交通領域清潔化、低碳化發展趨勢研究

乞孟迪，柯曉明，王殿銘

（中國石化集團公司經濟技術研究院，北京 100029）

1 我國交通運輸發展現狀

1.1 高鐵和民航取代公路成為主流客運方式

我國客運交通口徑包括經營性客車運輸、鐵路客運、航空客運和水路客運，不包含私人汽車出行、城市內公交和出租車運輸以及城市軌道交通。

隨著居民收入水平的提高，人們出行意愿不斷增強，我國旅客周轉量呈現不斷增加態勢（由于統計口徑變化，2013年數據出現跳躍），1949年155億人公里，1970年首次突破了1 000億人公里，1997年突破了1萬億人公里，2017年達到了3.28萬億人公里，年均增長8%。

從客運結構變化來看，我國客運歷程分為三個階段：1949—1998年，公路客運比重不斷增加，由5%提高至56%，成為主要客運方式；鐵路客運比重不斷降低，由84%降至35%；1970年以來，民航客運快速發展，逐漸占據一席之地；水路客運不斷萎縮。1999—2013年，公路運輸比重基本維持在55%左右，民航的快速發展擠占了部分鐵路客運市場。2013年至今，在高鐵快速普及拉動下，鐵路客運市場呈現回升趨勢，公路客運逐漸被高鐵和民航擠壓，市場份額快速下滑。2017年鐵路、民航和公路市場份額分別是30%、29%和41%，基本三分天下。

1.2 公路取代鐵路成為主要貨運方式

從我國貨運發展歷程來看，經歷了三個階段：1949—1999年，經濟體量的增長帶動貨運需求穩定增加，貨運周轉量由257億噸公里（不含遠洋水運，下同）增加至2.4萬億噸公里，年均增長1%；2000—2012年，中國加入世貿組織之后，國內工業、制造業飛速發展，我國貨運周轉量快速增加至12.0萬億噸公里，年均增長13%；2013年之后，宏觀經濟降速，產業結構調整，貨運周轉量增速明顯放緩至3%，2017年達13.6萬億噸公里。

我國貨運主要有鐵路、公路、水路、民航和管道五種方式。貨運周轉量結構變化經歷了兩個階段：1949—1983年，國內貨運以鐵路為主，水路為輔，鐵路占比長期保持在70%以上；1984—2017年，公路貨運比重快速提高，取代鐵路成為主要貨運形式。公路運輸占到總貨運的50%左右，鐵路運輸占比降至20%左右，水路運輸占比保持在30%左右。

1.3 以汽柴油為主的交通用能快速增長

圖1 我國交通工具對應交通燃料

我國交通工具對應交通燃料見圖1。從圖1可看出，我國不同交通方式對應的交通工具所消耗的交通燃料呈現出多元化態勢，其中以汽油和柴油為主，其他燃料包括航煤、燃料油、液化氣、天然氣、電力、生物質和甲醇等。

隨著我國國民經濟快速發展，交通運輸周轉量與交通運輸用能同步提高，近10多年，兩者呈現出較好的線性關系，如圖2所示。交通運輸總周轉量從2000年的2.8億噸公里提高至2013年的12.2億噸公里，年均增長12%。交通用能從2000年的8 600萬噸標油提高至2013年的2.78億噸標油，年均增長9%。2013—2017年，貨運周轉量增速放緩至3%，交通運輸用能增速隨之減慢至3%，2017年交通運輸用能提高至3.25億噸標油。

圖2 交通周轉量與交通用能呈現較好線性關系

交通能源占一次能源的比重波動上升，由2000年的8.6%提高至2016年的10.3%。2000年后，隨著運輸效率的提升，我國交通用能強度總體呈現波動下降趨勢，由2000年的3.05千噸標油/億噸公里，下降至2017年的2.33千噸標油/億噸公里，年均下降1.6%。

