福建省道路運輸業碳排放測算與分析

陳 誠，洪雅玲，方玲娜，邱榮祖

(福建農林大學 交通與土木工程學院，福建 福州 350002)

福建省道路運輸業碳排放測算與分析

陳 誠，洪雅玲，方玲娜，邱榮祖

(福建農林大學 交通與土木工程學院，福建 福州 350002)

道路運輸業是節能減排的重點行業，碳排放量的合理測算對節能減排工作的推進具有重要意義。分別采用基于投入產出法和基于過程分析法的碳排放測算模型對福建省2004—2013年道路運輸碳排放進行了測算，并利用基于投入產出法的測算模型比較了福建省和江蘇省的道路運輸碳排放總量、結構及效率?；趦煞N模型的測算結果分析了這兩種常用碳排放測算模型的特點。研究結果表明：① 福建省道路運輸業碳排放狀況好于江蘇?。虎?近年來，福建省道路運輸業碳排放的增長放緩，甚至開始下降，碳排放效率逐年提高；③ 福建省道路運輸業能源消耗結構逐年改善，但目前仍以高排放能源為主；④ 基于投入產出法的碳排放測算結果要小于基于過程分析法的測算結果。

交通運輸工程；道路運輸；投入產出法；過程分析法；碳排放

無論從全球范圍還是全國范圍看，交通運輸碳排放都是主要的排放行業和重點減排領域之一[1-3]，其中，道路運輸碳排放占絕對主體[4]。為應對全球氣候問題，我國政府承諾CO2排放量在2030年左右達到峰值并爭取盡早達峰、單位國內生產總值CO2排放比2005年下降60%～65%[5]。福建省是我國東部沿海重要省份，是海峽西岸經濟區構成主體，是21世紀海上絲綢之路核心區。對福建省道路運輸業碳排放進行合理測算和分析能夠探明福建省道路運輸業碳排放現狀，為福建省道路運輸行業進一步制定節能減排政策措施提供建議和參考，也有利于加快福建省生態文明先行示范區的建設進程。

學者們對交通運輸業碳排放量進行了研究，但無論是對碳排放現狀[6-8]和碳排放預測的研究[2,9]，還是對碳排放影響因素的研究[10-11]以及對減排潛力的分析[12]和低碳運輸網絡的規劃[13]，都以碳排放量的測算為基礎。因此筆者采用兩種主流模型對福建省道路運輸碳排放進行測算和分析比較，從宏觀和微觀層面評估2004—2013年福建省道路運輸碳排放的發展狀況。

1 測算模型

1.1 基于投入產出法的道路運輸碳排放測算模型

基于投入產出法的測算模型從投入使用的能源消耗量入手，結合二氧化碳排放因子，由各能源產生的CO2排放量加總求和得出結果，是一種自上而下的方法[14]，測算模型如式(1)～(3)。

CFPE=CFP1+CFP2

(1)

(2)

CFP2=Me(EMe)

(3)

式中：CFPE為基于能源消耗的道路運輸碳排放總量；CFP1為直接碳排放(柴油、汽油、天然氣消耗產生的CO2排放量)；CFP2為間接碳排放(電力消耗產生的CO2排放量)；Mi為第i種直接相關能源的消耗量；EMi為第i種能源的CO2排放因子；Me為電力消耗量；EMe為電力的CO2排放因子。

1.2 基于過程分析法的道路運輸碳排放測算模型

過程分析法是基于L．SCHIPPER等[15]提出的“生產活動-運輸方式-油耗”理論的一種測算方法。基于過程分析法的道路運輸碳排放測算模型運用了不同能耗類型的車輛類型保有量、行駛里程、單位行駛里程燃料消耗等數據來測算道路運輸碳排放[16-17]。該方法將道路運輸車輛細分為不同類型，再分別計算每一類型車輛的碳排放量，加總求和得到道路運輸總碳排放量。如式(4)。

(4)

式中：CFPL為基于過程分析法的道路運輸碳足跡總量；i為道路運輸能源類型；k為道路運輸車輛類型；Aik為使用能源i的車輛類型k的數量；Tik為使用能源i的車輛類型k的年均行駛里程；Nik為使用能源i的車輛類型k的單位行駛里程燃料消耗量；EMi為能源類型i的CO2排放因子。

