng)度，用于衡量運(yùn)輸周轉(zhuǎn)量與碳排放量的關(guān)系。

德國(guó)鐵路在碳減排領(lǐng)域處于世界領(lǐng)先地位，通過(guò)政府政策激勵(lì)和企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新實(shí)現(xiàn)鐵路運(yùn)輸能效提升和碳排放量的下降，通過(guò)總結(jié)歐盟及德國(guó)鐵路公司碳中和政策，分析德國(guó)鐵路公司的碳排放現(xiàn)狀，闡釋碳減排目標(biāo)和碳中和措施，從而為我國(guó)鐵路碳中和目標(biāo)達(dá)成提供思路借鑒。

1 歐盟鐵路碳中和政策分析

受地理環(huán)境、資源稟賦和能源對(duì)外依存度高等因素的影響，歐洲主要國(guó)家高度重視碳中和目標(biāo)達(dá)成。歐盟委員會(huì)于2019 年12 月11 日提出《歐洲綠色新政》(European Green Deal)，提出到2050 年，歐洲將建立一個(gè)氣候中和的大陸，歐盟將實(shí)現(xiàn)溫室氣體零排放的目標(biāo)。雖然歐盟自1990 年以來(lái)整體碳排放逐步下降，但交通運(yùn)輸行業(yè)碳排放仍在持續(xù)增長(zhǎng)。為了更好地實(shí)現(xiàn)交通運(yùn)輸行業(yè)碳減排，為歐盟運(yùn)輸系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)綠色轉(zhuǎn)型奠定基礎(chǔ)，歐盟于2020 年12 月9 日出臺(tái)《可持續(xù)和智能交通戰(zhàn)略》(Sustainable and Smart Mobility Strategy，以下簡(jiǎn)稱《戰(zhàn)略》)，提出2050 年前要實(shí)現(xiàn)交通運(yùn)輸系統(tǒng)減排90%的目標(biāo)。

《戰(zhàn)略》強(qiáng)調(diào)要充分挖掘鐵路運(yùn)輸?shù)陌l(fā)展?jié)摿?，增加鐵路運(yùn)輸?shù)氖袌?chǎng)份額，助力交通運(yùn)輸系統(tǒng)碳減排目標(biāo)達(dá)成?！稇?zhàn)略》提出，貨運(yùn)方面，為解決內(nèi)陸公路貨運(yùn)造成的交通擁堵和空氣污染等問(wèn)題，歐盟提出到2030 年前將內(nèi)陸公路貨運(yùn)量的75%轉(zhuǎn)移到鐵路和內(nèi)陸水運(yùn)，爭(zhēng)取到2030 年鐵路貨運(yùn)量增長(zhǎng)50%，到2050 年鐵路貨運(yùn)量增加1 倍?？瓦\(yùn)方面，歐盟將推動(dòng)500 km 以下的旅客出行實(shí)現(xiàn)碳中和，推動(dòng)出行方式從航空運(yùn)輸轉(zhuǎn)向鐵路運(yùn)輸，增加長(zhǎng)途和跨境鐵路客運(yùn)服務(wù)供給。此外，歐盟力爭(zhēng)到2030年將高速鐵路運(yùn)量增加1倍，到2050年將高速鐵路運(yùn)量增加2 倍?！稇?zhàn)略》預(yù)計(jì)到2050 年，應(yīng)投入運(yùn)營(yíng)的電力機(jī)車將占客運(yùn)機(jī)車的95%、約占貨運(yùn)機(jī)車的90%，鐵路全線將實(shí)現(xiàn)大規(guī)模電氣化，以便與電力機(jī)車車輛相匹配。

2 德國(guó)鐵路公司碳中和目標(biāo)及碳排放現(xiàn)狀分析

2.1 德國(guó)鐵路公司碳中和目標(biāo)

