道路交通节能减排途径与潜力分析，本文主要内容关键词为：道路交通论文,潜力论文,节能论文,途径论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
1 引言
全球气候变化问题是国际社会所共同面临的挑战 [1]。中国每年温室气体排放量占全部发展中国家排放量的近一半，接近全世界排放总量的 15％[2]。在哥本哈根会议上，中国承诺到2020年实现单位 GDP 
排放比2005年下降 40％～45％的目标 [3]。未来 10年，中国将把控制温室气体排放纳入到经济可持续发展的总体规划中，通过推动经济发展方式转变和经济结构调整，发展战略新兴产业，转变生产生活方式 [4]，推进节能减排，将低碳理念融入社会经济发展主线。
交通运输行业是仅次于制造业的第二大油品消耗行业，也是实现低碳生活发展路径的重点行业 [5，6]。研究表明，中国和印度等发展中国家已经成为了交通运输需求快速增长的国家[7]。受国家发展水平影响，现阶段中国交通发展呈现重规模总量、轻效益质量和社会成本的特点，带来交通运输能源消耗和污染物排放也随之快速增长。由于交通运输行业油品消耗量占全社会油品消耗量的 1/3，在全社会能源需求紧张的背景下，探索道路交通节能减排的途径，对交通运输行业的可持续发展具有推动作用。
近年来，国内外主要的能源和气候变化研究机构十分重视对交通领域节能减排的研究[8-10]。这些研究主要集中于对两方面问题的探讨：一是对交通部门能源消耗情况的预测， IEA等研究机构开发了交通领域能源研究模型 [11]，为交通能源的研究奠定了技术基础。另一个方面是对交通领域节能减排途径的探索，主要结论认为公共交通和轨道交通是实现可持续交通理念和低碳经济的重要模式 [6，12]。但对于中国交通减排潜力的分析和预测仍未被广泛关注。因此，本文拟从中国道路交通入手，在分析符合中国国情的交通减排途径的基础上，综合预测中国至2015年及2020年的道路交通出行减排潜力，为实现至2020年中国碳排放较2005年下降 40％-45％的目标提供科学基础。
2 交通运输部门碳排放量现状
根据《中国能源统计年鉴(2008年)》，2007年中国能源消费总量为20643.37万t标准煤，其中，交通运输部门能耗占 7.77％①。2000-2007年，中国交通运输部门能耗年增长率为 10.8％，高于世界平均增速，比中国全社会总能耗年均增长率高 1.06％(图1)。
图1 2000-2007年中国交通运输能耗水平及其占全社会总能耗的比重
在交通运输部门能源消费总量快速增长的同时，其能源消费结构呈现了“此消彼长”的发展态势(表 1)。其中，汽油和柴油消费量由2000年的 1388万t和2544万t增加至2007年的2763万t和 6794万t，占2007年全国汽、柴油消费量的 50.1％和 54.4％，年均消费增长率分别达到 10.3％和 15.1％。而焦炭、煤炭、原油消耗量分别从2000年的 1132万t、11.2万t和 175万t下降到2007年的 685万t、0.6万t和 164万t。
从中国2007年交通运输分行业的能源消耗比例看，道路运输减排是中国控制交通运输排放量的关键环节(51.6％)，其中货车(18％)、公共汽车(12％)和私人汽车(10％)是主要领域 [13]。伴随着工业化和城市化的进程，2007年年末中国汽车保有量已达到 5207.62万量，其中民用汽车 4358.4万辆，占总量的 83.7％。2009年年末，中国汽车消费量已位居世界第一，生产量位居第三。据气候组织(The Climate Group)预测，如果中国继续现有发展势头，至2020年中国汽车保有量将突破 1.5亿辆，2030年中国汽车 排放量将占全球排放总量的20％。中国道路交通运输减排工作任重道远。
3 道路交通运输行业减排途径
3.1 优先发展公共交通
据国家住房和城乡建设部城市交通工程技术中心统计资料显示，2005年中国 660多个城市居民的出行结构中， 50万人口以上大城市居民公交出行的比例大多仍在 10％左右，只有少数城市在20％左右，为数众多的 50万人口以下的中等城市和小城市，居民公交出行的比重则普遍不足 5％。中国城市居民公交出行比例偏低，既有城市公共交通基础设施薄弱、公共交通发展滞后方面的原因，也与近年来一些大城市以家庭轿车为主的私家车增长过快有很大的关系。家庭轿车等机动车数量急剧增加，使城市交通拥堵问题加剧，城市公交车辆运营速度从过去的平均 12～14 km/h下降为 4～10 km/h，这导致公交车辆新增的运力被运输效率下降抵消，城市居民公交出行率进一步降低。