汽油和柴油占交通用能主導地位，近10多年來占比維持在70%~80%。

1.4 我國交通碳排總量及占比均上升

從世界銀行對中國1971—2014年碳排放統計情況來看，交通二氧化碳排放量與總排放量呈現較好的關聯關系。二者在2001年后增速同步加快，2013年后有所放緩，這與國內汽車工業發展密不可分。而交通占二氧化碳總排放量比重由2000年之前的5%左右提高至之后的8%以上。2001—2014年，交通二氧化碳排放增量對總增量貢獻率達9%。2014年交通碳排放量達到8.8億噸，占總排放量的8.6%。

1.5 油品質量升級助力交通排放清潔化

2000年以來，我國車用汽、柴油質量呈現出標準不斷嚴格、升級速度不斷加快的特點。

車用汽油的發展方向是無硫化、降低烯烴、芳烴和夏季蒸氣壓值；車用柴油的發展方向是無硫化、提高十六院值和降低多環芳烴含量。從國Ⅰ標準升級到國Ⅵ標準，汽、柴油硫含量是變化幅度最大的指標，限值分別從2000年的≤800 μg/g和2 000 μg/g下降到≤10 μg/g。國Ⅵ車用柴油標準增加了總污染物含量不超過24 mg/kg的限制。當前，國Ⅵ車用汽、柴油標準均高于歐盟標準。

油品質量升級的同時，機動車排放標準也在逐步加快。《打贏藍天保衛戰三年行動計劃》提出，2019年7月1日起，重點區域、珠三角地區、成渝地區提前實施國Ⅵ排放標準。2018年7月1日起，全面實施新生產船舶發動機第一階段排放標準，推廣使用電、天然氣等新能源或清潔能源船舶。

雖然新車排放標準逐漸與油品升級步伐看齊，但由于未到報廢年限，2017年國Ⅴ以下車輛占全國汽車保有量的70%以上，造成清潔油品對環保貢獻大打折扣，未來加快老舊車型淘汰力度將是機動車排放治理的重點和難點。

除了車用油品質量升級，船用燃料油同樣呈現了清潔化態勢。《船舶排放控制區調整方案》要求中國2019年1月1日起，控制排放區船燃硫含量從3 500 μg/g降低到500 μg/g；2020年1月1日起，靠岸停泊期間船燃硫含量符合100 μg/g標準。

2 影響交通用能宏觀因素分析

2.1 宏觀經濟與人口發展

2.1.1 中長期中國經濟具備中高速增長潛力

2018年是我國改革開放40周年。改革開放以來，我國經濟實力快速發展，2010年躍居世界第二位，2017年我國國內生產總值達到82萬億元，取得了突飛猛進的發展。在“兩個一百年”奮斗目標的指引下，中國總體要求2020年全面建成小康社會，2020—2030年跨越中等收入陷阱，2050年國內生產總值的世界占比達到20%左右，建成富強民主文明和諧美麗的社會主義現代化國家。

長期來看，中國經濟發展仍處于重要戰略機遇期，2018—2030年工業化基本完成后進入“提質增效、由大轉強”的穩定發展階段，城鎮化持續快速發展，消費需求對經濟增長拉動作用將持續擴大。國民收入分配格局改革取得積極成效，將有利于避開中等收入陷阱。預計，2018—2020年中國GDP年均增長6.5%左右，2021—2030年在5.5%左右，2030—2050年在4.0%左右，主要經濟指標預測如表1所示。

表1 主要經濟指標預測

2.1.2 按照規劃中國人口峰值2030年到來

經濟和人口增長是石油消費增長的最根本動力。中國是世界上人口最多的國家，我國過去30多年經濟的高增長有一部分貢獻就是人口紅利，人口的數量和質量對中國GDP的增長有著重要的影響。2017年初，國務院印發了《國家人口發展規劃（2016—2030年）》，規劃中提到2020年全國人口達到14.2億人，2030年提高至14.5億人，總生育率控制在1.8%左右。

盡管人口總數增長，但老齡化趨勢不可逆轉。根據國家衛計委的預測，2020年我國60歲及以上人口為2.34億人，占總人口的比重為16%，2050年上升至4.3億人，占比達到30%。人口老齡化意味著人均消費和生產物資需求增長減緩，同時人均能源需求增長減緩。

