考慮低碳排放成本的航空成本優化

許幸 楊緒彪

摘 要：如今，隨著環保觀念的深入，低碳運輸逐漸成為主流趨勢，機場排放的環境成本研究也必逐步引起社會關注。實現低碳運輸儼然成為了各個國家實現低碳節能、贏得低碳戰爭、進而保障可持續發展的必經之路。本文通過分析和航空網絡有關的運輸成本和碳排放成本，參考國內外對碳排放環境成本的計算方法，建立機場環境成本模型，通過對污染物成分的分析達到了減少排放治理成本的目的，以此降低運營成本。

關鍵詞： 低碳成本;航空運輸;航線優化;Matlab; SPSS

【Abstract】 Nowadays， with the deepening of the concept of environmental protection， low-carbon transport has gradually become the mainstream trend， and the research on the environmental cost of airport emissions will gradually attract social attention.Low-carbon transport has become the only way for all countries to achieve low-carbon energy conservation， win the low-carbon war and achieve sustainable development.By analyzing the transportation cost and carbon emission cost related to the aviation network and referring to the calculation methods of carbon emission environmental cost at home and abroad， this paper establishes an airport environmental cost model. Through the analysis of pollutant composition， the purpose of reducing emission control cost is achieved， so as to reduce operation cost.

【Key words】 ?low carbon cost; air transportation; route optimization; Matlab; SPSS

0 引 言

航空運輸作為高排放產業吸引了全球的關注。越來越多的學者將目光聚焦在航空運輸業的碳排放總量上，并已開始探討航空運輸的碳排放相關內容，部分學者對低碳航空運輸問題進行了深入研究，迄今已取得了一定的成果。

中國航空業效率低、能耗高，大致原因可以剖析為：航空運輸資源布局不合理;航線發展和機場建設以及飛機的選型等匹配度不高;干線和支線的功能劃分不明顯，其中大中型飛機較多而支線飛機過少則尤為突出;中國的航線網絡結構仍然僅僅是城市對式或城市串式的網絡結構，目前為止仍然沒有創建出具有實際應用意義的中樞航線結構等。

本文綜合國際形勢和我國航空業的現狀，在此基礎上考慮航空運行總成本、包括運行成本和低碳成本，以使綜合運輸成本達到最低。

1 低碳成本

低碳經濟有 “低碳排放”、“高碳生產力”和“階段性” 三個核心特征。低碳成本效益分析是可以由經濟損失來評估因為環境污染而引起的影響，可以以價格或不同的經濟計量方法來測度。低碳成本可以統一以經濟價格度量，各類成本包括人手、交易、時間、資金和資產投入。

民航飛機在運行過程中會產生CO2、HC、SO2、NOx、CO等。根據帕累托最優理論，航空運輸只有在考慮了排放環境外部成本的情況下，航空公司的產出才被認為是有效率的。目前測算航空運輸的環境外部成本的方法主要有2種。其一，測算航空運輸的污染損害成本和避免污染損害成本之和、即為航空運輸的環境外部成本。其二，測算航空運輸的邊際減污成本作為航空運輸的邊際環境外部成本。綜合中國的實際情況，第一種方法更適用。

通過SPSS對排放的污染物進行線性回歸分析。針對“污染物”和“飛機排放污染物成本”的線性回歸模型檢驗表，可得F統計量值為14 819 286.800，對應的顯著性概率p=0.000，小于顯著性水平a=0.01，即拒絕原假設，認為自變量“污染物”對因變量“飛機污染物成本”的影響是顯著的，且建立的回歸模型是顯著的。

3.2 模型建立與Matlab處理分析

使用熵值法建立模型，利用Matlab對數據進行相應處理，得到各項權重見表5。對權重進行加權計算得到各年份的綜合得分見表6。

依據Matlab權重分析表，CO2的權重為0.4745，SO2權重為0.301 8、僅次于CO2位居第二，CO2和SO2是航空公司考慮外部環境成本優化時的重點對象。依據綜合得分表分析可知，2014～2017年間綜合得分較平穩，2018年有下降的趨勢。

4 結束語

綜合前文數據分析，研究提出優化設計方案，對此可做闡釋分述如下。

（1）促進航空生物燃料的研發與節油飛機的引進，CO2和SO2占據權重分別為0.474 5和0.301 8，占據總權重的0.776 3。因此研發航空生物燃料時需要注重S和C元素的比重平衡與處理。

（2）民航飛機可以通過使用生物燃油減低污染物排放，達到節能減排的目的。隨著科技的進步，廢棄動植物油脂（地溝油）、農林廢棄物、油藻等已成功轉化為生物航煤的原料，在此基礎上科研人員通過降低油脂粘度、沸點等將其再生為生物燃油。利用地溝油等提煉的生物燃油在提供動力方面與傳統航空燃料相比并無明顯區別，但在此同時卻可降低所使用燃油的總體碳強度。

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