2 基于投入產出法的碳排放量測算

表1給出了基于投入產出法測算模型使用的基本數據，其中各年份的能源消耗量是基于《中國能源統計年鑒》[18]中的交通運輸業能耗量再根據其中道路運輸業的換算周轉量的分擔比例計算得出的；能源排放因子取自IPCC缺省值[19]，電力排放因子取自國家發改委公布的中國區域電網排放因子。

表1 投入產出法輸入數據Table 1 Input data of input-output method

2.1 排放總量與排放結構

采用基于投入產出法模型測算的福建省2004—2013年的道路運輸碳排放量如圖1。碳排放總量逐年遞增，由2004年的230.54×104t上升至2013年的405.05×104t，年均增長率為7.48%，但增長率從2008年達到峰值之后呈下降趨勢。

圖2為2004—2013年福建省4種道路運輸主要能源消耗產生的碳排放量。其中，柴油消耗產生的碳排放量最大，從2004年的191.31×104t增長到2013年的315.2×104t，年均增長率為8.02%，10年來柴油消耗平均碳排放量占道路運輸總碳排放量的82.03%。其次是汽油消耗產生的碳排放量，從2004年的35.79×104t增長到2013年的81.66×104t，年均增長率為12.02%，約占碳排放總量的16.54%。

隨著清潔能源替代工程的穩步推進，盡管目前天然氣和電力能源消耗碳排放量所占比重還較小，但近年來持續增加。福建省道路運輸業電力碳排放量從2004年的3.44×104t升至2013年的5×104t，年均增幅為4.68%。天然氣等清潔能源運輸車輛從2010年開始投入使用?？傮w而言，4種能源碳足跡消費量結構比例相對穩定，而天然氣的投入使用一定程度上減輕了高碳能源碳排放量占比。

圖1 福建省道路運輸能源消費碳排放量及其增長率Fig.1 Volumes of carbon emissions and growth rates of road transport in Fujian province

圖2 福建省道路運輸不同能源消耗碳排放量Fig.2 Carbon emissions of different energy consumption in road transport in Fujian province

2.2 與江蘇省對比分析

橫向對比分析福建和江蘇兩省的道路運輸碳排放。江蘇省與福建省同屬華東沿海地區，地理位置等各方面情況相似，但經濟發展情況領先于福建省。據國家統計局統計數據顯示，2013年江蘇省人均GDP達74 515.81元，位居全國第4，同年福建省人均GDP為57 656.7元，居第9位。

2.2.1 道路運輸碳排放總量

圖3為采用投入產出法測算的福建和江蘇兩省2004—2013年道路運輸業碳排放測算結果對比。

江蘇省道路運輸碳排放量遠高于福建省，約為福建省的4.44倍，且江蘇省道路運輸碳排放量的增長趨勢較明顯，而福建省近幾年的增長趨勢更為平緩。從增長率角度看，兩省的趨勢基本一致。

2.2.2 道路運輸碳排放結構

圖4為江蘇省4種道路運輸能源消耗的碳排放示意圖。與福建省相同的是江蘇省道路運輸的碳排放也是以高碳能源碳排放為主，10年來汽油消耗碳排放量約占道路運輸業總碳排放量的70.4%，柴油消耗產生的碳排放量約占28.83%；與福建省不同的是江蘇省道路運輸業碳排量中汽油消耗產生的碳排放量占主體部分，柴油次之。近年來兩個省份道路運輸清潔能源碳排放量占比均逐年提高，但是福建省道路運輸業碳排放中清潔能源碳排放量的占比明顯高于江蘇省。

2.2.3 碳排放量效率

對福建和江蘇兩省的道路運輸業碳排放效率進行比較，用單位周轉量碳排放量表示道路運輸業碳排放效率[11]，如式(5)。

p=Y/C

(5)

式中：p為碳排放效率；Y為總換算周轉量，客貨周轉量換算系數取10∶1[20]；C為總碳排放量。

圖3 福建省與江蘇省道路運輸碳排放量及其增長率對比Fig.3 Comparison of the carbon emission volumes and growth rates of Fujian province and Jiangxi province