2.2 模式變化與能效提高

2.2.1 低碳經濟及技術進步促發交通運輸模式變革

人口老齡化、空氣質量、氣候變化、交通擁堵，以及能源可持續發展是影響未來出行的限制因素，依托于移動互聯網、人工智能、大數據、云計算等新一代技術在汽車和交通領域的應用，交通體系與出行方式正在發生深度變革。在人類歷史發展中，正是因為有不同出行方式的發展，人類的出行距離有了很大提高。展望未來，人類出行將更加安全、快捷、清潔、廉價，活動空間更大。

多式聯運是運輸業向綜合運輸方向發展的重要導向。多式聯運具有提高能源利用效率、減少溫室氣體排放、降低社會物流成本、提升綜合運輸效率以及提高運輸可靠性的優點。同時對拉動經濟增長、促進產業發展、提高經濟競爭力、促進資源集約利用、減少交通擁堵以及保障國家能源安全等方面具有間接貢獻。

2.2.2 燃油經濟性提高降低汽車用油強度

當前汽車用油占石油消費的40%，通過技術進步降低汽車油耗對節油貢獻較大。隨著我國對節能環保的重視，汽車燃油經濟性不斷提高。國家《節能與新能源汽車產業發展規劃》明確了發展目標，2020年乘用車油耗降至5.0 L/100 km，商用車油耗接近國際先進水平；2025年乘用車油耗降至4.5 L/100 km，商用車油耗達到國際先進水平；2030年乘用車油耗降至3.2 L/100 km，商用車油耗同比國際領先。由于該目標是考慮到新能源汽車對油耗的抵消作用，因此，純燃油車油耗會高于以上目標。

傳統燃油汽車可以通過優化發動機、變速器和整車技術等路徑降低燃油經濟性。據汽車行業專家稱，當油耗降至4.7 L/100 km之后，再通過技術降低，車企的經濟性將無法保證。因此，為了實現燃油經濟性目標，車企不僅需要加快發動機節油技術的研發應用，增加小排量汽車生產比重，還需要借助混合動力技術。按照當前技術發展路徑及目標，考慮混合動力汽車的應用，不考慮新能源汽車，預計2050年乘用車油耗降至4.0 L/100 km。

3 影響交通用能行業因素分析

3.1 未來運輸量和運輸結構分析

3.1.1 經濟發展決定中國運輸需求將繼續增長

經濟發展帶動生產和生活物資運輸需求的提高。發達國家人均GDP達到3~4萬美元，貨物運輸量基本達到飽和，飽和值在40~70噸/人。中國目前人均貨運量33噸。顯然，我國的交通運輸業還有發展空間。發達國家人均貨運量在工業化后期趨于穩定。但由于國土面積、資源結構以及產業結構等不同所帶來的貨物消費量和運距差異，造成貨物周轉量存在差別。以日本為例，當工業化完成后，人均貨物運輸量顯現下降趨勢。預計中國未來貨物運輸量可以達到日本工業化頂峰時期40~50噸/人的水平。同時，隨著人民消費水平的提高，生活物資的運輸將取代生產物資，成為貨運增長的主要動力，不同國家人均貨物運輸量如圖3所示。

圖3 不同國家人均貨物運輸量

3.1.2 鐵路貨運在交通運輸業中占比將逐漸提高

未來我國鐵路運輸比重將有所提高。首先，當前鐵路運輸比重相對較低（與中國國土面積相似的美國和俄羅斯，鐵路貨運比重均在30%以上）。其次，隨著高鐵的建設，原來緊張的鐵路貨運將逐漸釋放出運力。再次，相對于公路，鐵路運輸是目前已知的最有效及清潔的陸上交通運輸方式。《打贏藍天保衛戰三年行動計劃》中明確提出要積極調整運輸結構，發展綠色交通體系，大幅提升鐵路貨運比例。最后，鐵路運輸費用低于公路運輸。預計未來鐵路貨運在交通運輸業中所占比重將逐漸提高。

