戴湘婷

摘? ?要：交通運輸行業(yè)是我國碳減排的重難點領(lǐng)域，隨著綠色交通、低碳運輸?shù)耐七M(jìn)，對交通碳減排的研究方興未艾?；诖?，綜述基于運輸結(jié)構(gòu)優(yōu)化角度的碳減排研究現(xiàn)狀，主要包括運輸結(jié)構(gòu)優(yōu)化定義與量化研究方法、運輸結(jié)構(gòu)對于交通碳排放的影響、運輸結(jié)構(gòu)的影響因素及優(yōu)化實現(xiàn)路徑等方面，并進(jìn)一步梳理我國關(guān)于運輸結(jié)構(gòu)優(yōu)化調(diào)整的實施情況，對運輸結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究方向做出展望。

關(guān)鍵詞：運輸結(jié)構(gòu)；結(jié)構(gòu)優(yōu)化；交通碳減排

中圖分類號：F503? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? 文章編號：1673-291X（2024）01-0064-03

化石能源燃燒是致使碳排放量增長的主要原因，據(jù)IPCC第五次評估報告顯示，全球目前大約60%的石油消耗被用于交通運輸行業(yè)，交通運輸領(lǐng)域已經(jīng)成為化石能源消耗最多的行業(yè)。另外，國際能源署數(shù)據(jù)表示，交通運輸行業(yè)的碳排放量占碳排放總量的近1/4，是全球第二大碳排放行業(yè)。從我國現(xiàn)狀看，交通運輸行業(yè)碳排放約占碳排放總量的10%，已成為我國碳排放量最多的三大行業(yè)之一，是當(dāng)前我國應(yīng)對氣候變化、達(dá)成“雙碳”目標(biāo)的重點關(guān)注領(lǐng)域。

我國地域遼闊，運輸體量巨大，擁有公、鐵、水、空、管道等多種運輸方式。2022年全國完成營業(yè)性貨運量506.63億噸、營業(yè)性客運量55.87億人，其中公路運輸占比分別為73.3%和63.5%?？梢?，公路運輸是我國當(dāng)前最主要的運輸方式，承擔(dān)了我國運輸量的絕大部分。而公路運輸多以柴油車為主，碳排放成本較高，其單位周轉(zhuǎn)量的能耗和污染物排放遠(yuǎn)高于鐵路和水路。據(jù)統(tǒng)計，我國交通碳排放量中公路約占74%、鐵路占8%、水運占8%、航空占10%。因此，運輸結(jié)構(gòu)優(yōu)化調(diào)整是我國交通領(lǐng)域碳減排的有效實現(xiàn)路徑，也是國家政策改革及學(xué)者研究的重點關(guān)注領(lǐng)域。本文綜述了交通運輸領(lǐng)域結(jié)構(gòu)性減碳策略相關(guān)概念、研究方法、結(jié)論與發(fā)展趨勢，可以為后續(xù)運輸結(jié)構(gòu)優(yōu)化調(diào)整提供參考。

一、運輸結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究

（一）運輸結(jié)構(gòu)定義

運輸結(jié)構(gòu)是指運輸系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)、市場布局，以及各個子系統(tǒng)、環(huán)節(jié)、單元、要素等在整體中的存在狀態(tài)、份額比例、相對地位等，反映了交通運輸業(yè)的產(chǎn)業(yè)布局與技術(shù)發(fā)展水平，同時也可以體現(xiàn)交通運輸業(yè)在國民經(jīng)濟中的發(fā)展情況[1]。從不同分析角度，運輸結(jié)構(gòu)描述的范疇不同。

1.宏觀層面上，運輸結(jié)構(gòu)用以反映交通運輸行業(yè)在國民經(jīng)濟系統(tǒng)中的地位與作用，可以用交通運輸行業(yè)增加值來表示。

2.中觀層面上，運輸結(jié)構(gòu)描述的范疇是運輸系統(tǒng)內(nèi)部，主要是指各種運輸方式（公路、鐵路、水運、航空和管道等）的市場布局、相對地位，一般用各運輸方式的份額比例、構(gòu)成關(guān)系表示。