圖4 江蘇省道路運輸不同能源消耗碳足跡Fig.4 Carbon track of different energy consumption of road transport in Jiangsu province

圖5 福建省與江蘇省道路運輸碳排放效率對比Fig.5 Comparison of carbon emissions efficiency of road transport in Fujian province and Jiangxi province

福建和江蘇兩省的道路運輸碳排放效率，如圖5。在2004—2013年間，兩省的單位周轉量碳排放量均呈下降趨勢，說明兩省的道路運輸碳排放效率均逐年提高，道路運輸減排措施取得了一定成效，但江蘇省單位周轉量碳排放量約為福建省的2.18倍，即福建省道路運輸碳排放效率高于江蘇省。

3 基于過程分析法的碳排放量分析

3.1 基本數據

將福建省道路運輸領域分為城市公共交通、道路貨運及其他客運3個部門，并進一步細化為17個終端[21]，如表2。不同車輛的平均行駛里程取自文獻[22]；單位行駛里程燃料消耗量取自文獻[23]。

表2 道路運輸車輛分類Table 2 Classification of road transport vehicle

在道路運輸車輛分類中，燃料類型在基本燃料類型的基礎上增加了雙燃料、混合動力和其他燃料等3種復合燃料。雙燃料車指的是配有兩套能源供應系統，兩套能源供應系統按事先決定的比例向動力室供給能源，在缸內混合能源的汽車，如柴油-天然氣雙燃料汽車等[24]。混合動力是指車用燃料油與電力混合動力，即燃料(汽油，柴油等)和電能的混合[25]。由于雙燃料和混合動力的能源搭配模式較多(如柴油-天然氣、汽油-電能等等)，不同雙燃料和混合動力車的數量及其燃料配比難以獲取，因此基于解淑霞等[26]和馬燕賓等[27]的研究，取燃料配比的最佳與最差碳排放情況的中值進行測算。此外，其他車用燃料包括煤油、燃料油、液化石油氣由于使用量較少且難以獲取燃料配比，因此其他燃料的CO2排放因子取這3種燃料的平均值。文中使用的3種復合燃料的CO2排放因子如表3。

表3 復合燃料排放因子取值Table 3 The value of CO2 emission factors for compound fuel

3.2 碳排放總量

圖6給出了基于過程分析法的2004—2013年福建省道路運輸碳排放(CFPL)測算結果與基于投入產出法的道路運輸碳排放(CFPE)測算結果對比。根據基于過程分析的測算模型的測試結果，福建省道路運輸業碳排放由2004年的256.35萬t上升至2013年的499.5萬t，年均增長率為7.99%。雖然兩種模型的測算結果在碳排放總量上存在一些差異(CFPE

圖6 福建省道路運輸碳排放CFPE與CFPL對比Fig.6 CFPE and CFPL comparison of road transport in Fujian province

3.3 子部門碳排放量

城市公共交通、道路貨運及其他客運3個子部門歷年碳排放量如圖7。城市公共交通和道路貨運的碳排放量總體呈上升趨勢，其他客運碳排放量在2010年之前呈平穩增長趨勢，在2010年出現驟降，之后又趨于平緩。出現這一現象的原因是2010年開始由于高鐵的影響，道路客運量及道路客運周轉量均有不同程度的下降，因而其他客運的碳排放量下降；另一方面隨著福建省城鎮化建設的加快，城市公共交通系統基礎設施的不斷完善，城市公共交通客運碳排放量有所增加。道路貨運部門的碳排放量占絕對主體，高達91%，可見道路貨運是道路運輸業碳排放的主要貢獻者，應當成為福建省道路運輸業節能減排的重點關注對象。

4 兩種模型的比較

4.1 相同點

投入產出法基于能源消耗量進行碳排放的測算，過程分析法基于不同能耗類型的車輛類型的保有量、年均行駛里程、單位行駛里程燃料消耗量進行碳排放量的測算，實質上都是從能源消耗角度出發來測算碳排放，支持不同能耗類型的排放分析，都屬于靜態剖析過程。此外，兩種模型的計算結果的準確性都受到統計數據完全性和準確性的影響，計算結果均存在一定的誤差。