隨著鐵路運力的增長，公路貨運所占比重將小幅下降；盡管，水運費用低廉，但受到內河流域水域空間限制，以及對內河船只排放要求的逐漸嚴格，水運貨物周轉量比重變化不大；航空及管道運輸，受運載空間以及運輸品種限制，未來運輸周轉量比重基本不會變化太大。

總體來看，我國各種交通運輸方式貨物周轉量均有較大提升空間，但是隨著運輸效率的提高，交通運輸用油量增長速度將大大慢于運輸需求的增長。

3.1.3 收入提高和消費升級帶動民航運輸長期增長

影響航空旅客周轉量的最大因素是人均乘機次數。雖然我國民航事業快速發展，但是與發達國家相比仍有較大差距。目前我國人均乘機次數僅為0.35次/年，是日本和韓國的三分之一，德國的五分之一，美國的九分之一，未來仍將有較大發展空間。發達國家人均乘機次數已經出現飽和：日本由于地域限制，90年代末期，其人均乘機次數已經達到飽和，即0.8~0.9次/年；美國、德國和法國，在2000年之后，人均乘機次數逐漸飽和，分別達到2.4次/年、1.5次/年和1.0次/年；韓國在90年代末期，其人均乘機次數變化不大，近幾年又出現快速增長，目前已經達到1.2次/年。考慮我國地域、人口及資源限制，預計人均乘機次數飽和值與歐洲類似，即達到1.0~1.5次/年，人均乘機次數變化趨勢如圖4所示。

圖4 人均乘機次數變化趨勢

考慮到居民收入水平的發展速度，預計2040年航空出行達到飽和。據中國航空工業集團公司發布《2017—2036年民用飛機中國市場預測年報》預測，未來20年，民航貨郵周轉量年均增長8.6%，增速高于旅客周轉量年均增速6.8%。

3.2 汽車保有量及結構變化趨勢分析

目前我國汽車耗油約占石油消費總量的40%以上，未來隨著汽車普及率的提升，汽車工業發展對石油峰值影響程度更大。

3.2.1 國情影響中國乘用車飽和值低于歐洲模式

根據成熟國家的發展經驗來看，乘用車市場的發展一般要經歷4個階段：導入期、孕育期、普及期和復數保有期。2008年中國乘用車市場進入普及期。經過孕育期的快速發展，2008年乘用車保有量比2002年翻了兩番，普及水平超過20輛/千人，進入第二個快速發展時期。2016年千人乘用車保有量達到100輛，2017年達到117輛/千人，乘用車發展進入起飛后期。不同于起飛期的是，盡管乘用車銷量將保持在較高規模，但增速將僅為個位數。

千人乘用車保有量飽和點與人口密度、道路基礎設施、公共交通、燃油供應和價格、人口年齡結構、家庭規模等因素有關，其中最主要的影響因素是人口密度（人口密度＝總人口/適合人類活動的陸地面積）。從國際成熟市場來看，發達國家或地區人均GDP達2~3萬美元時，乘用車飽和點多數在370~660輛/千人。美、加、英、日等國飽和值在600~800輛/千人。歐洲多數國家飽和值為400~600輛/千人。中國香港、新加坡等人口密集、汽車嚴格控制城市飽和值為100~200輛/千人。

考慮到中國人口密度、石油儲量、工業化發展階段及能源供給安全的狀況，中國的飽和點可能低于主要的歐洲國家。預測未來，城市軌道交通加速發展，汽車共享模式興起，乘用車千人保有量飽和值為350輛。

3.2.2 商用車保有量 2020 年漸進飽和

2010年之后，我國經濟轉型發展，工業化進入中后期，商用車銷量由2000—2010年年均增長17%放緩至2010—2017年年均降低5%。2016年之后，工業生產回暖、淘汰老舊車以及公路“治超”，商用車中的貨車銷量又迎來一輪增長。受到私家車、公共交通的替代，客車銷量不斷減少。2017年商用車保有量達4 550萬輛，其中客車和貨車47%和53%。

