中国交通部门低碳排放措施和路径研究综述
来源：袁志逸,李振宇,康利平,谭晓雨,周新军,李晓津,李超,彭天铎,欧训民.中国交通部门低碳排放措施和路径研究综述[J/OL].气候变化研究进展:1-10[2020-12-27].http://kns.cnki.net/kcms/detail/11.5368.P.20201224.1104.002.html.
（一）中国交通部门能耗和碳排放现状及趋势
1、交通部门能耗和碳排放现状
中国交通部门的CO2排放仍持续快速增长。2018年，中国交通部门的能源消耗量为4.96亿t标煤，占全国总能源消耗量的10.7%；若按照能源类型测算，交通部门直接CO2排放为9.8亿t。2008-2018年间，交通部门直接CO2排放变化情况如图1所示。2018年，在交通部门的总排放量中，道路运输、铁路运输、水路运输和民航运输分别占73.5%、6.1%、8.9%和11.6%，道路运输占比最高。2008-2018年间，4种运输方式CO2排放的年均增长率分别为6.0%、3.3%、5.4%和12.3%，民航运输直接CO2排放增速最快。
图1 2008-2018年交通部门的CO2直接排放量
交通部门中使用化石燃料为驱动的交通运输工具仍会在未来较长一段时期内存在，导致由汽油和柴油产生的CO2排放在相当一段时间内仍占主体，这将是未来交通部门深度脱碳面临的主要挑战。
2、交通部门碳排放发展趋势
中国交通部门未来CO2排放将呈现近中期快速增长，远期缓慢增长的趋势。2050年基线CO2排放量将增至18.0亿～24.0亿t，大多数情景中交通部门直接CO2排放呈现出显著增长的趋势，如图2所示。交通部门的CO2排放增速会高于其他的能源终端使用行业，并到2050年时可导致较之于2018年2～3倍甚至更高的CO2排放。
图2 中国交通部门CO2排放预测研究结果
未来技术路线分析研究中，应重点关注以下发展趋势：1）高铁在城间客运中扮演的角色，特别是国家发布50万人口以上城市高铁通达目标后，高铁建设将进一步提速，需进一步量化高铁带来的运输结构变动；2）探究民航深度脱碳方式，民航碳排放将快速增加，应重点探讨民航运输的深度减排可能；3）探讨氢能应用潜力，特别是在机队和船队中的应用可能；4）新兴的颠覆性技术和发展模式带来的系统变化，例如自动驾驶技术和共享出行模式对城市出行需求和能耗的影响。
（二）中国交通部门主要减排措施及其成本和减排潜力
交通运输的CO2排放总量与活动总量、模式占比、分模式的能源强度、能源碳强度等密切相关。交通部门主要减排措施可归结为交通运输结构优化、替代燃料技术发展、颠覆性技术和交通工具高效化四大类。
1、交通运输结构优化
从交通运输结构来看，客运运输结构倾向于从道路运输向更加高效的铁路运输转型，主要为高铁运输。据测算，道路货运单耗约是铁路的4～5倍。特别是随着铁路电气化改造的推进，铁路节能技术和管理水平不断提升，铁路运输低碳化发展成效明显。
交通运输结构优化将显著减少碳排放。1985-2009年间，铁路客运等低能耗方式活动水平逐渐向道路和民航转移，导致CO2排放增加了3.7亿t，约合2009年交通部门碳排放的45.3%。当道路运输在城间客运的占比从34%下降至26%、铁路在货运周转量的占比从10%增长到18%后，直接碳排放将下降4亿～5亿t。
2、替代燃料技术发展
电气化是道路运输和铁路运输中重要的减排措施。电动汽车能效比传统汽车高出50%，即使考虑电力的燃料周期排放，电动汽车全生命周期排放较之于传统化石燃料汽车仍有明显优势。铁路运输中，高速铁路单位周转量的全生命周期碳排放较之于道路运输和航空运输分别减少10%～60%和46%～73%。高速铁路在铁路运输提速等方面扮演着重要角色，未来将是中国铁路运输的主要发展方向。
