基于排放系數的城域公鐵貨運碳排放分析

李艷麗，索延棟

（石家莊鐵道大學 經濟管理學院，河北 石家莊 050043）

0 引言

我國運輸需求不斷增長，能源消耗量和碳排放量也在持續增加。與此同時，到2030年我國將實現單位GDP的CO2排放量比2005年減少65%左右的目標[1]。因此，在保持經濟增長的同時，減少CO2排放是我國急需解決的問題。從碳排放的源頭來看，交通能源消耗在終端能源消耗總量中的占比超過30%，其排放的污染物占全社會排放總量的23%。河北省作為國家循環經濟和低碳試點城市[2]，近年來在推進綠色交通發展方面開展了很多工作，然而隨著人口的不斷增加，貨運車輛保有量也將持續增大，交通碳排放壓力仍不樂觀。因此，對河北省交通領域碳排放進行系統核算,對影響因素進行識別分析,具有重要的理論和現實意義。

1 河北省公路鐵路貨運量分析

1.1 公路貨物運輸現狀

公路運輸靈活性高，公路運輸車輛既能夠在高速公路上，也能在農村道路上行駛，因此，一般作為中短途運輸以及其他運輸方式銜接運輸的主要方式，所以，公路運輸的貨運量一直占據運輸方式中較高的比重。2005-2019年河北省公路貨物運輸量見表1。

由表1可知，公路貨運量由2005年的68 652萬t上升為2019年的227 000萬t，增加了3.3倍，周轉量從691.45億t上升到8 639.2億t，增加了12.5倍。公路貨運量一直占據河北省貨運的75%以上，最近幾年更是保持在85%以上，去除2013年統計方式的改變導致的貨運量和周轉量數據驟減外，貨運量和周轉量均保持增加，和其他運輸工具相比，公路運輸依然占據著主要地位。

表1 2005-2019年河北省公路貨運量與周轉量

1.2 鐵路貨物運輸現狀

早年間鐵路運輸是貨物運輸中的主要方式，然而隨著我國現代運輸體系逐步發展，鐵路貨運的優勢地位已經逐漸削弱。鐵路貨運大批量、小批次、速度慢、社會化程度低的模式難以適應現代運輸小批量、大批次、速度快、社會化程度高的運輸需求，導致鐵路貨運量難以增長。2005-2019年河北省鐵路貨物運輸量見表2。

由表2可以看出，在全社會物資運輸量增長的背景下，河北鐵路貨運量總體呈現逐年下降的趨勢，2019年的貨運量僅占全省貨運量的10%，周轉量占比從2005年到2016年在持續下降，近幾年才有增加的趨勢。鐵路貨運主要以煤炭、鋼鐵等大宗黑貨運輸為主，其中，黑貨貨運量占鐵路運輸量的一半以上。近年來，煤炭、鋼鐵運量的下降，是導致鐵路貨運量下降的主要原因之一。鐵路具有大容量、全天候、價格低、保障高、低碳環保等優勢，但鐵路在和公路貨運的競爭中，并未把自身優勢發揮出來。

表2 2005-2019年河北省鐵路貨運量與周轉量

2 河北省貨運公鐵交通能源消耗和碳排放計算

2.1 貨運公鐵交通能源消耗分析

整理得到不同交通工具的單位能源消耗量，見表3。

表3 不同交通工具能源單位能耗量及交通比例

2.2 貨運公鐵交通碳排放計算

2.2.1 碳排放計算方法。主流的交通碳排放的計算方法是IPCC移動排放源測算方法，該方法又分為“自下而上”和“自上而下法”，前者是利用不同交通類型的行車里程，根據每公里燃料消耗量得到燃料消耗總量，再結合燃料碳排放因子得到碳排放量。后者是先計算研究區域中所有交通類型的燃料消耗量，再結合各燃料的碳排放因子得到碳排放量，兩種方法的區別主要在于數據不同的選擇。“自上而下”法是一種宏觀的交通碳排放測算方法，計算簡單，但燃料銷售數據中無法區分城市客運與貨運，且統計口徑中覆蓋了郵政業和倉儲業，在實際使用中受到了一定限制；而“自下而上”法則是一種微觀的計算方法，體現出交通運輸移動源的排放特點，理論上計算精度較高，雖然個別運輸工具行駛里程和能耗等基礎數據獲取難度較大，但均有官方或權威機構公布的間接數據或調研數據可以采用，同時，計算結果的不確定性主要來源于車輛類型、燃油技術等因素，并不影響測算結果的有效性。因此，本文選取“自下而上”法測算河北省貨運的交通碳排放。