2021年8月31日，德國(guó)聯(lián)邦氣候變化法案修正案生效，明確了減排量化指標(biāo)，與1990 年相比，2030 年碳排放預(yù)計(jì)減少65%，2040 年降低88%，2045年實(shí)現(xiàn)氣候中和[3]。德國(guó)政府提出到2030年實(shí)現(xiàn)德國(guó)客運(yùn)量翻一番，鐵路貨運(yùn)市場(chǎng)份額至少提高到25%的目標(biāo)，運(yùn)輸模式的轉(zhuǎn)變是實(shí)現(xiàn)交通運(yùn)輸系統(tǒng)氣候變化目標(biāo)的關(guān)鍵因素。

在德國(guó)政府氣候中和目標(biāo)的基礎(chǔ)上，德國(guó)鐵路公司(Deutsche Bahn，以下簡(jiǎn)稱“德鐵”)提出到2040年實(shí)現(xiàn)氣候中和，在已制定碳中和目標(biāo)的鐵路運(yùn)輸企業(yè)中處于領(lǐng)先地位，并提出詳細(xì)的碳減排目標(biāo)：到2030 年將二氧化碳排放量降低到2006 年的一半，將牽引供電中綠色電力(指利用風(fēng)機(jī)、太陽(yáng)能光伏電池等發(fā)電設(shè)備，將風(fēng)能、太陽(yáng)能等可再生能源轉(zhuǎn)化成的電能)占比提高至80%，從2025 年起所有站段及辦公場(chǎng)所全部實(shí)現(xiàn)綠色能源供電，到2038 年，牽引供電將100%來(lái)自綠色電力；到2040 年，計(jì)劃實(shí)施全面的循環(huán)經(jīng)濟(jì)，遵循減量化、再利用和再循環(huán)的原則，在鐵路建設(shè)、生產(chǎn)和運(yùn)輸過(guò)程中系統(tǒng)性地減少資源投入并提升廢棄物使用效率，以最少的資源消耗和環(huán)境成本，解決資源短缺、能源緊張、環(huán)境污染等問(wèn)題，助力德鐵實(shí)現(xiàn)氣候中和目標(biāo)[4]。

2.2 德國(guó)鐵路公司碳排放現(xiàn)狀

德鐵是德國(guó)國(guó)有運(yùn)輸公司，運(yùn)輸產(chǎn)品涵蓋鐵路、公路、航空和水運(yùn)等，服務(wù)范圍包含德國(guó)及歐洲其他國(guó)家，運(yùn)輸方式包括貨運(yùn)和客運(yùn)2 種，其中客運(yùn)分為短途客運(yùn)和長(zhǎng)途客運(yùn)，德鐵2021 年路網(wǎng)規(guī)模3.34萬(wàn)km。

從碳排放總量看，2021 年德鐵碳排放總量為1 852萬(wàn)t，鐵路運(yùn)輸碳排放僅為373萬(wàn)t。2021年鐵路碳排放量同比上升25萬(wàn)t，上漲幅度7%，但依舊低于新冠疫情爆發(fā)前2019 年的440 萬(wàn)t。從德鐵碳排放核算范圍看，范圍1、范圍2和范圍3碳排放分別占17.8%，17.2%，65%，由此可見，德鐵擁有的鐵路運(yùn)輸、車站或車間等固定設(shè)施(范圍1和范圍2)產(chǎn)生的碳排放量并不高，僅占總排放量的35%，而碳排放主要集中于范圍3 即德鐵授權(quán)分包商運(yùn)輸產(chǎn)生的間接碳排放，因此，推動(dòng)客戶選擇低碳環(huán)保的運(yùn)輸方式，將促進(jìn)上下游供應(yīng)鏈碳排放下降。從碳排放強(qiáng)度看，2021年短途和長(zhǎng)途客運(yùn)單位二氧化碳排放量均比2019 年水平高出56%，碳排放量和旅客周轉(zhuǎn)量比值即客運(yùn)碳排放強(qiáng)度升高，側(cè)面反映出旅客乘車頻次下降，疫情沖擊了鐵路旅客出行需求，而鐵路貨運(yùn)在貨運(yùn)量顯著提升的前提下，2021年碳排放強(qiáng)度較2019 年下降了10%。2019—2021 年德國(guó)鐵路公司鐵路運(yùn)輸碳排放值如表1 所示。表1 總結(jié)了2021年德鐵的貨運(yùn)、短途客運(yùn)和長(zhǎng)途客運(yùn)3類運(yùn)輸產(chǎn)品碳排放總量及強(qiáng)度數(shù)據(jù)。

