基于LEAP模型的交通運(yùn)輸碳減排對(duì)策研究

馬曉暉、趙尚坤、孟亞飛、王麗芝

（1.寧夏回族自治區(qū)公路水路發(fā)展中心，寧夏 銀川 750000；2.寧夏公路勘察設(shè)計(jì)院有限責(zé)任公司，寧夏 銀川 750000）

1 寧夏交通運(yùn)輸行業(yè)碳排放現(xiàn)狀

根據(jù)中國(guó)碳核算數(shù)據(jù)庫(kù)（CEADs）統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，2019年全國(guó)交通運(yùn)輸行業(yè)二氧化碳排放量達(dá)到7.32 億噸，占全國(guó)二氧化碳排放總量7.48%，年均增速5.0% 以上；寧夏交通運(yùn)輸行業(yè)二氧化碳排放量達(dá)到344 萬(wàn)噸，占寧夏二氧化碳排放總量的1.62%，年均增速約2.8%，總體上年均增速低于全國(guó)平均水平。從全球范圍來(lái)看，交通運(yùn)輸領(lǐng)域二氧化碳排放占全球碳排放總量約25%，是第二大也是排放增長(zhǎng)最快的行業(yè)。由此可知，寧夏交通運(yùn)輸行業(yè)現(xiàn)階段呈現(xiàn)出排放占比低，未來(lái)增速逐步加快、減排潛力大的特征。

2 研究方法與數(shù)據(jù)

結(jié)合寧夏交通運(yùn)輸發(fā)展特征，采用LEAP 模型軟件對(duì)行業(yè)綜合客運(yùn)、綜合貨運(yùn)、城市公共交通、私人汽車(chē)、公路交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)等主要排放領(lǐng)域進(jìn)行模型構(gòu)建，通過(guò)設(shè)置基準(zhǔn)情景、政策情景和低碳情景，模擬不同發(fā)展情景下寧夏綜合交通運(yùn)輸領(lǐng)域未來(lái)的能源需求和二氧化碳排放趨勢(shì)[1]，分析寧夏交通運(yùn)輸碳減排對(duì)策。

2.1 寧夏交通行業(yè)LEAP 模型結(jié)構(gòu)

寧夏交通運(yùn)輸行業(yè)LEAP 模型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要考慮能源消耗量較大的綜合客運(yùn)、綜合貨運(yùn)、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、城市交通等4 大領(lǐng)域，根據(jù)各領(lǐng)域不同交通方式定義終端使用類(lèi)型，基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)領(lǐng)域包括高速公路、一級(jí)公路、二級(jí)公路、三級(jí)公路、四級(jí)公路建設(shè)；綜合客運(yùn)領(lǐng)域劃分為公路客運(yùn)、鐵路客運(yùn)、航空客運(yùn)；綜合貨運(yùn)領(lǐng)域劃分為公路貨運(yùn)、鐵路貨運(yùn)、航空貨運(yùn)、管道運(yùn)輸；城市交通細(xì)分為城市公共交通和私人汽車(chē)，城市公共交通包括城市公共汽電車(chē)和巡游出租車(chē)。寧夏交通運(yùn)輸行業(yè)的LEAP 分析模型如表1所示。

表1 寧夏交通運(yùn)輸行業(yè)LEAP 模型結(jié)構(gòu)

表1（續(xù)）

2.2 能源消費(fèi)需求計(jì)算方法

寧夏交通運(yùn)輸行業(yè)能源消費(fèi)需求主要采用不同領(lǐng)域各終端活動(dòng)水平和單位能耗強(qiáng)度（折標(biāo)準(zhǔn)煤）進(jìn)行測(cè)算。

式（1）中：

ET,k——交通運(yùn)輸領(lǐng)域能源消費(fèi)總量（噸標(biāo)準(zhǔn)煤)；

Ekm,r——各等級(jí)公路每公里建設(shè)能源消費(fèi)水平（噸標(biāo)準(zhǔn)煤)，r主要指高速公路、一級(jí)公路、二級(jí)公路、三級(jí)公路、四級(jí)公路；