3.微觀層面上，運輸結(jié)構(gòu)則用以反映運輸子系統(tǒng)的內(nèi)部要素構(gòu)成、相對比例關(guān)系?？疾斓氖遣煌\輸方式內(nèi)部的環(huán)節(jié)與構(gòu)成要素情況。

（二）運輸結(jié)構(gòu)量化

一般地，政策及研究中所提到的運輸結(jié)構(gòu)多指中觀層次運輸結(jié)構(gòu)，即各種運輸方式在整個運輸市場中所占的比例份額。其量化表達(dá)方法主要有多維向量和信息熵兩種。

1.多維向量。設(shè)運輸系統(tǒng)中共有n種運輸方式，用A■表示每種運輸方式的運輸分擔(dān)量（i=1，2，...n），則每種運輸方式所占的市場份額為pi=■=■（i=1，2，...n），0≤pi≤1。則運輸結(jié)構(gòu)可以表示為S=（p1，p2，...pn），其中市場份額A■可以用實際運輸量、換算周轉(zhuǎn)量等來表示。

2.信息熵。熵值概念源于物理學(xué)，用于描述系統(tǒng)狀態(tài)的混亂和無序程度，后來被C.E.Shannon用來描述信息理論中信源的不確定程度。信息熵理論的基本概念則來源于信息通訊系統(tǒng)和統(tǒng)計理論，利用概率論與數(shù)理統(tǒng)計的方法研究信息傳輸和處理系統(tǒng)中的規(guī)律。將信息熵引入運輸結(jié)構(gòu)描述時，可以用熵值大小來綜合反映運輸結(jié)構(gòu)的均衡程度，熵值越大，說明運量在各個運輸方式上的分布越均衡[2]。

用H（p）表示運輸結(jié)構(gòu)信息熵，H（p）=-■■pilogpi（0≤H（p）≤logn）。

（三）運輸結(jié)構(gòu)優(yōu)化

運輸結(jié)構(gòu)優(yōu)化調(diào)整一般指將運輸量從碳排放污染高的運輸方式轉(zhuǎn)向碳排放低的運輸方式。實踐與研究充分表明，公路運輸帶來的碳排放顯著高于鐵路運輸和水路運輸，鐵路、水路運輸?shù)膯挝回浳镏苻D(zhuǎn)量能耗分別約為公路的1/7和1/14[3]；同時，公路單位周轉(zhuǎn)量的經(jīng)濟產(chǎn)出低于鐵路和水運。因此，當(dāng)前在運輸結(jié)構(gòu)優(yōu)化實施方案上以“公轉(zhuǎn)鐵”“公轉(zhuǎn)水”為主，以提高轉(zhuǎn)運效率為目標(biāo)的“多式聯(lián)運”“同步運輸”等方案也是運輸結(jié)構(gòu)優(yōu)化重點方向。

二、運輸結(jié)構(gòu)對交通碳排放的影響研究

目前，對于交通碳排放影響因素的研究多采用IPAT模型、STIRPAT模型、回歸模型、對數(shù)平均迪氏指數(shù)（LMDI）分解法、VAR模型等方法，主要從經(jīng)濟水平、技術(shù)進(jìn)步、人口規(guī)模等三個角度進(jìn)行影響因素選取。運輸結(jié)構(gòu)在分析中一般作為技術(shù)進(jìn)步維度的描述指標(biāo)，常用的分析方法有理論分析法、案例分析法、系統(tǒng)分析法、情景模擬法等。