表1 2019—2021年德國(guó)鐵路公司鐵路運(yùn)輸碳排放值Tab.1 Carbon emissions of Deutsche Bahn’s rail transport from 2019 to 2021

鐵路能耗以電力、油類和煤炭為主，能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)是影響碳排放量的重要因素，清潔和可再生能源比重的提升將降低碳排放量。2021年德鐵牽引電力以可再生能源為主，在牽引供電中占比達(dá)62.4%，硬煤、核能、褐煤和天然氣占比分別為13.9%，10.7%，6.4%和6.3%。

3 德國(guó)鐵路公司碳中和舉措分析

德國(guó)作為歐洲經(jīng)濟(jì)的火車頭，在踐行碳中和目標(biāo)上也始終領(lǐng)先。為降低交通運(yùn)輸行業(yè)碳排放，德國(guó)政府提出提升鐵路項(xiàng)目建設(shè)力度并拓展鐵路運(yùn)輸范圍，德鐵積極爭(zhēng)取國(guó)家對(duì)鐵路的政策支持，加大鐵路能源和原材料等資源創(chuàng)新利用，從新能源機(jī)車研發(fā)、清潔燃料替代和綠色電力供應(yīng)等方面推動(dòng)清潔能源使用。

3.1 爭(zhēng)取國(guó)家對(duì)鐵路政策支持

鐵路在綜合交通系統(tǒng)中是節(jié)能低碳的運(yùn)輸方式，但在碳中和大背景下，公路、民航和航運(yùn)業(yè)積極創(chuàng)新應(yīng)用低碳技術(shù)，德鐵抓住時(shí)間窗口積極布局，爭(zhēng)取國(guó)家對(duì)鐵路運(yùn)輸?shù)恼咧С?，提升鐵路運(yùn)輸市場(chǎng)份額，建成以鐵路為骨干的交通運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)體系。

3.1.1 提升鐵路建設(shè)投資力度

基礎(chǔ)設(shè)施方面，2020年6月30日，德國(guó)聯(lián)邦交通和數(shù)字化基礎(chǔ)設(shè)施部發(fā)布了面向2030 年的《鐵路運(yùn)輸總體規(guī)劃》(Rail Transport Masterplan)，加大了對(duì)鐵路網(wǎng)建設(shè)的投資力度，著重?cái)U(kuò)大主干道運(yùn)輸能力，提升路網(wǎng)效率，加強(qiáng)基礎(chǔ)設(shè)施、機(jī)車車輛和人才儲(chǔ)備，部署創(chuàng)新技術(shù)和產(chǎn)品，增強(qiáng)鐵路運(yùn)輸吸引力和競(jìng)爭(zhēng)力。尤其針對(duì)鐵路貨運(yùn)運(yùn)力不足的現(xiàn)狀，聯(lián)邦政府提出為鐵路貨運(yùn)領(lǐng)域提供基礎(chǔ)設(shè)施支持、推進(jìn)鐵路貨運(yùn)數(shù)字化和自動(dòng)化、加快機(jī)車車輛技術(shù)創(chuàng)新、促進(jìn)多式聯(lián)運(yùn)等解決方案。聯(lián)邦政府承諾將持續(xù)增加鐵路基礎(chǔ)設(shè)施的投資，自2021 年起對(duì)新建和擴(kuò)建項(xiàng)目將提供每年30 億歐元及以上的資助，2030 年后將增加到每年40 億歐元及以上[5]，到2030年投入860億歐元對(duì)全國(guó)鐵路網(wǎng)電氣化和智能化改造升級(jí)。