根据政府间气候变化专门委员会第三工作组项目的数据研究显示，以轻型汽车为代表的私人交通大大高于以公交车为代表的公共交通(图2)。为提高运输能力，提升服务水平，增强公共交通竞争力和吸引力，确立公共交通在城市交通中的主体地位，要倡导公共交通支撑和引导城市发展的规划模式，提升公共交通设施和装备水平，加大政府投入，将公共交通发展资金纳入公共财政体系，推进公共交通投融资体制改革，进一步发挥市场机制的作用，推动优先发展公共交通。
3.2 鼓励发展小排量汽车
积极发展节能环保型小排量汽车，符合中国能源供给实际和大众消费水平，是建设节约型社会的重要措施，不仅有利于缓解能源紧张状况，保护环境，而且有利于培育中国汽车工业自主品牌，提高国际竞争力 [14]。
图2 各种交通方式平均实载率与排放关系比较
为鼓励小排量汽车的生产和销售，2006年中国调整了汽车消费税，2009年国家又进一步减免了小排量汽车购置税(表2)。受政策影响，2009年小排量汽车的市场占有率已达到 71％。这些政策的出台有效提升了小排量汽车的市场占有率，促进了中国汽车结构的优化调整，也将进一步推动道路交通节能减排。
3.3 降低机动车单耗
引导汽车发动机减排技术发展，降低机动车油耗，改善用车环境，提高运行效率可有效降低交通运输部门的碳排放。主要体现在以下几个方面 [15]：
(1)混合电动汽车的研发。该技术将内燃发动机和电力驱动系统及电池结合起来，主要通过回收制动能量、减小发动机体积、关闭发动机以节省怠速运行能耗，利用电驱动替代内燃发动机低效运行状态来提高效率，降低单耗。目前，欧美、日本等国家已经推出了多款混合电动汽车，其耗能在低速起停阶段仅为传统汽车的一半，城市路况下中型卡车单耗可降低23％～63％。
(2)材料轻质化。即通过减轻车身重量以降低车辆燃油消耗。目前，美国福特公司已经展示了重量仅有 900 kg的中型小汽车原型，车身重量比普通小汽车减少 550 kg，可有效降低能耗20％。目前，一些采用铝合金的小汽车已经投入使用，如奥迪 A8、新型大众 POLO等，后者 100 km耗油量仅为 3L，远低于中国 8.06 L/100 km的平均油耗。
(3)直喷汽油和柴油发动机。直喷汽油发动机已经在欧洲和日本投入使用，这种新型发动机比传统汽油发动机的燃料经济性提高大约35％，减排25％。
(4)车用燃料电池。燃料电池可以达到比现有发动机高 1倍的效率，并且排放基本为零。如果考虑到燃料电池所用氢气来自于天然气，从开采到车用所形成的 排放也比常规发动机减少了 40％左右，同时，制氢过程中所排放的 浓度较大，因此可以采用收集技术。参照如上的技术手段，未来 10年内，通过发展混合动力汽车、改进机动车发动机技术、控制车身重量等技术途径，中国可大幅度降低能耗，减少碳排放。
(5)改善用车环境，提高效率。包括采用现代智能交通管理系统，改变不良驾驶习惯，提升机动车驾驶水平等(表 3)。
3.4 控制排放物标准
通过技术手段，严格控制排放物标准，也能够有效降低碳排放量。虽然中国目前已经发布了 4个机动车污染物排放标准，并于2000年开始实行欧Ⅰ标准，2004年实行欧Ⅱ标准，2008年至今实行欧Ⅲ标准，但欧盟国家已于2008年开始实施欧Ⅴ标准(表 4)。按照欧Ⅴ标准，轻型汽油汽车的一氧化碳排放率将比欧Ⅲ标准减少 54.5％，碳氢化合物减少62.5％。未来十年内，如果中国能够进一步严格排放物限定标准，逐步实施欧Ⅳ、欧Ⅴ限制，辅以车载诊断系统(OBD)实时监测，将有效控制机动车碳排放量。
4 道路交通出行减排潜力测算
4.1 测算方法
根据上述分析，通过不同情景设定，分别计算公交出行率、小排量汽车市场占有率、机动车油耗和尾气排放标准 4种途径的道路运输减排潜力。计算时采用如下公式：
式中：k代表减排途径的种类；N为第k种减排途径涉及的机动车保有量；L为机动车平均行驶历程；e为第k种途径的减排潜力系数。
四类减排途径的碳减排系数表5所示。
4.2 情景设定
由于预测带有不可确定性，本文采用情景分析法考察不同假设条件下的碳排放变化。情景间假设条件的不同主要体现在政策措施和节能减排途径的实施力度上。情景说明如表6所示：
计算中，取2015年中国汽车保有量为 9000万辆，其中 1500万辆为商用汽车；2020年中国汽车保有量为 15000万辆，其中2000万辆为商用汽车。机动车平均行驶里程为2.2万 千米/年。情景中的参数设置情况为：
(1)公交出行比重：公交出行比重的增加可以由私家车出行、步行、自行车出行等多种交通方式转化而来，计算中重点考虑私家车出行被公交出行替代的情况。计算中假定低度减排情景中，2015-2020年公交出行比重增加的20％中有 10％是由私家车出行转化而来；中度减排情景中，2010-2015年公交出行率增加的20％中有 10％是由私家车出行转化而来，2015-2020年公交出行率增加的 30％中有20％是由私家车出行转化而来；强化低碳情景中，2010-2015年公交出行率增加的 30％中有20％是由私家车出行转化而来，2015-2020年公交出行率增加的 40％中有 30％是由私家车出行转化而来。