2.2.2 碳排放系數確定。在貨物運輸過程中，常用的能源包括汽油、柴油、電力等，這些能源在使用過程中會排放二氧化碳，根據中國碳交易網，二氧化碳排放系數=平均低位發熱量*單位熱值含碳量*碳氧化率*44/12，汽油的單位熱值含碳量為18.9TC/TJ，碳氧化率為0.98，平均低位發熱量為43 070kJ/kg，通過計算其二氧化碳排放系數為2.92kgCO2，柴油的單位熱值含碳量為20.2TC/TJ，碳氧化率為0.98，平均低位發熱量為42 652kJ/kg，通過計算其二氧化碳排放系數為3.10kgCO2。電力碳排放系數依據區域進行劃分，根據《省級溫室氣體編制清單指南》，河北的電力碳排放系數為1.246kgCO2。

2.2.3 基于碳排放系數的碳排放計算。根據文獻研究，構建城域貨運公鐵交通碳排放計算模型：

式中：C CO2為城域貨運交通碳排放量；V j,k為貨物的運輸周轉量；F j,k為不同運輸工具的單位能源消耗量；r l為第l種能源的二氧化碳排放系數；a j,k為不同運輸工具所占比例。2005-2019年運輸工具比例見表3。

使用式（1）對碳排放量進行求解，分別計算河北2005-2019年不同能源類型公路和鐵路的碳排放量，計算結果見表4。

表4 2005-2019年不同能源類型碳排放量

2.3 城域貨運公鐵交通碳排放分析

2.3.1 碳排放變化分析模型建立。目前，最常見的碳排放變化分解方法為對數平均迪氏分解方法（LMDI），本文使用LMDI，分析2005-2019年河北省公鐵交通二氧化碳排放量變化的主要影響因素，詳見式（2）。

式中：為第t年第i種運輸方式第j種能源的消耗量；為第t年第i種運輸方式的總能源消耗量；為第t年第i種運輸方式的貨運周轉量；T t為第t年4種運輸方式的總貨運周轉量；為第t年的GDP，以2005年不變價計算。

此時，碳排放變化就可以分解為能源結構、單耗水平、貨運結構、交通運輸強度和GDP五個影響因素。通過使用LMDI計算方法，假設基年的碳排放量M0變化到預測年的碳排放量M t，可以計算得出：

式中，ΔM t為碳排放變化量；ΔM為能源結構變化對碳排放的影響；Δ為單耗水平變化對碳排放的影響；Δ為運輸結構變化對碳排放的影響；Δ為交通結構變化對碳排放的影響；Δ為GDP變化對碳排放的影響。

2.3.2 碳排放變化分析。由于公路和鐵路能源種類消耗量沒有統計資料，故本文暫不計算能源結構變化導致的碳排放變化量。根據以上公式可以將河北省碳排放變化分解，結果見表5，從表5可以看出，2005-2019年河北省碳排放量呈上升趨勢，15年間增長了2億t，其中，2009-2013年和2017-2019年為增長較快的年份，從整體來看，單耗水平對交通碳排放量起著抑制作用，GDP和貨運結構變化對碳排放量起著促進作用，運輸強度變化的影響作用呈現出一定的波動，但是從長遠來看，呈現出抑制作用。

表5 河北省碳排放變化分解

3 結語

（1）GDP對碳排放變化的影響分析。由表5可知GDP變化導致碳排放增加的效果十分顯著，對解釋交通碳排放的貢獻最大，因此，GDP是四個影響因素中最主要的行業碳排放促進因素。

（2）能源消耗水平對于碳排放變化的影響分析。從總體來看，2005-2019年，隨著運輸單耗水平的增減變化，碳排放量也會隨之發生增減變化，因此，運輸單耗水平是促進碳排放量的主要因素。

（3）關于運輸結構對碳排放的影響。由表5可以看出，運輸結構發生變化，碳排放量反而減少，因此，運輸結構是抑制碳排放的主要因素之一。不同的運輸方式其能耗特點也不同。

（4）交通運輸強度對碳排放量的影響。由表5可以看出，交通運輸強度是抑制碳排放的因素之一。隨著貨運量的增加，交通運輸強度增大，其能源消耗和碳排放量隨之增加。