Br——各等級(jí)公路建設(shè)里程（公里)；

Ekm,j——單位綜合客貨運(yùn)周轉(zhuǎn)量能源消耗水平（噸標(biāo)準(zhǔn)煤/人公里、噸標(biāo)準(zhǔn)煤/噸公里），j主要指公路貨運(yùn)、鐵路貨運(yùn)、公路客運(yùn)、航空客運(yùn)等；

Qj——運(yùn)輸方式j(luò)完成客貨運(yùn)周轉(zhuǎn)量（人公里、噸公里）；

Ekm,i——交通工具i每車(chē)輛公里能源消耗水平（噸標(biāo)準(zhǔn)煤/車(chē)輛公里），i主要指城市公共汽電車(chē)、巡游出租車(chē)、私人汽車(chē)等；

Di——交通工具i年均行駛里程（公里）；

Ni——交通工具i保有量（輛）。

2.3 二氧化碳排放計(jì)算方法

二氧化碳的排放計(jì)算采用能源消費(fèi)需求（噸標(biāo)準(zhǔn)煤）與每噸標(biāo)準(zhǔn)煤二氧化碳排放系數(shù)進(jìn)行測(cè)算。

式（2）中：

FT——交通行業(yè)二氧化碳排放總量(tCO2)；

ET,k——k終端能源消費(fèi)總量（噸標(biāo)準(zhǔn)煤)；

FCO2,k——每噸標(biāo)煤CO2排放量（噸二氧化碳/噸標(biāo)準(zhǔn)煤)。

2.4 情景設(shè)置與描述

為進(jìn)一步細(xì)化寧夏交通運(yùn)輸領(lǐng)域碳減排對(duì)策措施和約束指標(biāo)，通過(guò)設(shè)置基準(zhǔn)情景、政策情景和低碳情景預(yù)測(cè)未來(lái)寧夏交通運(yùn)輸領(lǐng)域能源消費(fèi)水平、二氧化碳排放總量和碳減排潛力[2]，有針對(duì)性地提出交通運(yùn)輸行業(yè)各領(lǐng)域運(yùn)輸結(jié)構(gòu)、能源結(jié)構(gòu)調(diào)整的約束性指標(biāo)，支撐寧夏交通運(yùn)輸行業(yè)實(shí)現(xiàn)綠色低碳轉(zhuǎn)型。情景設(shè)置及描述如表2所示。

表2 情景設(shè)置及描述

3 結(jié)果與分析

3.1 能源消費(fèi)需求和二氧化碳排放趨勢(shì)

根據(jù)模型模擬結(jié)果，隨著能源消費(fèi)需求的增加，未來(lái)寧夏交通運(yùn)輸領(lǐng)域的二氧化碳排放也將保持增長(zhǎng)的趨勢(shì)。基準(zhǔn)情景下，寧夏交通運(yùn)輸領(lǐng)域的能源消費(fèi)需求仍將繼續(xù)增長(zhǎng)，到2040年左右將達(dá)到能源消費(fèi)需求和二氧化碳排放達(dá)到峰值，分別為624.52 萬(wàn)噸標(biāo)準(zhǔn)煤、1558.56 萬(wàn)噸二氧化碳；政策情景下，寧夏交通運(yùn)輸領(lǐng)域的能源消費(fèi)需求和二氧化碳排放有望在2033年左右達(dá)峰，分別為569.66 萬(wàn)噸標(biāo)準(zhǔn)煤、1421.64萬(wàn)噸二氧化碳，與國(guó)家2030年實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰目標(biāo)有一定差距；低碳情景下，其能源消費(fèi)需求和二氧化碳排放量可在2030年左右達(dá)到峰值，分別為524.22 萬(wàn)噸標(biāo)準(zhǔn)煤、1308.24 萬(wàn)噸二氧化碳。由此可見(jiàn)，寧夏交通運(yùn)輸領(lǐng)域要實(shí)現(xiàn)2030年碳排放總量達(dá)峰的目標(biāo)，寧夏交通領(lǐng)域面臨著巨大的減排壓力，在現(xiàn)有政策基礎(chǔ)上，需要提出更加強(qiáng)力的運(yùn)輸結(jié)構(gòu)、能源結(jié)構(gòu)調(diào)整措施。