中國千人客車保有量（不含微客）高于發達國家水平。未來，高鐵的發展將替代部分短途客運需求。大中型客車增長動力僅有城鎮人口逐年增加帶動的公交用車和城市物流用車需求的快速發展。預計2050年，中國千人客車保有量將降至2輛/千人，與日本接近。考慮人口變化，總體來看，客車保有量將逐漸下降。

當前，美國、日本和德國貨車運輸強度均處于300~400輛/萬元GDP。中國貨運效率由2000年的755輛/萬元GDP降至2017年的523輛/萬元GDP，未來運輸強度將繼續提高。從單車貨運周轉量來看，與中國國土面積接近的美國，最高時達到了31萬噸公里/輛，中國當前為26萬噸公里/輛。

未來我國經濟仍將保持較快增長，將帶動主要運輸貨物貨運量的增長，但貨物運輸將從重工業轉向高附加值產品，運輸強度繼續回落。綜合判斷，我國貨車保有量仍然有400~600萬輛的增長空間，2030年之后，隨著公路貨運需求達到飽和，貨車保有量基本達到3 000萬輛的飽和，商用車保有量變化趨勢如圖5所示。

綜合來看，商用車保有量2020—2030年基本達到4 800萬輛的飽和期，同時貨車占商用車比重不斷增加。

圖5 商用車保有量變化趨勢

3.3 新能源汽車發展深刻影響汽車行業

2025年前電動汽車發展助力來自政策扶持。國家發展目標是2025年市場滲透率達到20%；2025—2035年得益于動力電池技術進步及成本下降，這一期間將實現“油電平價”，新能源汽車競爭力大幅提升；2035—2050年汽車電動化與智能化結合，市場滲透率與共享出行比例同步提高。

汽車技術研究中心預測，樂觀情景下2035年新能源汽車滲透率為49%，2050年為72%，悲觀情景下2035年滲透率為42%，2050年為67%；中國汽車工程學會預測2050年電動汽車滲透率為70%~80%。研究判斷2035年新能源汽車滲透率40%，2050年提高至70%。未來純電動汽車仍然是新能源汽車市場主體，插電式混合動力汽車銷量占比在5%~10%，不同咨詢機構對全球電動汽車保有量占比預測如圖6所示。

圖6 不同咨詢機構對全球電動汽車保有量占比預測

商用車中重型貨車燃料清潔化的路徑主要是向天然氣燃料發展，未來電動化率較低，輕型貨車以政府采購車和市內物流車為主，是新能源優先推廣重點領域。大中型客車分為公交和非公交兩類客車。公交領域政策導向性強，2017年電動汽車占比已超過50%，預計到2050年，將全部為電動汽車。大中型非公交類汽車及輕客中電動汽車占比較低，未來電動化發展空間大。整體來看，2050年新能源商用車滲透率達50%。

3.4 交通能源多元化發展趨勢

經過10多年的發展，我國逐漸形成石油、天然氣、電力、生物質能源、甲醇等多種交通能源共同發展的多元化格局。其中，天然氣是當前最主要的石油替代交通燃料。隨著新能源汽車的快速發展，未來電力最有潛力取代石油占交通能源的主導地位。

3.4.1 近期天然氣是主要的交通替代燃料

截止2017年，我國天然氣汽車保有量為500萬~600萬輛，占汽車總保有量的3%左右，加氣站3 000余座。

天然氣汽車技術、政策較成熟，常規排放和碳排放低，經濟性優勢將是影響其發展的主要因素。通過經濟性對比，天然氣與汽柴油比價在75%以下時，天然氣汽車有較好的經濟驅動性。

其中CNG汽車發展將有所放緩，公交車和出租車將是主要發展領域。從全國來看，大部分省份的出租車氣化率在50%以上，東部發達省份以及西部資源省份CNG出租車甚至達到80%以上，未來CNG汽車市場容量有限，決定其發展速度將放緩。

2017年7月13日，國家發改委、交通運輸部、工信部等十三部委聯合制定的《加快推進天然氣利用的意見》提出加快天然氣車船發展。重點發展公交出租、長途重卡以及環衛、場區、港區、景點等作業和擺渡車輛等。在京津冀等大氣污染防治重點地區加快推廣重型天然氣（LNG）汽車替代重型柴油車。LNG汽車對經濟性更加敏感，未來LNG重卡將逐漸成為天然氣汽車主要市場。預測未來天然氣汽車總保有量將達到千萬輛以上，同時LNG船舶也將形成一定發展規模。