(2)小排量汽车市场占有率：该指标的计算参数可用小排量汽车保有量增加百分比代替。计算中假定低度减排情景下，2010-2020年小排量汽车保有量增加 10％；中度减排情景下2010-2015年小排量汽车保有量增加 10％，2015-2020年增加20％；强化低碳情境下2010-2015年小排量汽车保有量增加20％，2015-2020年增加 30％。
(3)新车 100 km平均油耗下降：由于机动车报废年限平均为 8-10年，因此至2015年及2020年保有机动车将基本为油耗较低的新车。因此该指标计算时，假定参数为低度减排情境下，2010-2020年 50％机动车 100 km平均油耗为 7.0 L，其余 50％为 7.5 L；中度减排情景下2010-2015年 50％机动车 100 km平均油耗为 7.0 L，其余 50％为 7.5 L，2015-2020年 50％机动车 100 km平均油耗为 6.5 L，其余 50％为 7.0 L；强化低碳情境下2010-2015年 50％机动车 100 km平均油耗为 6.5 L，其余 50％为 7.0 L，2015-2020年 50％机动车 100 km平均油耗为6.0 L，其余 50％为 6.5 L。
(4)汽车尾气排放标准：即使在国家实行欧Ⅲ标准的情况下，也可有少部分新增机动车达到欧Ⅳ排放标准。因此计算式假定低度减排情境下2010-2020年有20％机动车达到欧Ⅳ排放标准；中度减排情境下2010-2015年有20％机动车达到欧Ⅳ排放标准，2015-2020年有 50％的机动车达到欧Ⅳ排放标准；强化低碳减排情境下2010-2015年有 40％机动车达到欧Ⅳ排放标准，2015-2020年有 50％机动车达到欧Ⅳ排放标准。
4.3 减排潜力评价
根据以上情景设定，将4 个因素节能潜力进行加权计算，得到不同情景下碳排放量变化情况如表7所示：
对比三种情景的碳减排量，即可得出道路交通部门碳减排潜力。按照低度减排情景发展，2015 年我国将在低度的基础上实现1881 万t的减排量，2020 年减排量将达到4055万t。此减排量可作为交通运输部门2015年和2020年的最小减排量。
随着技术进步和政策力度的加大，如能实施中度减排情景，2015年将实现碳减排 1891万t，2020年将实现碳减排 5545万t。此减排量为道路交通部门至2015年和2020年的适度减排量。
若强化低碳情景模式，则2015年、2020年的碳排减少量分别约为2183万t、7148万t，达到中国道路交通部门的最大减排潜力。
交通运输行业减排潜力巨大，实施减排兼具环境、经济和社会效益。2010-2020年将是中国交通运输行业高速发展的重要阶段。低度减排情景虽然能够实现一定的减排量，但减排效果有限。要满足能源安全和温室气体减排的要求，中国需要实施更为严格的产业和环境政策。
5 道路交通减排对策
当前全球气候变化问题日趋严重，节能减排已经成为衡量中国经济社会可持续发展的重要指标 [16]。在中国全面转变发展方式、提升发展质量的关键时期，交通运输行业的碳减排，是深入贯彻科学发展观、全面落实节约资源和保护环境基本国策的重大举措，是推进节能减排、建设现代交通出行体系的客观要求。
中国道路交通和运输行业的节能减排，应着重加强节能型交通基础设施网络体系建设，优化交通布局，完善公路网络结构，加强运输大通道和综合交通枢纽建设，实现客运的“零换乘”和货运的“无缝衔接”；大力推行公交优先，建立以公共交通为骨干的绿色出行系统，加快快速公交系统(BRT)建设，降低出租汽车空驶率，科学研究交通拥堵治理政策和技术，提升城市交通运行效率；推广使用节能与新能源车辆，逐步提高城市公交、出租汽车中天然气车辆的比重；加强科技创新与成果推广应用。大力推广应用不停车收费(ETC)、智能交通系统(ITS)等现代信息技术，提升交通运输生产效率和服务水平；大力推广应用燃油添加剂、节油器等先进适用技术与产品；在交通基础设施建设养护中积极采用新结构、新工艺和新材料；推行智能交通管理，减少收费过程中由于车辆低速、怠速行驶造成的能源浪费和排放。
交通运输部门的节能减排工作需要其他相关部门的共同配合。本文仅着重分析了道路运输出行的节能减排潜力，但如需进一步挖掘节能减排潜力，中国需要实施更为严格的交通减排政策。铁路、航空、水运等行业也应当积极有效地开展节能减排工作，贯彻落实节能减排的有关制度和政策。
注释：
①目前中国能源消费统计中的交通运输业包含交通运输、仓储、邮电业三个部门，其中交通运输是能源消耗的主要部门，因此本文中采用交通运输业总量进行数据分析。