城市綠色交通公共設施資金規模預測與融資模式研究

張 毅，梅亞鳳

（1.交通運輸部科學研究院，北京 100029；2.北京交通大學 交通運輸學院，北京 100044）

0 引言

城市是人類活動與基礎設施服務聚集的中心，隨著城鎮化的推進，城市交通發展面臨日益嚴峻的資源環境約束和氣候變化壓力，綠色交通已成為一種新的發展模式[1-2]。城市綠色交通公共設施作為城市基礎設施的重要組成，具備規模化、集約化、低碳化的效應[3]，其供給保障規模和配置對城市居民生活質量具有重要影響[4]，也為城市低碳發展起到基礎性和關鍵性作用。

關于城市綠色交通公共服務配置和資金規模，國內外學者一方面側重從城市綠色公共設施配置的區位選擇、可達性、空間公平、布局優化和社會經濟效應等方面進行研究[3-5]，為城市公共服務設施如何配置提供了方案。另一方面，則或側重于金融服務與公共產品供給關系的研究，如金融發展中的政府與市場關系[6]，某項交通基礎設施各階段發展趨勢及金融需求分析[7]；或從共享經濟[8]、商業銀行資金供給[9]、交通設施供給側[10]、國際經驗[11]等視角對交通基礎設施金融模式進行研究。但是，從戰略角度推進綠色金融服務與城市綠色交通的融合發展，需要對城市綠色交通基礎設施的整體資金需求情況進行具體預測，并根據類型與屬性對不同的設施類別所適用的金融模式加以分析。

為明確城市綠色交通公共設施資金需求的具體規模，推動有效市場和有為政府的更好結合，厘清公共財政與社會資本在該類支出中承擔的責任，本文將從綠色公共產品供給視角出發，通過判別各類型設施需求特征等關鍵因素，搭建組合預測方法并設定多種參數，預測相應情景下城市綠色交通公共設施資金需求，并分析不同類別公共設施適用的金融模式，探究不同融資渠道對所需資金的適用性，以推進綠色交通與綠色金融的協調發展。

1 城市綠色交通公共設施范圍界定

既有研究未對城市綠色交通公共設施作出明確定義。為便于從行業管理者的視角對綠色交通需求規模和公共設施未來整體投入進行分析，有必要從公共投入的角度對其基本屬性和范圍作進一步界定。

從公共產品供給視角，公共設施應具有非排他性、非競爭性等特征[12]。公共財政理論將公共基礎設施劃分為經營性、準經營性和非經營性（公益性）[13]，按使用者直接付費或由政府投資進行區別。城市綠色交通公共設施是城市公共服務設施的組成部分，應具備公共設施的基礎性、公共性和強外部性等特征，此外，還應區別于普通的城市交通公共設施，突出其必須具備的綠色低碳屬性。從城市管理者的視角，需要明確城市交通綠色低碳效益，但該效益屬于相對概念，為避免“綠色”存在概念相對模糊與標準泛化、標準不一的問題，國家發展改革委等七部委聯合印發《綠色產業指導目錄（2019 年版）》對綠色交通涵蓋的綠色產業范圍作出界定，指出城市綠色交通涉及“智能交通體系”“充電、換電、加氫和加氣設施”“城市慢行系統”“城鄉公共交通系統”及“共享交通設施”等類別，為厘清邊界提供了重要參考[14]。

綜合考慮公共產品屬性特征與綠色效益，本文將城市綠色交通公共設施界定為為城市提供綠色交通服務的基礎設施、運輸裝備等。典型的城市綠色交通公共設施包括城市地鐵、公共充電樁、加氫站等公共交通基礎設施，以及新能源公交車、共享自行車等城市綠色運輸裝備，如圖1所示。