3.4.2 生物燃料成本較高制約其當前發展

我國主要發展的生物燃料包括燃料乙醇、生物柴油以及生物航煤，分別替代汽油、柴油和煤油，目前國內以發展燃料乙醇為主。

1）2018—2020年是燃料乙醇發展黃金期

我國在2002年左右開始推廣乙醇汽油，截至2017年，推廣范圍覆蓋全國6省31市。當前乙醇汽油消費2 400萬噸左右，占全國汽油消費的1/5。2010—2017年燃料乙醇消費年均增長5%，同期汽油消費年均增長8%。

截至2017年，我國燃料乙醇產能278萬噸，主要采用以玉米和小麥為原料的第一代技術，燃料乙醇生產技術正在由第一代向第二代過渡。

目前國內燃料乙醇成本大概在5 000~8 000元/噸，美國二代乙醇生產成本最低達到4 000元/噸左右。國內燃料乙醇還有很大的降本空間，不同原料燃料乙醇成本比較如圖7所示。

圖7 不同原料燃料乙醇成本比較

2017年9月，國家發展改革委、國家能源局、財政部等十五部委聯合印發了《關于擴大生物燃料乙醇生產和推廣使用車用乙醇汽油的實施方案》。2018年8月，國務院常務會議確定了生物燃料乙醇產業總體布局。除原試點省份外，2018年將進一步在北京、天津、河北等15個省份推廣，總數達26個省份。其中，天津市已經于同年9月30日全市封閉運行，乙醇汽油推廣步伐逐漸加快。

根據方案和調研，判斷到2020年，全國范圍內實現車用乙醇汽油全覆蓋，基本可以做到自給自足。之后，受陳化糧庫存、纖維素乙醇發展以及汽油需求影響，燃料乙醇規模可能在1 300萬~1 500萬噸之間（按照汽油消費量的10%來估算）。

2）生物柴油和生物航煤2030年前發展緩慢

當前國內生物柴油產能約300萬噸/年，約有50多家生產廠家，產能利用率較低。不同于世界其他地區以植物油脂為原料，我國生物柴油生產原料以廢棄油脂、油脂加工的下腳料為主，也就是俗稱“地溝油”。

《生物質能發展“十三五”規劃》明確2020年生物柴油年利用目標達200萬噸。考慮到生物柴油經濟性較差（國內生物柴油成本在4 200元/噸以上，低油價時，與煉油相比，不具有競爭力），同時國內柴油明顯過剩，煉廠調節柴汽比難度較大，政府尚未有強制推行生物柴油的規定和措施，因此實現規劃目標的難度較大。

我國生物航煤的發展以中國石油、中國石化兩大集團為代表，2011年10月和2012年2月，兩者生產的生物航煤分別進行了試飛試驗并獲得成功。2014年民航總局向中國石化頒發了1號航煤技術規定項目批準書。

生物航煤同樣存在成本過高的問題。以棕櫚油為原料的生物航煤成本達到了12 000元/噸以上。受成本較高以及原料來源限制，預計生物航煤2030年之前對石油替代影響較小。2030年之后，隨著以微藻為原料的第三代燃料乙醇技術發展，可能對航煤形成一定替代規模。

3.4.3 甲醇未來作為過渡能源局部使用

目前國內推廣甲醇汽油的主要有山西、陜西和貴州省的部分地區，以及山東、上海、浙江、河南等地少量試點使用甲醇汽油。全國燃料甲醇替代常規汽油數量在50萬~100萬噸。

考慮到煤炭資源、水資源以及燃燒高比例甲醇汽油對汽車動力系統改造的成本，未來大規模推廣可能性較小。由于存在毒性和腐蝕性問題，德國、美國、日本放棄甲醇燃料。預計未來甲醇將作為一種過渡燃料局部使用，使用量將逐漸減少。

