基于LEAP模型的交通運輸碳減排對策研究

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.寧夏公路勘察設計院有限責任公司，寧夏 銀川 750000）

1 寧夏交通運輸行業(yè)碳排放現(xiàn)狀

根據(jù)中國碳核算數(shù)據(jù)庫（CEADs）統(tǒng)計數(shù)據(jù)，2019年全國交通運輸行業(yè)二氧化碳排放量達到7.32 億噸，占全國二氧化碳排放總量7.48%，年均增速5.0% 以上；寧夏交通運輸行業(yè)二氧化碳排放量達到344 萬噸，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平均水平。從全球范圍來看，交通運輸領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最快的行業(yè)。由此可知，寧夏交通運輸行業(yè)現(xiàn)階段呈現(xiàn)出排放占比低，未來增速逐步加快、減排潛力大的特征。

2 研究方法與數(shù)據(jù)

結(jié)合寧夏交通運輸發(fā)展特征，采用LEAP 模型軟件對行業(yè)綜合客運、綜合貨運、城市公共交通、私人汽車、公路交通基礎設施建設等主要排放領域進行模型構(gòu)建，通過設置基準情景、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輸領域未來的能源需求和二氧化碳排放趨勢[1]，分析寧夏交通運輸碳減排對策。

2.1 寧夏交通行業(yè)LEAP 模型結(jié)構(gòu)

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

表1 寧夏交通運輸行業(yè)LEAP 模型結(jié)構(gòu)

表1（續(xù)）

2.2 能源消費需求計算方法

寧夏交通運輸行業(yè)能源消費需求主要采用不同領域各終端活動水平和單位能耗強度（折標準煤）進行測算。

式（1）中：

ET,k——交通運輸領域能源消費總量（噸標準煤)；

Ekm,r——各等級公路每公里建設能源消費水平（噸標準煤)，r主要指高速公路、一級公路、二級公路、三級公路、四級公路；

Br——各等級公路建設里程（公里)；

Ekm,j——單位綜合客貨運周轉(zhuǎn)量能源消耗水平（噸標準煤/人公里、噸標準煤/噸公里），j主要指公路貨運、鐵路貨運、公路客運、航空客運等；

Qj——運輸方式j完成客貨運周轉(zhuǎn)量（人公里、噸公里）；

Ekm,i——交通工具i每車輛公里能源消耗水平（噸標準煤/車輛公里），i主要指城市公共汽電車、巡游出租車、私人汽車等；

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 二氧化碳排放計算方法

二氧化碳的排放計算采用能源消費需求（噸標準煤）與每噸標準煤二氧化碳排放系數(shù)進行測算。

式（2）中：

FT——交通行業(yè)二氧化碳排放總量(tCO2)；

ET,k——k終端能源消費總量（噸標準煤)；

FCO2,k——每噸標煤CO2排放量（噸二氧化碳/噸標準煤)。

2.4 情景設置與描述

為進一步細化寧夏交通運輸領域碳減排對策措施和約束指標，通過設置基準情景、政策情景和低碳情景預測未來寧夏交通運輸領域能源消費水平、二氧化碳排放總量和碳減排潛力[2]，有針對性地提出交通運輸行業(yè)各領域運輸結(jié)構(gòu)、能源結(jié)構(gòu)調(diào)整的約束性指標，支撐寧夏交通運輸行業(yè)實現(xiàn)綠色低碳轉(zhuǎn)型。情景設置及描述如表2所示。

表2 情景設置及描述

3 結(jié)果與分析

3.1 能源消費需求和二氧化碳排放趨勢

根據(jù)模型模擬結(jié)果，隨著能源消費需求的增加，未來寧夏交通運輸領域的二氧化碳排放也將保持增長的趨勢?；鶞是榫跋?，寧夏交通運輸領域的能源消費需求仍將繼續(xù)增長，到2040年左右將達到能源消費需求和二氧化碳排放達到峰值，分別為624.52 萬噸標準煤、1558.56 萬噸二氧化碳；政策情景下，寧夏交通運輸領域的能源消費需求和二氧化碳排放有望在2033年左右達峰，分別為569.66 萬噸標準煤、1421.64萬噸二氧化碳，與國家2030年實現(xiàn)碳達峰目標有一定差距；低碳情景下，其能源消費需求和二氧化碳排放量可在2030年左右達到峰值，分別為524.22 萬噸標準煤、1308.24 萬噸二氧化碳。由此可見，寧夏交通運輸領域要實現(xiàn)2030年碳排放總量達峰的目標，寧夏交通領域面臨著巨大的減排壓力，在現(xiàn)有政策基礎上，需要提出更加強力的運輸結(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，基礎設施建設、公路貨運、航空客運及私人汽車等領域，在不同情景下都將是寧夏交通運輸領域主要的二氧化碳排放來源，也是未來減排潛力最大的領域。政策情景下，寧夏交通運輸領域?qū)⒃?033年左右二氧化碳排放量達峰，較基準情景減排119.24 萬噸二氧化碳，其中公路貨運、私人汽車、交通基礎設施建設終端的減排貢獻最大，分別占減排總量的47.3%、35.5%、11.0%，低碳情景下，寧夏交通運輸領域二氧化碳排放有望在2030年達峰，較政策情景減排106.02 萬噸二氧化碳，其中私人汽車、公路貨運、交通基礎設施建設終端減排貢獻最大，分別占減排總量的58.8%、13.6%、12.4%，航空客運、公路客運也有一定減排貢獻。隨著交通運輸領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。