陳淑玲等在總結(jié)梳理各國運輸結(jié)構(gòu)調(diào)整政策經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，發(fā)現(xiàn)將運輸量從公路轉(zhuǎn)向鐵路是降低公路運輸污染排放的關(guān)鍵，也是各國常用的交通碳減排策略之一[4]。許暢然結(jié)合FSO理論和效率理論等理論分析方法，建立面板數(shù)據(jù)回歸模型，探究貨運結(jié)構(gòu)對貨運碳排放效率的影響[5]。其研究結(jié)論顯示，貨運結(jié)構(gòu)的均衡度對碳排放效率具有顯著負(fù)向影響，且存在區(qū)域異質(zhì)性。Lin和Wang從運輸結(jié)構(gòu)優(yōu)化和運輸方式轉(zhuǎn)變兩個角度探究我國運輸結(jié)構(gòu)調(diào)整的碳減排效果，結(jié)果表明，交通結(jié)構(gòu)優(yōu)化使碳排放減少12.70%，且西部地區(qū)運輸結(jié)構(gòu)優(yōu)化的碳減排效果最大，其次是中部和東部地區(qū)[6]。林秋風(fēng)總結(jié)分析了中國運輸結(jié)構(gòu)的發(fā)展現(xiàn)狀，基于系統(tǒng)動力學(xué)分別建立公、鐵、水、空四個仿真子系統(tǒng)，探究各個系統(tǒng)下的因果反饋情況，在此基礎(chǔ)上建立貨物運輸總系統(tǒng)，采用情景預(yù)測法，對不同情景下的碳減排效果進(jìn)行仿真預(yù)測[7]。王靖添等對中國旅客運輸和貨物運輸?shù)男枨罅窟M(jìn)行預(yù)測分析，采用情景模擬法，設(shè)定不同運輸結(jié)構(gòu)與交通技術(shù)進(jìn)步的情景，對交通碳減排潛力進(jìn)行模擬預(yù)測，情景預(yù)測結(jié)果顯示運輸結(jié)構(gòu)優(yōu)化下的交通碳減排效果更佳[8]。孫佳等基于STARPAT模型和熵權(quán)-Topsis法構(gòu)建求解2030年碳達(dá)峰目標(biāo)下的最佳運輸結(jié)構(gòu)，優(yōu)化后的運輸結(jié)構(gòu)與當(dāng)前運輸結(jié)構(gòu)相比，同等運輸周轉(zhuǎn)量下能源消耗量可以30.45%[9]。

三、運輸結(jié)構(gòu)優(yōu)化路徑研究

關(guān)于運輸結(jié)構(gòu)優(yōu)化路徑的研究，由于切入角度、分析層面的不同，“多式聯(lián)運、運輸路徑選擇、運輸模式轉(zhuǎn)移、貨物分擔(dān)率調(diào)整”等方面的研究都與之有所重疊。

在多式聯(lián)運研究方面，唐繼孟等基于隨機效用理論構(gòu)建多式聯(lián)運產(chǎn)品分擔(dān)率的計算模型，量化分析不同類型政府補貼政策對于公鐵聯(lián)運分擔(dān)率的影響[10]。李曉東等在構(gòu)建東北地區(qū)集裝箱多式聯(lián)運優(yōu)化模型時，設(shè)計5種情景進(jìn)行求解，并利用敏感性分析，研究公路單位運價和碳排放對于整體運輸系統(tǒng)的影響[11]。

在運輸路徑選擇方面，陳雷以碳稅成本作為碳排放成本描述指標(biāo)，建立碳排放成本目標(biāo)函數(shù)，以運輸時限、運輸完成量、碳排放總量為約束條件，構(gòu)建公鐵聯(lián)運下路徑及運輸方式的選擇優(yōu)化模型[12]。于雪嶠等從客戶感知效用出發(fā)，將綜合代價量化為廣義費用，其考慮角度兼顧經(jīng)濟性、準(zhǔn)時性、快速性、環(huán)保性等因素，用Logit模型的概率輸出結(jié)果作為客戶選擇某一運輸方式的效用感知、偏好[13]。以具體路線的具體車型為例，采用靈敏度分析，研究公路、鐵路運價和專用線費用、裝卸費用、到時兌現(xiàn)率等因素對于不同運距下的鐵路貨物分擔(dān)率的影響?？档摰葟呢浿鹘嵌瘸霭l(fā)，考慮公路、鐵路、水路三種運輸方式的選擇，并以成本最小化為決策目標(biāo)，以時間成本、碳排放成本作為約束條件，采用模糊期望法對建立的運輸組織優(yōu)化模型進(jìn)行求解。研究結(jié)果顯示通過優(yōu)化運輸方式選擇可以減少整體運輸碳排放量[14]。