3.1.2 擴(kuò)大鐵路客貨運(yùn)市場(chǎng)份額

德國(guó)政府在《鐵路運(yùn)輸總體規(guī)劃》中承諾將減輕鐵路運(yùn)輸在能源稅費(fèi)、碳排放交易、線路使用費(fèi)等方面的負(fù)擔(dān)，提升德國(guó)鐵路客貨運(yùn)輸市場(chǎng)份額。貨運(yùn)方面，德國(guó)2020年7月通過(guò)了《結(jié)構(gòu)強(qiáng)化法》，出于能源結(jié)構(gòu)調(diào)整考慮，將對(duì)運(yùn)輸基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)提供資金和政策支持，在德國(guó)沿海地區(qū)和奧地利之間形成第三條電氣化南北軸線，以便將沿海腹地貨物轉(zhuǎn)移到環(huán)境友好型的鐵路運(yùn)輸?？瓦\(yùn)方面，德國(guó)政府為鼓勵(lì)市民乘坐長(zhǎng)途鐵路出行，自2020 年1 月起，降低了長(zhǎng)途鐵路出行的增值稅，提高了航空增值稅。此外，德國(guó)鐵路節(jié)拍式運(yùn)行圖是《鐵路運(yùn)輸總體規(guī)劃》中的核心組成部分，將鐵路長(zhǎng)途和短途運(yùn)輸更加緊密地銜接起來(lái)，在全路網(wǎng)引入整數(shù)循環(huán)運(yùn)行圖，所有列車包括短途、市郊列車都在固定時(shí)間點(diǎn)發(fā)車，主要城市之間實(shí)現(xiàn)半小時(shí)節(jié)拍運(yùn)行，目的是提升客貨運(yùn)列車運(yùn)行頻次、縮短旅客乘車時(shí)間、提升換乘便利性[6]。

3.2 加大鐵路能源和原材料等資源創(chuàng)新利用

資源循環(huán)利用是實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)的必要組成部分。為了實(shí)現(xiàn)資源循環(huán)目標(biāo)，德鐵正在采取全面的資源保護(hù)方法，涉及采購(gòu)、運(yùn)營(yíng)、設(shè)備處置等全價(jià)值鏈條。德鐵制定了符合DIN ISO 14001 的環(huán)境資源管理體系，并提出了將回收率保持在至少95%的目標(biāo)。

3.2.1 提升能源利用效率

（1）電氣化改造。鐵路電氣化改造是提升能效有效方式之一。2020 年德鐵線路的電氣化率為61%，高于歐盟54%的平均水平，鑒于鐵路電力牽引完成的工作量占比已達(dá)74%，德國(guó)政府將在全面評(píng)判電氣化工程的成本和收益后，對(duì)繁忙干線進(jìn)一步實(shí)施電氣化改造，讓德國(guó)鐵路總體電氣化率到2025年提高至70%，2030年達(dá)到75%。

（2）再生制動(dòng)能量回收。相對(duì)于傳統(tǒng)的再生制動(dòng)能量直接反饋回電網(wǎng)浪費(fèi)掉，再生制動(dòng)能量回收技術(shù)能有效提高再生制動(dòng)能量的利用率。德鐵所有現(xiàn)代電力機(jī)車都配備了制動(dòng)能量回收功能，當(dāng)列車制動(dòng)時(shí)，電機(jī)將充當(dāng)發(fā)電機(jī)功能，將動(dòng)能轉(zhuǎn)換為電能，然后饋送回供電線路，這些電力可以再次被其他列車使用。2021 年，德鐵制動(dòng)能量回收比例達(dá)16.7%，共節(jié)約1 341GW 電力。德鐵將不斷擴(kuò)大推廣應(yīng)用具有制動(dòng)能量回收的列車保有量，鼓勵(lì)鐵路公司通過(guò)安裝新型制動(dòng)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的目標(biāo)。