3.2 二氧化碳減排潛力分析

根據(jù)各排放終端二氧化碳排放情況，基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、公路貨運(yùn)、航空客運(yùn)及私人汽車(chē)等領(lǐng)域，在不同情景下都將是寧夏交通運(yùn)輸領(lǐng)域主要的二氧化碳排放來(lái)源，也是未來(lái)減排潛力最大的領(lǐng)域。政策情景下，寧夏交通運(yùn)輸領(lǐng)域?qū)⒃?033年左右二氧化碳排放量達(dá)峰，較基準(zhǔn)情景減排119.24 萬(wàn)噸二氧化碳，其中公路貨運(yùn)、私人汽車(chē)、交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)終端的減排貢獻(xiàn)最大，分別占減排總量的47.3%、35.5%、11.0%，低碳情景下，寧夏交通運(yùn)輸領(lǐng)域二氧化碳排放有望在2030年達(dá)峰，較政策情景減排106.02 萬(wàn)噸二氧化碳，其中私人汽車(chē)、公路貨運(yùn)、交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)終端減排貢獻(xiàn)最大，分別占減排總量的58.8%、13.6%、12.4%，航空客運(yùn)、公路客運(yùn)也有一定減排貢獻(xiàn)。隨著交通運(yùn)輸領(lǐng)域能源利用效率的提升和能源結(jié)構(gòu)清潔化調(diào)整，寧夏城市公共交通也將有一定程度的減排貢獻(xiàn)。

4 寧夏交通領(lǐng)域碳減排對(duì)策分析

4.1 綜合貨運(yùn)交通碳減排對(duì)策

綜合貨運(yùn)是寧夏交通運(yùn)輸領(lǐng)域碳排放主要來(lái)源，也是未來(lái)碳減排潛力較大的終端。政策情景下，2050年寧夏綜合貨運(yùn)終端較基準(zhǔn)情景減排14.9%，約占交通運(yùn)輸領(lǐng)域碳減排總量的29.0%。低碳情景下，2050年寧夏綜合貨運(yùn)終端較政策情景減排13.7%，約占交通運(yùn)輸領(lǐng)域碳減排總量的52.1%，其中公路貨運(yùn)碳排放潛力最大。優(yōu)化調(diào)整綜合貨運(yùn)運(yùn)輸結(jié)構(gòu)，大力發(fā)展多式聯(lián)運(yùn)，發(fā)揮各運(yùn)輸方式組合優(yōu)勢(shì)，推動(dòng)大宗貨物和中長(zhǎng)距離貨物運(yùn)輸“公轉(zhuǎn)鐵”提升鐵路貨物運(yùn)輸比例；提升綜合貨運(yùn)能源利用效率，優(yōu)化調(diào)整用能結(jié)構(gòu)，加快實(shí)施交通運(yùn)輸工具“油改氣”“油改電”等措施，促進(jìn)綜合貨運(yùn)實(shí)現(xiàn)低碳轉(zhuǎn)型；探索建立寧夏綜合貨運(yùn)信息平臺(tái)，以智慧賦能綜合貨物運(yùn)輸，降低不合理的貨物周轉(zhuǎn)量，提升綜合貨運(yùn)運(yùn)輸效率。

4.2 綜合客運(yùn)交通碳減排對(duì)策

根據(jù)模型預(yù)測(cè)結(jié)果，公路客運(yùn)、航空客運(yùn)是綜合客運(yùn)領(lǐng)域碳減排的重點(diǎn)，政策情景下，2050年寧夏綜合客運(yùn)終端較基準(zhǔn)情景實(shí)現(xiàn)減排7.6%，約占交通運(yùn)輸領(lǐng)域減排總量的2.8%；低碳情景下，2050年寧夏綜合貨運(yùn)較低碳情景減排6.5%，約占交通運(yùn)輸領(lǐng)域減排總量的5.2%。根據(jù)寧夏綜合客運(yùn)交通現(xiàn)狀，結(jié)合未來(lái)低碳發(fā)展的要求，提出寧夏綜合客運(yùn)交通低碳發(fā)展對(duì)策。加快高速鐵路等高效率交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)運(yùn)營(yíng)，引導(dǎo)旅客中長(zhǎng)距離出行選擇二氧化碳排放強(qiáng)度更低、時(shí)效性更強(qiáng)的高鐵方式出行，逐步降低公路客運(yùn)和航空客運(yùn)周轉(zhuǎn)量比重，持續(xù)優(yōu)化綜合客運(yùn)運(yùn)輸結(jié)構(gòu)。優(yōu)化調(diào)整綜合客運(yùn)領(lǐng)域用能結(jié)構(gòu)，逐步淘汰老舊燃油車(chē)輛，依托寧夏太陽(yáng)能、風(fēng)能等天然資源優(yōu)勢(shì)大力發(fā)展清潔電力、氫能、生物燃料交通運(yùn)輸工具，降低營(yíng)運(yùn)工具二氧化碳排放強(qiáng)度。