在運輸結(jié)構(gòu)影響因素研究上，張汝華等從社會和經(jīng)濟兩個維度選取人口、人均GDP、全社會固定資產(chǎn)投資額、第一產(chǎn)業(yè)總值、第二產(chǎn)業(yè)總值、第三產(chǎn)業(yè)總值等7個指標(biāo)作為分析山東省貨運結(jié)構(gòu)演變的影響因子[2]。吳琴等聚焦港口集運的運輸結(jié)構(gòu)，對比其他國家情況分析，認(rèn)為我國港口集運的鐵路占比太低[15]。馮文波從宏觀、中觀、微觀三個層面綜合分析了我國交通運輸結(jié)構(gòu)的變化特征，認(rèn)為我國目前的運輸結(jié)構(gòu)存在一定的失衡，并從市場替代、能力短板、運輸比價、運到時限、服務(wù)質(zhì)量、聯(lián)運不暢等6個方面對運輸結(jié)構(gòu)失衡影響因素進(jìn)行了解析[16]。

另外，各種運輸方式之間也存在著相互影響效應(yīng)，趙南希等認(rèn)為，鐵路運量的波動會對公路運輸需求產(chǎn)生影響，同時公路運輸價格在一定程度上會隨之波動[17]。而李紅娟等通過VAR模型分析，認(rèn)為公路貨運量受水運情況影響較大，同時鐵路貨運量受公路貨運影響大于水運，且公鐵貨運之間存在著短暫的競爭關(guān)系[18]。

總體來看，運輸結(jié)構(gòu)優(yōu)化的實現(xiàn)，一方面要依賴于供給側(cè)的深化改革，如加大鐵路、水路基礎(chǔ)設(shè)施的投資建設(shè)、提升服務(wù)管理水平；另一方面，也要考慮需求側(cè)的用戶偏好，推進(jìn)消費側(cè)個人碳減排。

四、發(fā)展趨勢

我國自2018年提出運輸結(jié)構(gòu)調(diào)整政策方案以來，在總體布局上以大宗貨物、中長距離貨物運輸為主要抓手，以“公轉(zhuǎn)鐵”“公轉(zhuǎn)水”為運輸結(jié)構(gòu)調(diào)整主攻方向，以加快鐵路專用線、封閉式皮帶廊道、港口、物流園區(qū)建設(shè)為項目建設(shè)重點。目前，行動方案實施初顯成效，大宗物資及中長距離運輸“公轉(zhuǎn)鐵”“公轉(zhuǎn)水”有序推進(jìn)，公鐵、鐵水、空鐵、公水等聯(lián)運等綜合運輸體系逐步發(fā)展。但研究顯示，我國運輸結(jié)構(gòu)存在不均衡性，特別是中西部地區(qū)水運發(fā)展條件不足、結(jié)構(gòu)調(diào)整方案單一，短期內(nèi)運量轉(zhuǎn)移有限、長期增量難以保持。2022年1月，國務(wù)院辦公廳印發(fā)《推進(jìn)多式聯(lián)運發(fā)展優(yōu)化調(diào)整運輸結(jié)構(gòu)工作方案（2021—2025年）》，要求“十四五”期實現(xiàn)集裝箱鐵水聯(lián)運運量規(guī)模年均增速15%以上，重點區(qū)域運輸結(jié)構(gòu)顯著優(yōu)化。從長遠(yuǎn)發(fā)展角度來看，運輸結(jié)構(gòu)調(diào)整的推進(jìn)仍然任重道遠(yuǎn)。

當(dāng)前，基于管理性減碳策略的供應(yīng)鏈管理改革和基于技術(shù)性減碳策略的清潔能源研發(fā)都在踏入高速發(fā)展后逐漸趨于成熟，而結(jié)構(gòu)性減碳策略的優(yōu)化實施途徑尚未有可復(fù)制的成熟方案。一方面，取決于不同地區(qū)的運輸稟賦條件有所差異，如港口數(shù)量、大宗物資運輸需求量等因素；另一方面，不同運輸方式的投資回報周期不同，建設(shè)改革成果的顯現(xiàn)具有一定的滯后性。因此，對于結(jié)構(gòu)性減碳策略的背后具體實現(xiàn)途徑的研究有待豐富。

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