雙碳經濟下上海市海鐵聯運發展的環保效益分析

徐佳毅

（中鐵上海設計院集團有限公司，上海 200040）

黨的十九大明確提出“打贏藍天保衛戰”的重大決策部署，要求“持續開展大氣污染防治行動，大力調整優化運輸結構”。上海市層面積極響應國家層面的有關要求，2018年發布的《上海市清潔空氣行動計劃（2018—2022年）》中明確提出“以產業和交通領域為重點，全面深化大氣污染防治工作”的行動目標。2019年出臺的《上海市推進運輸結構調整實施方案（2018—2020年）》則提出要“著力加快運輸結構調整，打造生態友好、清潔低碳、集約高效的綠色交通運輸體系”，在海鐵聯運發展方面，提出了“與2017年相比，2020年集裝箱鐵水聯運量年均增長20%以上”的要求。

綜合來看，交通運輸作為碳排放和污染排放的重要來源之一，促進運輸結構綠色發展成為未來城市交通發展的重要方向之一，以鐵路、水路為代表的綠色運輸方式將在對外運輸結構中進一步發揮作用。

1 近年來上海市海鐵聯運發展情況

為貫徹落實國家“藍天保衛戰”和“運輸結構調整”相關工作要求，上海市政府于2019年出臺《上海市推進多式聯運發展優化調整運輸結構實施方案（2018—2020年）》和《上海市推進海鐵聯運發展工作方案》，組建上海港海鐵聯運有限公司平臺，多措并舉推動上海市海鐵聯運發展。至今成效顯著，業務發展也為落實綠色發展理念，實現“雙碳”目標要求做出了積極貢獻，主要體現在以下幾個方面：

一是箱量實現大幅增長，上海市海鐵聯運箱量從2018年（政策出臺前）的7.52萬TEU，增長至2021年的41.7萬TEU，年均增長率達78%。二是港口集疏運結構優化，海鐵聯運箱量占上海港集裝箱吞吐量比例，由2018年的0.18%上升至2021年的0.89%。三是蘆潮港站業務主體地位更加凸顯，從2018年的2.81萬TEU 上升至2021年的36.9萬TEU，年均增長率達147%，業務量在全市總量中約占90%。四是開行班列覆蓋面進一步延伸。截至2021年底，開行班列線路已覆蓋至9省（直轄市）、28市，已形成6條固定車底循環天天班列，6條班列的箱量占總量近90%。

2 海鐵聯運對雙碳經濟下交通運輸行業支撐的定性分析

上海市原有對外運輸呈現以水路、公路為主導的總體結構，較高的公路貨運占比會帶來大量的污染氣體排放，人、地資源的緊缺也在一定程度上加劇了城市交通擁堵，對城市可持續發展產生了負面影響。鐵路作為一種集約式運輸方式，能夠有效減少污染。近些年歐美鐵路集裝箱海鐵聯運比例普遍在20%～30%，甚至更高。我國海港常年位居全球海港吞吐量前10的有8個，但海鐵聯運比例不足5%［1-2］。因此，發展海鐵聯運是優化調整運輸結構，推動鐵路貨運發展，促進城市可持續發展的有效舉措，更是對雙碳經濟、綠色交通的有力支撐。

2.1 優化調整運輸結構

在各方推動下，上海市海鐵聯運業務有序發展，城市對外運輸結構得以優化，公路運量下降明顯，運輸結構實現了進一步優化。2021年公、鐵、水、空貨物運輸量分別為52 899萬t、496萬t、101 380萬t和437萬t，占全市貨物運輸量的比例分別為34%、0.32%、65%和0.28%。從近五年發展態勢上看，鐵路貨運量絕對值穩中有升（472萬t／年增長至 496萬t／年），公路運輸在集疏運體系中占比持續下降（41%下降至34%）。港口集疏運結構方面，2021年本市海鐵聯運箱量占上海港集裝箱吞吐量的比例達到0.9%，較2017年實現了高倍數增長。