4.3 城市客運(yùn)交通碳減排對(duì)策

城市客運(yùn)交通是寧夏交通領(lǐng)域僅次于綜合貨運(yùn)交通的主要碳排放源，具有一定的減排潛力。政策情景下，2050年寧夏交通運(yùn)輸領(lǐng)域較基準(zhǔn)情景實(shí)現(xiàn)減排32.6%，約占交通運(yùn)輸領(lǐng)域減排總量的63.8%；低碳情景下，2050年寧夏交通運(yùn)輸領(lǐng)域較政策情景實(shí)現(xiàn)減排12.1%，約占交通運(yùn)輸領(lǐng)域減排總量的35.1%。其中，私人小汽車(chē)碳減排貢獻(xiàn)最大。城市客運(yùn)交通方面需要繼續(xù)落實(shí)公交優(yōu)先發(fā)展戰(zhàn)略，加快城市慢行步道、自行車(chē)專(zhuān)用道等綠色交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，全面提升城市交通綠色出行比例；逐步淘汰城市公共汽電車(chē)和巡游出租車(chē)燃油車(chē)輛，加快購(gòu)置一批與城市客運(yùn)運(yùn)輸需求相匹配的清潔公共交通車(chē)輛；優(yōu)化調(diào)整城市公交線網(wǎng)，提升城市公共交通覆蓋范圍；合理設(shè)置城市公交專(zhuān)用道，提升公共交通出行效率。私人汽車(chē)方面，繼續(xù)強(qiáng)化新能源汽車(chē)購(gòu)置優(yōu)惠政策，逐步降低燃油車(chē)輛銷(xiāo)售比重。

5 結(jié)論

本文以寧夏交通運(yùn)輸結(jié)構(gòu)為研究對(duì)象，基于長(zhǎng)期能源替代規(guī)劃系統(tǒng)（LEAP）模型，設(shè)置基準(zhǔn)情景、政策情景和低碳情景三種情景開(kāi)展寧夏交通運(yùn)輸碳減排對(duì)策研究。主要結(jié)論如下：其一，低碳情景下，寧夏能源消費(fèi)需求和二氧化碳排放量可在2030年左右達(dá)到峰值，分別為524.22 萬(wàn)噸標(biāo)準(zhǔn)煤、1308.24 萬(wàn)噸二氧化碳。在現(xiàn)有政策基礎(chǔ)上，還需要提出更加積極的運(yùn)輸結(jié)構(gòu)、能源結(jié)構(gòu)調(diào)整措施，實(shí)現(xiàn)交通運(yùn)輸領(lǐng)域低碳發(fā)展。其二，政策情境下，寧夏交通運(yùn)輸領(lǐng)域?qū)⒃?033年左右二氧化碳排放量達(dá)峰，較基準(zhǔn)情景減排119.24萬(wàn)噸二氧化碳，其中公路貨運(yùn)、私人汽車(chē)、交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)終端的減排貢獻(xiàn)最大，分別占減排總量的47.3%、35.5%、11.0%。其三，低碳情景下，寧夏交通運(yùn)輸領(lǐng)域二氧化碳排放有望在2030年達(dá)峰，較政策情景減排106.02 萬(wàn)噸二氧化碳，其中私人汽車(chē)、公路貨運(yùn)、交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)終端減排貢獻(xiàn)最大，分別占減排總量的58.8%、13.6%、12.4%，航空客運(yùn)、公路客運(yùn)也有一定減排貢獻(xiàn)。