（3）數(shù)字信息化。德鐵與德國(guó)聯(lián)邦交通部、德國(guó)鐵路工業(yè)聯(lián)合會(huì)通過(guò)聯(lián)合簽署“鐵路數(shù)字化戰(zhàn)略”合作協(xié)議，旨在加強(qiáng)綠色能源裝備的信息化建設(shè)和普及應(yīng)用，主要包括數(shù)字化自動(dòng)車鉤、貨運(yùn)數(shù)字化平臺(tái)、列車自動(dòng)駕駛等技術(shù)。數(shù)字化自動(dòng)車鉤可以實(shí)現(xiàn)貨車間的自動(dòng)連接、列車編組的數(shù)字化和自動(dòng)化，減少人力和能源消耗。德鐵為貨運(yùn)機(jī)車配備駕駛輔助系統(tǒng)，其中區(qū)域節(jié)能系統(tǒng)(Regional Energy Saving System，RESY)的推出提高了柴油車輛的能源效率，降低了車輛10%的能耗。通過(guò)實(shí)施數(shù)字化技術(shù)減少列車?？繒r(shí)間，提升運(yùn)輸效率，從而降低能源使用量。

3.2.2 實(shí)現(xiàn)原材料循環(huán)利用

（1）材料回收利用。為了高效管理循環(huán)材料，德鐵使用了ZEDAL 軟件以區(qū)分有毒和無(wú)毒廢品，從而增加材料回收效率。拆除后的道砟和混凝土富含金屬和礦物材料，可循環(huán)利用以維護(hù)路基和橋隧等基礎(chǔ)設(shè)施。為此，德鐵提出到2030 年，再生鋼軌使用量預(yù)計(jì)為2019年的2倍，將回收比例從25%提高到45%左右，同期將回收道砟使用比例從13.3%提高到40%。混凝土枕木回收比例從2019年的5.7%提高到2030年的30%左右，是現(xiàn)有水平的5倍左右。

（2）創(chuàng)新生產(chǎn)工藝。德鐵通過(guò)使用創(chuàng)新的3D打印工藝，提供高效和資源節(jié)約的組件生產(chǎn)，以延長(zhǎng)機(jī)車車輛生命周期。當(dāng)列車部件出現(xiàn)故障導(dǎo)致列車停駛時(shí)，只需按一下按鈕即可立刻生產(chǎn)制造出新部件。目前3D 打印技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用在德鐵300 多種運(yùn)營(yíng)場(chǎng)景下，打印了25 000 多個(gè)(替換)零件。在維修車間，德鐵目前正在測(cè)試一種全新的3D 打印材料“長(zhǎng)絲”，是由100%可回收塑料纖維制成的線狀材料[7]，將用于打印站場(chǎng)和生產(chǎn)所需工具。

3.3 推動(dòng)鐵路清潔能源應(yīng)用

雖然鐵路電氣化帶來(lái)了整體能效提升和能源清潔化發(fā)展，但電力牽引仍主要限于繁忙干線運(yùn)行。因此德國(guó)交通部提出了“電力運(yùn)行率”指標(biāo)，即鐵路列車采用清潔能源運(yùn)行的比例。德鐵在選擇電氣化路徑外，也致力于推廣清潔能源，包括研發(fā)新能源列車、使用清潔燃料和綠色電力等，實(shí)現(xiàn)鐵路與能源的融合發(fā)展。