2.2 推動鐵路貨運發展

上海市通過海鐵聯運發展的帶動，有力促進了鐵路集裝箱運量提高，推動上海鐵路運輸產品結構由“黑貨”向“白貨”的不斷優化。2017—2021年鐵路集裝箱運量快速增長，2021年鐵路集裝箱運量達到了681萬t，比2017年提高了119%；從集裝箱發送量占鐵路貨運發送量比看，2021年達到43.7%，比2017年 提高了31.7%。通過集裝箱運量的增長，在產業結構調整、大宗物資運輸需求下降的背景下有力帶動了鐵路貨運量發展。自2018年起，上海市鐵路貨運量止跌回升，2021年發到合計達1 335萬t。

2.3 緩解城市道路擁堵

2021年上海港公路集疏運量已超2 300 萬TEU，在集疏運體系中占比超70%。過高的公路集疏運占比已為城市環境和道路，尤其是洋山港區主要對外通道S20線和S2線的運行管理帶來過重的負擔，且受制于國土空間、資源稟賦、路網容量所限，多條道路能力已逼近上限。發展海鐵聯運可有效減少城市集卡車流量，緩解道路擁堵。按每輛集卡運輸兩個標箱來測算，2021年通過海鐵聯運量共減少對外進出20.9萬輛 集卡交通量，改善了城市道路擁堵狀況，緩解了因集卡運輸造成的公路養護問題。

3 海鐵聯運產生減碳環保效益的定量分析

3.1 排放組成

根據聯合國國際能源署統計，汽車行駛過程中排放的CO2約占全球CO2排放量的20%，是碳排放重要來源之一。后文將以CO2當量（CO2e）代表交通領域碳排放水平進行測算。SO2、NO2、PM10、PM2.5、O3、CO 6項大氣常規污染物納入空氣質量指數（AQI）計算的主要污染物。海鐵聯運業務發展可推動貨物實現公轉鐵運輸，對減少傳統燃料貨運車輛的污染排放量效果顯著。現狀上海市集裝箱公路運輸車輛大多為柴油車，因此，本文將參照《國家第三階段機動車污染物》（以下簡稱“國Ⅲ排放標準”）的柴油車輛排放參數，分析典型（主要）海鐵聯運線路在減排方面的效益。柴油車輛主要排放物主要包括有害氣體（CO，NOx，HC）和顆粒物（PM2.5，PM10）。

根據國家相關標準，確定柴油集裝箱（大型）貨車主要排放污染物參數，并參考國內相關研究成果確定碳排放因子取值，如表1所示［3-4］。

表1 主要污染物和碳排放因子表

3.2 運輸線路概況

截至2021年底，上海市海鐵聯運市場已擴展到9?。ㄖ陛犑校?8城市。從各線路業務量情況看，近90%的海鐵聯運箱量集中在蘇州、無錫、常州、湖州、長興、海安6地的固定車底循環班列中。為便于分析，選取上述6條典型線路分析海鐵聯運的節能減碳環保效益，線路基本情況如表2所示。

表2 上海市海鐵聯運主要線路基本情況表

3.3 排放量建模計算

上海市海鐵聯運的鐵路運輸機車基本為電力機車，能源來自于電網供電。從能耗和排放量對比看，我國鐵路貨運總耗、單耗和總排放、單位排放均遠低于公路貨運：鐵路單耗僅為公路貨運單耗的20%～ 25%，總耗僅為公路的13%～18%；鐵路的碳氫化合物、氮氧化合物和顆粒物總排放量，僅為公路的0.8%、4.7%和1.6%，對應單位排放量僅為公路的4.6%、28.8%和10.5%。綜合來看，鐵路運輸能效較高且污染擴散范圍較小，遠小于公路運輸產生的排放。因此，在本次公轉鐵情況下的污染排放及碳排放中，考慮上海市海鐵聯運整體基數不大，貨運體系和港口集疏運體系占比較小，即認為鐵路聯運產生的排放主要來自于兩端公路短駁，鐵路運輸及作業過程中的排放忽略不計。由此，海鐵聯運污染物和碳排放減少量即為公路門到門運輸所產生的排放量與鐵路聯運所產生的排放量的差額。

