交通碳排放統計和計算方法探討

陳澤生,黃雅迪,張 洋

(1.中國城市規劃設計研究院西部分院,重慶 401121;2.中規院(北京)規劃設計有限公司,北京 100044)

0 引言

我國的二氧化碳年排放量超過100億t,其中交通行業的排放量占比約為10%[1],居于各行業的第三位。減少交通運輸對資源的消耗和對環境的影響,是實現“碳達峰,碳中和”目標的必然要求。《中共中央國務院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》和《2030年前碳達峰行動方案》也明確要求確保交通運輸領域碳排放增長保持在合理區間,加快推進低碳交通運輸體系建設。科學的交通碳排放統計和計算方法是評估現狀碳排放情況、組織行動計劃、引導交通領域定量減碳的重要基礎。

按照關鍵數據統計來源不同,主要的交通碳排放計算方法可分為以能源消耗為核心的“自上而下法”和以出行數據為核心的“自下而上法”[2],如圖1所示。這兩種方法主要計算的是各類交通工具移動過程中燃料燃燒帶來的碳排放量,未包含交通工具的生產和回收環節所產生的碳排放。

圖1 自上而下法(能源消耗)和自下而上法(出行數據)計算原理示意圖

1 自上而下法

自上而下法的原理是以燃料消耗量乘以各類燃料碳排放因子,累加得到碳排放總量。該方法是現階段國際(IPCC)、國內(生態環境部)等權威機構計算交通碳排放的主要方法,廣泛應用于公路、航空、水路、鐵路等交通方式的碳排放計算,其計算公式為[3]:

(1)

式中:排放——CO2的排放量;

燃料a——出行的燃料消耗量;

EFa——排放因子,理論值等于燃料含碳量乘以44/12,在計算時,可使用IPCC提供的缺省值,但更準確的方法是使用適合于本地的排放因子;

a——燃料類型。

在計算范圍方面,IPCC將交通業劃分為第三級指標(1能源—1A燃料燃燒活動—1A3運輸),規定碳排放的計算范圍應涵蓋公路、民航、鐵路、水路等各種運輸方式。我國生態環境部牽頭編制的《中華人民共和國氣候變化通報》也采用了這種分類方法。然而,我國國家統計局的交通業統計范圍與IPCC存在較大差異。根據《2017國民經濟行業分類注釋》,“交通運輸、倉儲和郵政”為第一級分類。這種分類方式未剔除倉儲和郵政業的統計數據。此外,在道路運輸業中,只統計了交通部門運營車輛的能耗,而未統計社會其他部門及私人車輛的能耗,如圖2所示。

圖2 交通領域統計范圍對比圖[3-4]

按照式(1),主要的參數為燃料消耗量和排放因子。在國際上,IPCC建議采用國內官方部門發布的燃料消耗量統計數據,因為這些數據更新相對更加及時,也是大部分國際數據的來源。對于排放因子,IPCC建議采用適合于本國燃料質量和構成的排放因子數據,其次是使用IPCC缺省因子或參考IPCC排放因子數據庫(EFDB)。《中華人民共和國氣候變化通報》明確表示,計算所使用的燃料消耗量數據主要來自國家統計局和其他相關統計資料。同時,還采用相關的能源生產和貿易數據從宏觀上相互校核。排放因子則主要來源于專項調研和國內相關重大科研項目成果,如表1所示。

表1 自上而下法(能源消耗)數據來源總結表

2 自下而上法

自下而上法的原理是以各類交通工具移動距離乘以單位移動距離的二氧化碳排放因子,累加得到碳排放總量。然而,由于不同型號交通工具對應的單位移動距離排放因子相差很大,難以準確取值,因此IPCC不建議使用基于出行數據的自下而上法來估算行業整體的碳排放,也未提供單位距離排放因子等計算參數。僅建議自下而上法用于核算甲烷、氧化亞氮等溫室氣體。但自下而上法與出行距離、出行方式、出行次數等交通指標直接相關,在小范圍計算交通碳排放時具有清晰直觀、數據易獲取等優點,因此被國內外廣泛應用于城市、片區、社區交通領域碳排放計算,其計算公式為:

(2)

式中:排放——CO2的排放量;

距離a——交通工具在熱穩定引擎運行階段行駛的距離;

Cb——啟動階段的排放;

EFb——排放因子,與燃料類型、車型、能效、排放控制技術和行駛條件等因素相關,b為車輛類型。

在計算范圍方面,自下而上法基于出行數據的原理決定了其只能計算交通工具的終端碳排放量,不能計算交通基礎設施建設、運營、維護階段的碳排放[5]。這一點在軌道交通上體現得尤為明顯。雖然基礎設施建設的碳排放量并未被納入交通業的統計范圍,但在實際的規劃建設中必須加以考慮。例如,IPCC將土木工程建筑的建造過程定義為燃料、原材料的輸入和建筑物的產出,基于自上而下法的邏輯,能夠從輸入端計算出軌道交通基礎設施建設過程中的碳排放量。而基于出行數據的自下而上法只能計算出列車行駛過程的碳排放,與軌道交通系統實際產生的碳排放總量相差較大。

根據計算公式,主要的計算參數包括出行數據和排放因子。在出行數據方面,第一類數據源于各級政府發布,主要是各交通方式的客貨周轉量,官方發布的出行數據主要包括重要城市、省級以及交通運輸部門。第二類數據來自于出行調查、手機信令、交通卡等渠道,不屬于官方發布數據,這些數據的范圍可以精確到社區甚至小區,也能很好地區分對外和城市交通,但準確性需要預先進行評估。在排放因子方面,主要來源為IPCC和國內的主要研究機構給出的參考值。

3 計算方法選擇

總的來說,自上而下法(基于能源消耗)適用于宏觀層面,而自下而上法(基于出行數據)適用于微觀層面。自上而下法總量更加準確,適用范圍廣,常用于地理邊界較大(如國家、區域)的行業整體碳排放計算,但其偏重于總量而未強調單位客貨運或單位出行距離的碳排放,這不利于明確各交通主體的減排責任。自下而上法彌補了自上而下法的缺陷,與周轉量、出行距離等交通指標直接掛鉤,有利于針對性地指導行業減排措施,但是總量相對不準確,適用性較弱,因此常用于地理邊界較小(如城市、社區)的分方式、分方法的交通碳排放計算,如下頁表2所示。

表2 碳排放計算方法優缺點對比表

在實際計算交通碳排放時,除了考慮不同方法自身的特性,還需要考慮關鍵數據的可得性和準確性。在國家和省級層面,根據IPCC的建議,優先級和權威度最高的是使用政府發布的燃料消耗量統計數據,采用自上而下法進行交通碳排放的計算。在城市層面,有條件的情況下可以同時采用官方燃料消耗量數據和出行調查、手機信令、公交卡數據等非官方出行數據相互校核,有利于提高計算結果的準確度。而在社區層面,由于政府未公布社區級交通燃料消耗量數據和出行數據,只能使用基于非官方數據的自下而上法來計算交通碳排放,由于此類數據來源多樣,質量參差不齊,因此在計算前需對數據質量進行評估,必要時進行校正,如下頁表3所示。

表3 國內關鍵數據可得性及計算結果準確性評估表

4 結語

交通運輸行業是“減碳”重點行業之一,應加快建立科學的交通碳排放計算體系,對實現“碳達峰、碳中和”目標具有重要意義。建議進一步明確交通行業的統計口徑和統計邊界,將社會私人車輛的數據納入交通業的統計范圍。建立針對不同地區、不同氣候條件下的交通碳排放因子清單,同時針對不同的運載工具,引入一套排放因子修正系數,為精準計算提供支撐。明確交通碳排放的計算方式和適用條件,自上而下法總量準確,自下而上法顆粒度小,應依據行業自身特點開展碳排放核算方法學研究,進一步明確不同計算方法的適用條件和計算邊界,建立一套成體系的交通碳排放計算方法論,并以規范或標準的形式推出,以推動交通碳排放計算結果的科學化和精準化。