4.2 不同點

投入產出法從能源總消費出發，數據搜集難度小，計算相對簡單，目前被廣泛應用于行業碳排放測算中，適用于對碳排放的宏觀分析。過程分析法從車輛類型和能源消耗類型出發，能更真實地反映道路運輸車輛的活動水平，能進行針對不同道路運輸業務部門和不同的車輛類型進行詳細的分類別的碳排放的比較和分析，從理論上看計算結果應比投入產出法更為準確，但受到的影響因素更多，如車輛使用強度、道路因素、駕駛員駕駛技術等，測算結果的準確性對數據參數精確性的依賴性更大。

5 結 論

分別采用基于投入產出法和過程分析法的道路運輸業碳排放測算模型，測算了2004—2013年福建省道路運輸業碳排放。從排放總量、能源類型、車輛類型等方面分析了福建省道路運輸碳排放的現狀與特點，也將福建省與江蘇省得道路運輸碳業碳排放進行了橫向比較，最后總結了兩種測算模型的特點。主要結論如下：

1)2004—2013年間，福建省道路運輸業碳排放逐年增長，年增長率先增后減。隨著道路運輸業的發展，能源消耗的增加必然導致碳排放量的增加；然而，近年來增長速度的放緩則表明了道路運輸行業節能減排措施的成效。

2)高碳能源(汽油、柴油)產生的碳排放是道路運輸業碳排放的主體。因此，道路運輸業減排工作中既要優化道路運輸業能源的消費結構，降低柴油等化石能源在道路運輸的使用量；又要切實改進道路運輸領域發展模式，實施道路運輸低碳化發展戰略。

3)與江蘇省的對比表明了福建省生態基礎較好的特點，近年來道路運輸業的減排工作也取得了一定的成效。

4)測算模型的選擇及測算基礎數據的處理會在一定程度上影響碳排放量絕對值的測算結果，因此，無論采取何種模型進行碳排量的測算均應對測算結果保持謹慎的態度，合理估算誤差范圍。

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(責任編輯：劉韜)

CalculationandAnalysisonCarbonEmissionofRoadTransportIndustryinFujianProvince

CHEN Cheng，HONG Yaling, FANG Lingna, QIU Rongzu

(School of Transportation and Civil Engineering, Fujian Agriculture and Forestry University, Fuzhou 350002, Fujian, P.R.China)

Road transportation is the key industry of energy saving and emission reduction. The reasonable calculation of carbon emission is of great significance to promote the work of energy conservation and emission reduction. The calculation models based on input-output and process analysis method had been applied to the estimation of carbon emission of road transport in Fujian province from 2004 to 2013, and the comparison of carbon emission of road transport between Fujian province and Jiangsu province had been made by using input-output model in terms of total volume, configuration and efficiency of carbon emission. Based on the calculation results of the two models, the characteristics of the two commonly used carbon emission measurement models were analyzed. The results show that: ①The situation of carbon emission of road transport in Fujian province is better than that in Jiangsu province. ②In recent years, the growth of carbon emission of road transport in Fujian province has slowed down, and even began to decline; carbon emission efficiency is increasing yearly. ③Although high emission energy is the main part, the energy consumption structure of road transport industry in Fujian province has improved year by year. ④The calculation results of input-output approach are smaller than those of process analysis approach.

traffic and transportation engineering; road transport; input-output method; process analysis method; carbon emission

U492.2

：A

：1674-0696(2017)09-098-06

10.3969/j.issn.1674-0696.2017.09.18

2016-06-15；

：2016-08-09

福建省科技廳重點資助項目(2014H0010)；福建省高水平大學建設資助項目(61201405106)

陳 誠(1982—)，女，江西樟樹人，副教授，博士研究生，主要從事交通運輸與管理方面的研究。E-mail：33491394@qq.com。

邱榮祖(1961—)，男，福建莆田人，教授，博士生導師，主要從事交通運輸規劃與管理方面的研究。E-mail：875693642@qq.com。