3.3.1 海鐵聯運污染物和碳排放減少量計算步驟

本文涉及的貨車排放主要污染物為氮氧化物NOx、一氧化碳CO、碳氫化合物HC和微粒物PM2.5、PM10，碳排放量即為二氧化碳當量CO2e。貨車排放計算過程如下：

（1）換算本市海鐵聯運貨車保有量

上海港集裝箱運輸基本均采用集卡運輸，因此車型確定為集卡（均以柴油車計）。根據年度海鐵聯運箱量，假設一輛集卡每次運輸2個標箱，換算集卡年運輸量：

式中：P——車輛數（輛）；

T——當年度海鐵聯運箱量（TEU）。

（2）計算海鐵聯運污染物排放減少量

減少的污染物和碳排放量主要為不同運輸鏈下公路運輸產生的排放差值，其中，

公路運輸鏈條：洋山港→（公路，運輸里程a）→目的地。

海鐵聯運運輸鏈：洋山港→（公路，短駁里程b，固定為42 km）→蘆潮港中心站→（鐵路）→裝卸貨車站→（公路，短駁里程c）→目的地。

具體計算公式為：

式中：En——鐵路聯運排放減少量（t）；

Ea——公路門到門運輸產生的排放量（t）；

Eb、Ec——海鐵聯運兩端公路短駁產生的排放 量（t）；

w——污染物或碳排放類型（CO、HC、NOx、PM2.5、PM10、CO2e）。

3.3.2 排放量計算方法

根據HJ／T 180-2005《城市機動車排放空氣污染測算方法》中關于機動車某種污染物年排放量計算公式確定本次模型［5］。國Ⅲ排放標準、柴油集裝箱（大型）貨車車型的具體公式為：

式中：Ew——w種污染物或碳排放量（t）；

P——車輛數（輛）；

Ef——排放因子（g／km）；

L——運輸距離（km）。

3.3.3 排放量計算結果

根據模型計算結果，2021年度上海市海鐵聯運 6條主要線路實現對CO、HC、NOx、PM2.5、PM10污染物減少的排放量共計376.7 t，對應上述污染物分別為：91.5 t、8.4 t、260.1 t、8.0 t和8.9 t。實現減少碳排放量1.9萬t，按照現階段國內碳市場交易均價約60元／t 計，折合人民幣約118萬元。上海市海鐵聯運促進公轉鐵運輸，產生的減碳環保效益明顯?，F狀2021年上海市海鐵聯運主要線路污染物排放減少量計算結果如表3所示。

表3 2021年上海市海鐵聯運主要線路污染物排放減少量表（t）

3.4 減排環保效益預估

多式聯運是未來運輸發展的重要方向，作為多式聯運的標準貨物，集裝箱運輸將成為未來數年的鐵路貨運量增長點［6］。上海市規劃至“十四五”末，上海港集裝箱年吞吐量達到4 700 萬TEU以上。預計至2025年海鐵聯運在集疏運體系中占比在此基礎上可實現翻番。截至2025年，上海樞紐暫無新建貨線，路網構成維持現狀?？紤]樞紐點線能力，結合港口集疏運體系占比綜合分析，預測2025年上海市海鐵聯運可達90 萬TEU。

從流向上看，現狀海鐵聯運班列主要集中在近程區域，長三角區域外占比不足5%。隨著市場開拓和培育，鐵路運輸在長大運距上的優勢將逐步體現，中遠程內陸腹地的海鐵聯運市場將逐步激活，預測2025年，長三角區域之外海鐵聯運箱量占比將提高至10%，貨流結構進一步完善。“十四五”末上海市海鐵聯運箱量及流向預測如表4所示。

表4 “十四五”末上海市海鐵聯運箱量及流向預測表

在此基礎上，對2025年海鐵聯運減少公路運輸的排放量進行估算，可實現對CO、HC、NOx、PM2.5、PM10污染物減少的排放量共計約2 000 t，減少碳排放量約10萬t，按照現階段國內碳市場交易均價約 60元／t計，折合人民幣約600萬元／年，節能減排效益顯著。