3.3.1 研發(fā)新能源機(jī)車

2007年以來(lái)，德國(guó)政府通過(guò)國(guó)家氫能與燃料電池技術(shù)創(chuàng)新計(jì)劃(National Innovation Programme for Hydrogen and Fuel Cell Technology)資助機(jī)車車輛替代驅(qū)動(dòng)技術(shù)的研發(fā)和試驗(yàn)，重點(diǎn)包括“軌道交通電池動(dòng)力系統(tǒng)”“燃料電池驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)”“鐵路氫能基礎(chǔ)設(shè)施”等項(xiàng)目。德鐵和西門子交通集團(tuán)聯(lián)手設(shè)計(jì)和開發(fā)下一代氫燃料電池牽引系統(tǒng)，包括氫動(dòng)力列車Mireo Plus H 和移動(dòng)式儲(chǔ)氫拖車，以實(shí)現(xiàn)在非電氣化線路全面取代內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)。此外，德鐵還在測(cè)試電池列車并開發(fā)相關(guān)的基礎(chǔ)設(shè)施，電池列車上基本配備一個(gè)可充電電池，列車從充電的電池中獲取能量。而貨運(yùn)列車比通勤列車的總重量明顯更高，電池燃料驅(qū)動(dòng)能力不足成為重大障礙，德鐵推出對(duì)短途客運(yùn)領(lǐng)域的內(nèi)燃機(jī)車改造項(xiàng)目，在內(nèi)燃牽引的基礎(chǔ)上加裝高功率鋰離子電池，使用混合動(dòng)力以降低機(jī)車能耗和排放。

3.3.2 使用清潔燃料替代柴油

德鐵近幾年新購(gòu)的大部分短途客運(yùn)列車均是內(nèi)燃驅(qū)動(dòng)，這些列車的使用年限大多不及全生命周期的一半。替換清潔燃料使柴油車輛繼續(xù)服役是一種可持續(xù)的方法，可以節(jié)省資源，因此不必過(guò)早地?cái)R置或廢棄功能齊全的內(nèi)燃機(jī)車。德鐵替代柴油燃料的技術(shù)集中在生物燃料加氫處理植物油(Hydrotreated Vegetable Oil，HVO)上，HVO 完全由生物殘留物和廢料制成，產(chǎn)生的碳排放量比傳統(tǒng)柴油減少約90%。德鐵計(jì)劃未來(lái)5年將投入4 000萬(wàn)歐元支持柴油替代。

3.3.3 擴(kuò)大綠色電力供應(yīng)

德鐵是德國(guó)最大的電力消費(fèi)者，與水力發(fā)電廠、風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)合作以保證綠色電力的供應(yīng)，2020年德鐵簽訂了三大綠色電力(水電、風(fēng)電和光伏)購(gòu)買協(xié)議，確保每年780 GW·h 的綠色電力供應(yīng)，為客戶提供零碳排放的綠色運(yùn)輸產(chǎn)品。一是牽引設(shè)備綠色化。德鐵實(shí)現(xiàn)氣候中和的主要組成部分之一是采用可再生能源供電，努力將牽引電流完全轉(zhuǎn)換為可再生能源的電力，在德國(guó)長(zhǎng)途列車已經(jīng)100%使用綠色電力，短途客運(yùn)鐵路和貨運(yùn)鐵路有待進(jìn)一步電氣化改造。二是非牽引設(shè)備綠色化。進(jìn)一步擴(kuò)大使用綠色電力的車站數(shù)量，到2025 年，德鐵將在德國(guó)的所有倉(cāng)庫(kù)、辦公樓和車站使用100%可再生能源。

4 對(duì)我國(guó)的經(jīng)驗(yàn)啟示

德鐵根據(jù)德國(guó)國(guó)家碳中和目標(biāo)制定了詳細(xì)的減排目標(biāo)，我國(guó)鐵路運(yùn)輸行業(yè)還未發(fā)布明確的碳中和時(shí)間表、路線圖和施工圖，亟需研究借鑒國(guó)外鐵路碳中和路徑，結(jié)合我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和交通運(yùn)輸需求預(yù)測(cè)，發(fā)揮鐵路在綜合交通運(yùn)輸骨干作用，利用數(shù)字化智能技術(shù)提高能效水平，發(fā)展新型能源驅(qū)動(dòng)機(jī)車車輛研究，加快推動(dòng)鐵路可再生能源應(yīng)用并促進(jìn)資源循環(huán)利用。