3.4.4 煤制油作為戰略性儲備，難大規模發展

煤制油是具有中國特色的煤炭深加工工藝，截至2017年，煤制油產能達868萬噸/年。

《煤炭深加工產業示范規劃（2016—2020年）》提出2020年煤制油產能達1 300萬噸/年。資源環境限制規模，碳稅增加生產成本，預計規劃規模實現后發展將放緩。

4 交通用能需求預測

4.1 我國交通用能預測

4.1.1 交通用能在 2030 年之后漸進飽和

2030年之前，交通用能持續增長，由2017年的3.24億噸標油提高至2030年的4.5億噸標油，年均增長2.7%。2030年之后交通用能基本保持微幅上漲，2050年達4.9億噸標油，2030—2050年年均增長0.4%。

公路用能由2017年的2.59億噸標油提高至2030年前后的3.4億噸標油的峰值，年均增長2.1%，之后保持較長時間平臺期。占交通能源消費比重由80%降至75%左右，仍然是主要用能的交通方式。

航空用能由2017年的3 280萬噸標油提高至2040年前后的9 500萬噸標油峰值，年均增長4.7%，之后小幅放緩，占交通能源比重由10%提高至20%。

水路用能由2017年的1 910萬噸標油提高至2040年的2 330萬噸標油峰值，年均增長0.9%，之后保持2 300萬噸標油需求。占交通能源比重保持在5%左右。

鐵路用能2017—2050年基本保持在1 300萬~1 500萬噸標油的需求，占交通能源比重保持在3%~4%。鐵路承擔了全國運輸總周轉量1/4（不含私家車和遠洋運輸）的份額，用能只占10%左右（扣除私家車用能）。鐵路運輸低碳、高效的特性得以體現，交通用能變化趨勢如圖8所示。

圖8 交通用能變化趨勢

4.1.2 2030年之后電力和航煤將成為主要交通燃料

2018—2030年，汽車工業進入增速換擋器，保有量增長明顯放緩，其中商用車漸進飽和，汽油和柴油消費比重由76%下降至53%。同期，民航保持高速發展，煤油占交通能源消費比重由10%提高至18%。政策拉動下，新能源汽車影響交通用能逐漸顯現，電力比重由3%提高至15%。燃料油、天然氣和生物質消費比重基本保持在3%~6%。

2031—2050年，汽車工業進入增長后期，加之新能源汽車替代，汽油和柴油消費快速萎縮，占交通能源比重回落至25%。同期，新能源汽車逐漸成長為重要交通工具，占交通能源比重達到40%，取代石油成為第一大交通能源。保持了二十年高增長的民航工業，2030年之后同樣進入了增速換擋器，煤油消費增速由8%降至2%左右，占交通能源比重小幅提升至20%。燃料油、天然氣和生物質消費比重基本保持在2%~8%，不同交通能源比重變化如圖9所示。

圖9 不同交通能源比重變化

4.2 交通能源清潔、低碳化趨勢

4.2.1 交通碳排放量在2030年之前達峰

2026年前后交通用石油由2017年的2.9億噸增長至3.45億噸峰值，年均增長1.8%，之后回落，2050年至2.3億噸，年均降低1.7%。2050年，交通用天然氣由2017年的271億方不斷增長至760億方，年均增長3.2%；交通用電能由2017年的1 340億千瓦時不斷提高至3.3萬億千瓦時，年均增長10.3%；生物質由2017年的300萬噸左右發展至2 000萬噸左右，年均增長5.9%；煤制油由2017年的300萬噸左右發展至1 000萬噸左右，年均增長4%。

2017年交通二氧化碳排放量10.1億噸。之后，排放量隨著石油、天然氣等交通用化石能源消費量增長而增加，并于2028年前后達到12.3億噸峰值，年均增長1.8%。隨著化石能源消費減少而回落，2050年至9.4億噸，年均減少1.2%，交通用能和CO2排放趨勢如圖10所示。