4 雙碳經濟下上海市海鐵聯運發展建議

根據上文測算，截至2025年，減碳環保效益的量化值相較于現狀2021年實現了倍數級的大幅提升，但依然存在一些問題有待解決，減排環保效益有待進一步挖掘，如：海鐵聯運在港口集疏運體系中占比仍較小，業務量橫向對比國內幾大港口仍有待提升；對內陸地區的業務覆蓋面不夠廣，鐵路在綜合交通運輸體系中地位有待進一步加強；鐵路運輸在長距離、大運距下優勢尚未完全發揮；換裝、短駁的環節有待進一步優化等。結合上海市發展實際，針對上述存在的問題，提出以下建議對策。

4.1 優化貨源整合：強化固定車底循環，推動“重去重回”對流

保障基礎箱源穩定發展，推進并擴大鐵路運輸的規模效益，持續推動海鐵聯運降本增效。在現狀6條固定車底循環班列的基礎上，繼續拓展現有其他班列向固定車底循環班列轉變。通過擴大的規模效益，可促進運輸組織進一步優化，持續壓縮車輛解體、編組、集結、取送時效，提升鐵路貨運服務質量，進而增強海鐵聯運在對應線路下的市場競爭力，持續推動“公轉鐵”。車流組織優化是運輸組織流程優化的關鍵環節，而運輸組織流程優化是實現更高效率運輸的重要手段［7］。同時，積極爭取進口貨源，推動形成海鐵聯運雙向對流，實現“重去重回”目標，優化周轉利用，減少班列回空。優化貨源組織，提高運營效率，強化減碳環保效益。

4.2 升級運輸格局：擴大中長距離市場，探索雙層集裝箱班列

現狀上海市海鐵聯運班列運輸以長三角近程為主。在此基礎上，建議拓展長三角區域外市場，如長江中上游貨源集聚地區的重慶、武漢等地，中西北部傳統貨源地區西安、成都、鄭州等地，引導合適貨源通過海鐵聯運方式對接上海港，形成東向入海通道，擴大鐵路貨運里程，提升鐵路運距在東西向貨物運輸鏈中占比。加速港內貨物由沿海地區向內陸流通，擴大對腹地的輻射范圍，加強與沿線海關特殊監管區的合作，構建陸橋運輸網絡，提供一站式陸橋運輸服務［8］。此外，應推動運輸規則和新型運輸方式的升級，如雙層集裝箱運輸可實現較為廣泛應用，在開行同樣對數的情況下，輸送能力預計能夠提高40%，借此將打開運輸格局的新局面。運輸格局的升級，可實現鐵路運量、運距的跨越式提升，進而提升鐵路運輸在綜合交通體系中、海鐵聯運在港口集疏運體系中的占比，實現鐵路清潔能源的強化運用。

4.3 疏解端頭梗阻：加快進港鐵路建設，優化公路短駁方式

上海市現有海鐵聯運場站設施分離，造成“最后一公里”運輸短板，通過社會集卡進行短駁運輸，增加了海鐵聯運運輸環節，導致作業效率下降。因此，建議加快進港鐵路建設，完善集疏運體系，提高周轉效率，加大鐵路設施設備的配置力度［9］，具體為：推動滬通鐵路外高橋港區裝卸線工程建設，以實現外高橋場站設施建成后同步投運，對羅涇、南港等地鐵路專用線規劃布局，實現多地多點鐵水銜接進港，降低短駁成本。同時，在暫無鐵路延伸進港的地區，對公路短駁方式進行優化，加快推進交通工具向電氣化、低碳化、智能化轉型升級，積極擴大電力、天然氣、先進生物液體燃料、氫能等清潔能源在交通領域的應用，推動液化天然氣、生物質燃料、氫燃料重型貨運車輛的投用，降低海鐵聯運因公路短駁造成的污染及碳排放。

5 結束語

發展海鐵聯運、推動“公轉鐵”是雙碳經濟下交通運輸行業發展的大勢所在。上海市發展海鐵聯運，對運輸結構調整、實現城市綠色低碳發展意義重大。

本文建立的排放量計算模型尚存優化空間，如：現狀碳交易價格無法真實反應減碳帶來的經濟價值、客觀上仍存在大量的社會效益難以量化評估等。此外，影響海鐵聯運發展的因素較多，在對未來產生效益預測時難免會有誤差。未來需對海鐵聯運發展情況持續跟進，進一步優化相關參數取值和計算模型。