圖1 城市綠色交通基礎設施涵蓋的范圍

2 城市綠色交通公共設施資金需求規模測算

2.1 預測模型構建

城市綠色交通公共設施的建設與發展是落實“雙碳”任務的重要工作之一，本文主要依據發展經驗和規劃指標兩條路徑對綠色交通基礎設施的資金需求進行預測。一方面，根據已有的歷史數據和發展經驗數據，使用二次指數平滑模型、一元線性回歸預測模型、對數曲線預測模型、多項式回歸等預測模型進行趨勢推演，進而預測資金需求（下文簡稱“趨勢法”）；另一方面，對于國家和行業出臺的綠色交通相關規劃中涉及的部分與城市綠色交通公共設施規模相關的重要參數，通過規劃建設的參數指標進行反推預測資金需求（下文簡稱“反推法”）；最后，將趨勢法和反推法模型預測結果進行加權組合，得到組合預測模型。

（1）二次指數平滑預測模型

指數平滑法是一種特殊的加權平均法，即對距離預測值較近的歷史數據賦予較大權重，對距離預測期較遠的歷史數據賦予較小權重，且權重按指數規律遞減。當數據變化呈較明顯的趨勢線特征時，適用該方法進行預測，其基本表達式如式（1）、式（2）所示：

式（1）～式（2）中：Xt為t期的實際值；和分別為t期的一次平滑值和二次平滑值；和分別為t-1 期的一次平滑值和二次平滑值；α為平滑常數。

未來T期投資金額預測方法見式（3）～式（5）：

式（3）～式（5）中：為t+T期預測值；T為未來預測的期數；At和Bt均為模型參數；其他參數含義同前。

（2）一元線性回歸預測模型

該方法根據自變量和因變量的相關關系，建立線性回歸方程對未來時期的值進行預測，如式（6）～式（8）所示。在回歸分析預測中，需利用式（9）計算自變量與因變量的相關系數r（值域[-1,1]）。

式（6）～式（9）中：為t期因變量的值；xt為t期自變量的值；a,b為參數；ε為誤差；Xi,Yi（i=1,2,…,n）為已知成對樣本數據；為樣本均值；n為樣本數。

（3）對數曲線預測模型

該方法對具有對數曲線變動趨勢的歷史數據，通過對數模型擬合預測，適用于預測對象的增長趨勢近似于對數函數曲線且在預測期內不發生突變的情況，基本表達式如式（10）所示：

式（10）中；為預測值；x為自變量；a,b均為參數，可通過最小二乘法求得；ε為誤差。

（4）多項式回歸預測模型

該模型是線性回歸模型的一種，此時回歸函數關于回歸系數是線性的，可以用于擬合非線性數據。該方法將自變量和因變量之間的關系建模為n次多項式，基本表達式如式（11）所示：

式（11）中：為預測值；x為自變量；bi（i=1,2,…,n）為參數；ε為誤差。

（5）反推法預測

通過查閱“十四五”期間與城市綠色公共交通基礎設施有關的發展規劃及相關要求，并對數據參數進行收集清洗，劃分綠色交通公共設施的不同類別，詳細分析有關要求，標定參數用以推算城市軌道交通、新能源公交車、公共充電樁和加氫站的資金需求情況。

（6）組合預測模型

根據前文城市綠色交通公共設施的范圍界定，針對城市軌道交通、新能源公交車、公共充電樁、加氫站及共享單車等5 個主要類別，通過加權方法，將趨勢法和反推法的預測結果進行組合，構建組合模型，預測“十四五”期間城市綠色交通建設的資金需求情況，如式（12）所示：

式（12）中：C為城市綠色交通基礎設施資金需求值（億元）；i為城市綠色交通基礎設施類型，包含r（軌道交通），n（新能源公交車），e（充電樁），h（加氫站），b（共享單車）；wi為運用趨勢法預測的設施i所需資金的權重；1-wi為運用反推法預測的設施i所需資金的權重；Hi為運用趨勢法預測的設施i所需資金（億元）；Si表示反推法預測的設施i所需資金（億元）；δ為其他有關費用（含公共車輛、道路的改造、運營補貼等不確定性支出），取0.02C～0.03C。