圖10 交通用能和CO2排放趨勢

4.2.2 2030年之后交通碳排放與交通用能脫鉤

2030年之前，交通用能與交通二氧化碳排放量具有較好的線性關聯。2030年，交通用能漸進小幅增長的平臺期，而交通能源二氧化碳排放量則已經達峰，之后快速下降。2030年之后，交通碳排放量已經和交通用能脫鉤。

由于燃油經濟性的提高，使得汽車保有量增長并未同步帶來交通用能的增加，燃油經濟性提高減少交通用能1.8億噸標油（2050年）。同期，新能源汽車（使用端不排放二氧化碳）普及，2050年減少化石能源消費1.9億噸。燃油經濟性提高和非化石能源對減少碳排放貢獻率分別為47%和48%，是造成交通碳排放量與交通用能脫鉤的原因，交通用能與交通二氧化碳排放關系如圖11所示。

圖11 交通用能與交通二氧化碳排放關系

4.2.3 油品質量與結構變化促進交通排放清潔化

2020年之前，國家對汽油、柴油和船用燃料油質量升級要求基本明確，其中汽油和柴油硫含量由1 000~2 000 μg/g降至10 μg/g，未來繼續下降空間不大。船燃硫含量由2 000 μg/g即將降至500 μg/g，未來可能進一步降低。國家尚未對煤油硫含量明確限制，航煤排放于大氣層之外，全球對其環保要求較少。煉廠生產煤油中硫含量主要由原油硫含量以及加氫深度決定，國內大部分來自于直餾航煤，硫含量在200~1 400 μg/g之間，3號航煤標準硫含量要求不超過2 000 μg/g（英國要求3 000 μg/g）。

2000—2020年，成品油質量升級效果顯著，當前交通能源硫排放總量已減少至2002年的1/3。由于汽油、柴油和燃料油質量標準中硫含量大幅降低，煤油占交通燃料比重較低（9%~13%），主要交通燃料二氧化硫總排放量明顯減少，由以汽柴油排放為主變為以煤油排放為主，燃料油排放量不斷降低。2020—2050年，如果煤油硫含量一定程度降低，隨著煤油消費量的提高（占交通燃料比重由13%提升至22%），未來硫排放呈現小幅降低趨勢。主要交通燃料二氧化硫排放量估算如圖12所示，不考慮航煤，交通能源SO2排放估算如圖13所示。

圖12 主要交通燃料SO2排放量估算

圖13 不考慮航煤，交通能源SO2排放量估算

如果不考慮航煤，未來交通能源硫排放規模不斷減少，2050年是當前的15%左右。汽柴油消費放緩，以及燃料油低硫化是主要原因。

除了繼續加快油品質量升級之外，車船結構升級同步加快。《打贏藍天保衛戰三年行動計劃》中提到大力推進國Ⅲ及以下排放標準營運柴油貨車提前淘汰更新。2020年底前，京津冀及周邊地區、汾渭平原淘汰國Ⅲ及以下排放標準營運中型和重型柴油貨車100萬輛以上。推廣使用新能源汽車與達到國Ⅵ排放標準的燃氣車輛。

未來，國家通過減少交通排放，發展清潔、低碳交通能源體系，建設美麗中國，實現生態文明社會的目標將更快到來。

5 結論

交通能源清潔化、低碳化趨勢下，建議中國煉廠加快低硫船燃生產方案研究及市場布局。傳統煉油企業淘汰落后產能，為先進產能騰出發展空間，加快煉油向化工轉型，提高煉廠競爭力。遠期從傳統煉油向智能制造、環境友好的綠色、低碳、高端產業轉型發展。

八面來風

用于煤制油企業的費托合成新催化劑

荷蘭Eindhoven大學與中國清潔和低碳能源研究所合作開發了一種費托合成新催化劑用于煤制油工藝，生成CO2的選擇性低。大多數費托合成催化劑是Fe基，該合作研發團隊發現，在費托合成過程中放出CO2是鐵基催化劑不純引起，研發團隊開發了一種含純ε碳化鐵（Fe3C）的費托合成新催化劑，生成CO2的選擇性很低。據稱這種新費托合成催化劑在典型費托合成條件（2.3 MPa和250℃）下穩定。