4.1 發(fā)揮鐵路在綜合交通運(yùn)輸骨干作用

鐵路建設(shè)需要大量的資金支持和制度保障，德國(guó)鐵路提升鐵路運(yùn)輸比重的同時(shí)配套了相應(yīng)的財(cái)稅政策和法律保障，我國(guó)應(yīng)充分發(fā)揮鐵路中長(zhǎng)途運(yùn)輸優(yōu)勢(shì)，將鐵路與其他運(yùn)輸方式融合銜接，從而促進(jìn)綜合交通運(yùn)輸高質(zhì)量發(fā)展。一是將貨物運(yùn)輸環(huán)境污染成本內(nèi)部化。為充分發(fā)揮結(jié)構(gòu)性減排降碳效應(yīng)，推動(dòng)大宗貨物和中長(zhǎng)途貨物運(yùn)輸“公轉(zhuǎn)鐵”，發(fā)展鐵水、公鐵等多式聯(lián)運(yùn)，根據(jù)各運(yùn)輸方式碳排放情況征收稅費(fèi)或給予補(bǔ)貼，優(yōu)化各運(yùn)輸方式間比價(jià)關(guān)系。研究制定鐵路建設(shè)補(bǔ)貼政策體系，用于鐵路主要運(yùn)輸通道能力加強(qiáng)、集疏運(yùn)體系完善、鐵水聯(lián)運(yùn)工程、電氣化改造等工作，保證鐵路有足夠承接能力。引導(dǎo)鐵路專用線建設(shè)投資，降低鐵路運(yùn)輸“門到門”全過(guò)程費(fèi)用[8]。二是進(jìn)一步提升鐵路客運(yùn)服務(wù)質(zhì)量。構(gòu)建以高速鐵路、城際鐵路為主體的大容量快速低碳客運(yùn)服務(wù)體系，持續(xù)優(yōu)化客運(yùn)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，擴(kuò)大有效供給，打造層次清晰、覆蓋面廣的鐵路旅客運(yùn)輸產(chǎn)品，引導(dǎo)旅客低碳出行。

4.2 利用數(shù)字化智能技術(shù)提高能效水平

德國(guó)鐵路將數(shù)字化作為未來(lái)發(fā)展的重要戰(zhàn)略，旨在提高鐵路數(shù)字化、智能化運(yùn)輸和能效水平。我國(guó)鐵路也應(yīng)積極布局?jǐn)?shù)字信息技術(shù)提高能源效率、降低碳排放，從而提升核心競(jìng)爭(zhēng)力。通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)和能源管理信息化技術(shù)對(duì)鐵路機(jī)車及客站能耗和碳排放進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和管控，利用大數(shù)據(jù)技術(shù)獲取不同環(huán)境下設(shè)備碳排放數(shù)據(jù)與設(shè)備運(yùn)行管理之間的關(guān)系，發(fā)掘節(jié)能降碳規(guī)律，實(shí)現(xiàn)鐵路建筑用能智能化管理，客貨運(yùn)輸降本增效，幫助管理者制定更加合理的碳減排控制策略。

4.3 開展新型能源驅(qū)動(dòng)機(jī)車車輛研究

當(dāng)前我國(guó)機(jī)車車輛朝著綠色低碳方向發(fā)展，但新型動(dòng)力機(jī)車研究方面起步較晚，應(yīng)利用混合動(dòng)力機(jī)車過(guò)渡，采用氫燃料電池、鋰電池、蓄電池與傳統(tǒng)燃油動(dòng)力或電力驅(qū)動(dòng)相結(jié)合，作為一種低排放的替代方案，改善柴油機(jī)車對(duì)環(huán)境的影響，逐步推廣新能源機(jī)車車輛。新能源動(dòng)力機(jī)車將采用太陽(yáng)能、風(fēng)能、氫能等新能源作為牽引動(dòng)力的新型機(jī)車，從根本上改變傳統(tǒng)列車牽引方式。開展太陽(yáng)能列車、風(fēng)能列車領(lǐng)域研究，非電氣化鐵路重點(diǎn)關(guān)注氫燃料電池車輛的研發(fā)。