2.2 預測過程

根據2.1 節模型，下面分類別、分方法對城市綠色交通公共設施資金需求進行綜合預測，具體測算方法如下。

（1）城市軌道交通資金需求預測

首先，根據2015—2020年城市軌道交通建設投資情況[15]，建立二次指數平滑模型對城市軌道交通的建設資金需求趨勢預測。然后，根據相關發展規劃對資金需求作進一步預測，即根據《“十四五”現代綜合交通運輸體系發展規劃》[16]提出的軌道交通建設里程規劃指標，確定“十四五”期間軌道交通里程增量，根據國家發展改革委批復的2015—2019 年城市軌道交通計劃，計算軌道交通的投資金額與里程的比例系數初值。接著，考慮不同階段建設發展重點的變化情況，根據中國城市軌道交通協會公開信息，即2018—2021 年城市軌道交通的運營線路構成和占比情況，以及已投建的軌道交通項目單公里基礎造價信息[15]，計算當前狀態下軌道交通投資金額與里程的比例系數值，通過進一步考慮附加因素對建設成本的預期性影響（如隨著建設技術水平和嫻熟度提高，單位建設成本會有所降低），確定比例系數終值，結合軌道交通里程增量對資金需求進行預測。最后，將趨勢法和反推法的預測結果代入組合預測模型，得到相應類別的資金需求預測結果。

（2）新能源公交車資金需求預測

首先，根據2016—2020年中國新能源公交車數量情況，構建對數曲線模型預測未來車輛數。然后，根據規劃[16]對城市新能源公交車輛數占所有公交車輛數的比例要求，反推預測“十四五”期間新能源公交車數量，再結合新能源公交車的市場價格，預測新能源公交車的資金需求。最后，將趨勢法和反推法的預測結果代入組合預測模型，得到新能源公交車的資金需求預測結果。

（3）公共充電樁資金需求預測

首先，根據2015—2021年中國公共充電樁數量情況，構建多項式回歸預測模型預測未來充電樁數量。然后，根據對電動汽車數量、加氫站數量及公共充電樁占比等的規劃[17]，反推預測“十四五”期間公共充電樁數量，再結合公共充電樁的市場價格，預測公共充電樁的資金需求。最后，將趨勢法和反推法的預測結果代入組合預測模型，得到公共充電樁的資金需求預測結果。

（4）加氫站資金需求預測

由于加氫站建設的起始時間較晚，歷史數據較少，本文主要根據發展規劃[18]對加氫站建設數量的要求，結合加氫站的市場價格，預測加氫站的資金需求。

（5）共享單車資金需求預測

由于共享單車多由市場驅動，未見政府對其整體規模的規劃，側重選擇時間序列法進行預測，即根據2017—2020年中國共享單車市場規模序列數據[19]，構建一元線性回歸模型預測“十四五”期間共享單車資金需求。

2.3 參數選擇及依據

依據有關規劃，反推預測過程中涉及的有關參數，如表1所示。

表1 規劃核心參數選擇及依據

2.4 測算結果

根據前文，現按照趨勢法、反推法及組合模型對城市軌道交通、公共充電樁、共享單車資金需求規模進行預測，結果如下。

（1）趨勢法測算結果

按照趨勢法預測，結果如表2所示。

表2 趨勢法預測“十四五”期間資金需求

表2 （續）

（2）反推法測算結果

根據城市軌道交通構成信息測算各類城市軌道投資比例系數（結果見表3），在此基礎上采用反推法預測“十四五”期間城市軌道交通資金需求。通過反推法測算的“十四五”期間各類城市綠色交通公共設施資金需求規模如表4所示。

表3 各類城市軌道交通投資比例系數測算結果

表4 反推法預測“十四五”期間資金需求

（3）加權匯總

綜合考慮城市軌道交通、新能源公交車、公共充電樁的歷史建設情況與發展規劃情況，為各類別權重賦值，最終得到“十四五”期間城市綠色交通基礎設施資金需求的大致范圍，如表5所示。

表5 “十四五”期間綠色交通公共設施資金需求預測

根據表5的預測結果，“十四五”期間城市綠色交通公共設施總資金需求預計達萬億元，年均達千億元，其中軌道交通類的資金需求額最高，新能源公交車次之，充電樁與共享單車再次之。加氫站當前需求額基數較小，但發展速度較快，資金規模約年均在15億元以上。另有相關運營維護及其他公共設施建設資金需求年均達千億元。