4 寧夏交通領域碳減排對策分析

4.1 綜合貨運交通碳減排對策

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

4.2 綜合客運交通碳減排對策

根據(jù)模型預測結(jié)果，公路客運、航空客運是綜合客運領域碳減排的重點，政策情景下，2050年寧夏綜合客運終端較基準情景實現(xiàn)減排7.6%，約占交通運輸領域減排總量的2.8%；低碳情景下，2050年寧夏綜合貨運較低碳情景減排6.5%，約占交通運輸領域減排總量的5.2%。根據(jù)寧夏綜合客運交通現(xiàn)狀，結(jié)合未來低碳發(fā)展的要求，提出寧夏綜合客運交通低碳發(fā)展對策。加快高速鐵路等高效率交通基礎設施建設運營，引導旅客中長距離出行選擇二氧化碳排放強度更低、時效性更強的高鐵方式出行，逐步降低公路客運和航空客運周轉(zhuǎn)量比重，持續(xù)優(yōu)化綜合客運運輸結(jié)構(gòu)。優(yōu)化調(diào)整綜合客運領域用能結(jié)構(gòu)，逐步淘汰老舊燃油車輛，依托寧夏太陽能、風能等天然資源優(yōu)勢大力發(fā)展清潔電力、氫能、生物燃料交通運輸工具，降低營運工具二氧化碳排放強度。

4.3 城市客運交通碳減排對策

城市客運交通是寧夏交通領域僅次于綜合貨運交通的主要碳排放源，具有一定的減排潛力。政策情景下，2050年寧夏交通運輸領域較基準情景實現(xiàn)減排32.6%，約占交通運輸領域減排總量的63.8%；低碳情景下，2050年寧夏交通運輸領域較政策情景實現(xiàn)減排12.1%，約占交通運輸領域減排總量的35.1%。其中，私人小汽車碳減排貢獻最大。城市客運交通方面需要繼續(xù)落實公交優(yōu)先發(fā)展戰(zhàn)略，加快城市慢行步道、自行車專用道等綠色交通基礎設施建設，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和巡游出租車燃油車輛，加快購置一批與城市客運運輸需求相匹配的清潔公共交通車輛；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；合理設置城市公交專用道，提升公共交通出行效率。私人汽車方面，繼續(xù)強化新能源汽車購置優(yōu)惠政策，逐步降低燃油車輛銷售比重。

5 結(jié)論

本文以寧夏交通運輸結(jié)構(gòu)為研究對象，基于長期能源替代規(guī)劃系統(tǒng)（LEAP）模型，設置基準情景、政策情景和低碳情景三種情景開展寧夏交通運輸碳減排對策研究。主要結(jié)論如下：其一，低碳情景下，寧夏能源消費需求和二氧化碳排放量可在2030年左右達到峰值，分別為524.22 萬噸標準煤、1308.24 萬噸二氧化碳。在現(xiàn)有政策基礎上，還需要提出更加積極的運輸結(jié)構(gòu)、能源結(jié)構(gòu)調(diào)整措施，實現(xiàn)交通運輸領域低碳發(fā)展。其二，政策情境下，寧夏交通運輸領域?qū)⒃?033年左右二氧化碳排放量達峰，較基準情景減排119.24萬噸二氧化碳，其中公路貨運、私人汽車、交通基礎設施建設終端的減排貢獻最大，分別占減排總量的47.3%、35.5%、11.0%。其三，低碳情景下，寧夏交通運輸領域二氧化碳排放有望在2030年達峰，較政策情景減排106.02 萬噸二氧化碳，其中私人汽車、公路貨運、交通基礎設施建設終端減排貢獻最大，分別占減排總量的58.8%、13.6%、12.4%，航空客運、公路客運也有一定減排貢獻。