燃料电池技术可能成为重型货运汽车、大客车、重型船舶以及客机的重要替代燃料技术。燃料电池汽车在运行过程中的零排放有助于减少交通部门碳排放。氢能客机全生命周期CO2排放为0.014kg，较之于航空煤油减少98.6%。
生物质燃料可能成为民航运输深度脱碳的关键措施。由于制备原料各不相同，生物质燃料全生命周期减排潜力约在2%～70%之间。2050年生物质燃料将在交通部门能耗中占17%，而民航运输将因此减排约50%。
3、颠覆性技术和新兴行为模式
共享出行模式将有助于减少道路运输碳排放。随着消费观念的转变，共享出行比例将逐渐提高，预计2030年共享出行车渗透率将达到30%以上。共享出行可能使得每公里碳排放减少10%～94%。
共享出行为自动驾驶技术提供了良好的应用环境。自动驾驶技术的节能机制从机理看可分为拥堵适应性、生态驾驶、跟车行驶、性能要求降低、碰撞回避、车型适度减小和自动加注。与此同时，自动驾驶技术也会导致由高速公路提速、舒适性需求提高、出行成本下降带来的出行需求增加，新的用户群带来的出行需求增加和出行模式的改变。
生态驾驶将显著降低单车能耗，以往研究分析结果差异较大，平均来看认为其节能效果为5%。碰撞规避使得自动驾驶汽车能够减少事故发生率从而使整体能耗减少0～2%。跟车行驶有助于减少运行阻力，从而使得单车能耗下降3%～25%，根据车型和运行环境不同而不同。
整体来看，全自动驾驶汽车对单车燃油经济性的影响范围可能为5%～0%，自动驾驶汽车在2050年渗透率可能达到49%～87%，届时可能使得车队排放减少3%。
4、交通工具能效提升
中国乘用车汽车能耗标准经历了2005-2008年、2009-2012年、2013-2015年和2016-2020年4个阶段，各阶段油耗标准不断加严。随着新标准汽车在保有量中占比逐渐提高，车队能耗和碳排放将随之显著下降。同时，客机能效随技术革新和新机型服役而逐年提高，船舶能耗标准越趋严格，2010-2017年中国铁路运输能耗水平下降了约6.4%。
交通部门能耗强度下降是最直接有效的减碳方式。1985-2009年，能耗强度下降减少了4600万t CO2排放，在所有措施类别中减碳量最高。国际民航组织（ICAO）预测能效提升带来的民航运输减排将保持在每年2%～4%。
（三）中国交通部门低碳发展转型路径
已有若干研究对中国交通部门低碳转型和减排潜力进行分析。研究表明，2030年中国交通部门减排潜力为0.4亿～2.5亿t，2050年减排潜力为7.7亿～11.6亿t。2030年前后，中国交通部门碳排放仍将处在缓慢增长阶段，预计碳排放将在11.0亿～17.0亿t之间。低碳发展路径下，中国交通部门碳排放达峰时间在2040-2045年期间，显著滞后于国家总体碳排放的达峰时限。
未来交通部门低碳发展的关键措施包括：1）运输结构优化，特别是客货运向铁路的转移；2）通过经济、政策两方面措施控制私人乘用车保有量增长；3）电动汽车等新能源技术的发展和渗透；4）交通工具能效水平的提高，国家标准的加严；5）大数据等颠覆性技术的应用；6）提升燃油品质。
（四）政策建议
为实现交通部门低碳发展，应实施更严格的燃料经济性标准，促进交通工具能效的提升。在现有乘用车、轻型商用车和重型商用车燃油经济性标准的基础上，逐步提高汽车节能效果的准入门槛。对内燃机车和船舶的能效也要出台严格的限制标准。
出台激励措施加快促进新能源技术路线的普及和应用。新能源技术路线受成本较高、应用不便等因素影响，目前推广仍存在较大阻力。经济激励有助于推动电动汽车、燃料电池汽车、生物制燃料飞机和氢能船舶等新能源交通工具的加速推广。
不断优化交通运输结构。通过政府引导、公众参与等方式，加快城市公交优先发展，提高绿色交通分担率，合理引导小汽车使用，构建以绿色交通方式为主导的综合交通体系。
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