軌道交通、新能源公交車作為各城市社會均等化服務的一部分，具有較強的公益屬性，因當前建設發展較快，資金缺口較大，目前主要由政府財政承擔。充電樁、加氫站、共享單車等設施雖受資本青睞，但當前的盈利性不明顯。

3 城市綠色交通公共設施融資模式

根據前文分析，綠色交通公共設施項目多為準經營性公共服務項目，傳統融資模式難以滿足巨大的建設資金需求，需要長期、低成本、可持續的融資機制提供支持。在綠色低碳化發展目標下，通過綠色金融引入多元化的資金供給方和金融工具，不僅可以滿足城市綠色交通基礎設施建設的資金需求，而且能夠激勵資金進入綠色產業，同時抑制污染型行業和企業的過度投資，促進產業綠色化轉型，助力經濟綠色低碳高質量發展。《關于構建綠色金融體系的指導意見》[22]提出支持和鼓勵綠色投融資的一系列措施，包括設立國家綠色發展基金、在綠色產業中引入政府和社會資本合作（PPP）模式、再貸款、專業化的擔保和增信機制、綠色信貸支持項目財政貼息等措施。《關于完整準確全面貫徹新發展理念做好碳達峰碳中和工作的意見》[23]提出，積極發展綠色金融，有序推進綠色低碳金融產品和服務開發，引導銀行等金融機構為綠色低碳項目提供長期限、低成本資金。

城市交通綠色基礎設施包含多個方面，對應的綠色金融模式應用發展水平與應用范圍不盡相同[24-28]，結合綠色金融政策和不同設施的實際情況，本文對城市交通綠色基礎設施融資模式提出以下建議：①分類施策，根據不同主體特點，引入多元化資金供給，有針對性地選擇不同的金融模式為城市綠色交通金融的發展注入可持續性；②綠色交通公共設施項目涉及主體眾多、利益復雜，需尋求利益最大公約數，結合相應的政策支持，從建設綠色交通發展基金、改變運營方式、提升服務品質等方面協同發力，緩解資金壓力；③在確保綠色城市交通設施公益屬性和多方面價值的前提下，注重綠色公共設施的實際需求，搭建好綠色交通項目對接資本的平臺；④充分挖掘綠色交通設施為城市交通系統帶來的外部性紅利和內化方式，提升綠色金融的資源配置效率。具體融資模式建議如表6所示。

表6 城市交通綠色基礎設施融資模式發展建議

4 結論

本文從公共產品屬性與綠色效益層面定義了城市綠色交通基礎設施的范圍，并進行了資金需求預測，主要結論如下：

（1）從公共產品、公共財政理論、綠色經濟角度出發，梳理城市綠色交通公共設施的組成和類別，并對其進行范圍界定，有利于進行資金需求預測和明確各類型設施的融資規模和方式。

（2）根據現狀趨勢推演和已發布的政府相關規劃中與綠色基礎設施供給有關的關鍵參數，對軌道交通、新能源公交車、新能源汽車公共充電網絡、共享單車等主要類別城市綠色交通公共設施投資規模進行了預測。結果顯示，“十四五”期間含有公共屬性且有明顯綠色效益的交通公共設施資金需求規模為33 240.10 億～42 008.23 億元，年均達6648.02 億～8401.65 億元。其中城市軌道交通年均資金需求5203.69億～6105.54億元，營運型新能源車輛年均資金需求219.64 億～233.41億元；城市公共充電樁年均資金需求52.23億～59.41億元；加氫站年均資金需求15.75億元；共享單車年均資金需求48.70 億元；其他相關年均資金需求1108.01億～1938.84億元。

（3）綠色交通公共設施項目多為準經營性公共服務項目，需利用固定資金解決建設問題，利用流動資金解決運營問題，其投資需要長期、低成本、可持續的融資機制的支持，提高綠色投資在城市交通供給中的支配性占比。

需要說明的是，由于技術進步的方式和顛覆式變革的潛力突破難以預測，技術創新和綠色技術規模化落地對推廣成本的影響存在不確定性，需要后續持續跟蹤，深化研究。