4.4 加快推動(dòng)可再生能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化作用

德國(guó)鐵路重視可再生能源使用，在綠色發(fā)展目標(biāo)中規(guī)定了可再生能源在牽引動(dòng)力中所占的比重。雖然我國(guó)鐵路能耗結(jié)構(gòu)電力占比高達(dá)70%[9]，然而電力來(lái)源以火電為主，應(yīng)進(jìn)一步優(yōu)化能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)。一是在牽引領(lǐng)域，加大新能源發(fā)電技術(shù)在鐵路牽引中的應(yīng)用，采用清潔無(wú)污染的原料為機(jī)車提供動(dòng)力。我國(guó)應(yīng)根據(jù)重載鐵路和長(zhǎng)大坡道線路特點(diǎn)，加強(qiáng)對(duì)重載鐵路再生制動(dòng)儲(chǔ)能系統(tǒng)及其控制策略研究，突破功率融通、大容量?jī)?chǔ)能等關(guān)鍵技術(shù)，提高牽引供電節(jié)能技術(shù)水平。二是在非牽引領(lǐng)域，鐵路企業(yè)可充分利用自有廠房屋頂、鐵路沿線、空余場(chǎng)地空間以及其他閑置土地，開發(fā)分布式光伏項(xiàng)目，提升鐵路光伏發(fā)電和電力系統(tǒng)的靈活性調(diào)節(jié)能力建設(shè)。

4.5 促進(jìn)鐵路原材料等資源循環(huán)利用

德國(guó)鐵路高度重視資源循環(huán)利用，依托大數(shù)據(jù)信息管理技術(shù)和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)廢舊物資可持續(xù)利用。我國(guó)鐵路建設(shè)基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)備、裝備技術(shù)日益升級(jí)，原材料消耗對(duì)資源開發(fā)利用產(chǎn)生了重大影響，水泥和混凝土的制造使用不可再生資源對(duì)氣候變化產(chǎn)生負(fù)面影響，報(bào)廢物資體量逐步增大，鐵路機(jī)車、貨車、客車及報(bào)廢鋼軌、廢金屬等亟需報(bào)廢處置。鐵路企業(yè)廢棄移動(dòng)裝備等貨源再利用的市場(chǎng)需求有望打開[10]。我國(guó)鐵路需加強(qiáng)專業(yè)能力建設(shè)，建立與市場(chǎng)接軌的資源循環(huán)體系，提升資源利用管理水平。加快新舊設(shè)施更新利用，研發(fā)推動(dòng)鐵路建筑施工材料、廢舊材料、建筑垃圾再生材料的循環(huán)利用技術(shù)。

5 結(jié)束語(yǔ)

鐵路作為低碳節(jié)能運(yùn)輸工具，在交通運(yùn)輸碳中和領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用，鐵路發(fā)展有助于調(diào)整和優(yōu)化我國(guó)交通運(yùn)輸結(jié)構(gòu)，推動(dòng)中國(guó)低碳經(jīng)濟(jì)的發(fā)展[11]。通過(guò)研究德國(guó)鐵路公司的碳中和發(fā)展策略，對(duì)我國(guó)鐵路實(shí)現(xiàn)碳中和路徑進(jìn)行探討，從法律法規(guī)和政策設(shè)計(jì)、數(shù)字化智能技術(shù)應(yīng)用、新能源設(shè)施設(shè)備研發(fā)、資源循環(huán)再利用等方面提出啟示，為我國(guó)鐵路碳中和發(fā)展提供經(jīng)驗(yàn)借鑒。