碳達(dá)峰下城市交通運(yùn)輸減排治理策略研究

　　摘要：隨著我國(guó)城鎮(zhèn)化和機(jī)動(dòng)化進(jìn)程的不斷加快，交通運(yùn)輸行業(yè)的污染排放問題愈發(fā)嚴(yán)重，已經(jīng)成為碳排放的主要來(lái)源之一。通過政策手段有效治理城市交通運(yùn)輸污染排放是實(shí)現(xiàn)城市可持續(xù)發(fā)展和2030年碳達(dá)峰目標(biāo)的關(guān)鍵。本文在分析城市交通系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和各個(gè)要素因果關(guān)系的基礎(chǔ)上，將城市交通能耗與排放系統(tǒng)劃分為：人口、經(jīng)濟(jì)、私家車、公共交通、物流與貨運(yùn)、交通基礎(chǔ)設(shè)施、能源消耗與排放7個(gè)子系統(tǒng)，利用系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方法建立城市交通減排治理決策模型，以哈爾濱市為例進(jìn)行策略仿真。在對(duì)模型進(jìn)行方程設(shè)置、參數(shù)估計(jì)和有效性檢驗(yàn)之后，利用Vensim軟件仿真模擬不同交通減排治理策略實(shí)施效果，并探討如何通過不同策略組合實(shí)現(xiàn)城市交通碳達(dá)峰目標(biāo)，為碳達(dá)峰下城市交通減排治理提供決策依據(jù)和策略方案。

　　關(guān)鍵詞：城市交通；減排治理；系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)；政策仿真；碳達(dá)峰

　　0引言

　　隨著我國(guó)城市化進(jìn)程的不斷加快和機(jī)動(dòng)車數(shù)量的快速增長(zhǎng)，交通運(yùn)輸行業(yè)已經(jīng)成為溫室氣體和污染物排放的重點(diǎn)領(lǐng)域，據(jù)統(tǒng)計(jì)，僅2010年我國(guó)交通領(lǐng)域CO2排放就達(dá)到了7.7億噸[1]。日益增長(zhǎng)的交通碳排放不僅對(duì)城市氣候和環(huán)境造成影響，也嚴(yán)重阻礙了城市生態(tài)文明建設(shè)和可持續(xù)發(fā)展。和印發(fā)的《交通強(qiáng)國(guó)建設(shè)綱要》中強(qiáng)調(diào)將生態(tài)文明建設(shè)和交通運(yùn)輸發(fā)展相融合，推進(jìn)城市交通綠色低碳發(fā)展[2]。我國(guó)經(jīng)濟(jì)工作會(huì)議中提出落實(shí)2030年應(yīng)對(duì)氣候變化自主貢獻(xiàn)目標(biāo)，力爭(zhēng)實(shí)現(xiàn)2030年前碳達(dá)峰、2060年前碳中和的目標(biāo)。城市交通領(lǐng)域作為主要的碳排放源之一，是實(shí)現(xiàn)我國(guó)碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)的重要發(fā)力點(diǎn)。因此，如何通過政策手段優(yōu)化交通結(jié)構(gòu)，減少城市交通能源消耗和排放，從而在2030年前實(shí)現(xiàn)城市交通領(lǐng)域碳達(dá)峰目標(biāo)并促進(jìn)城市交通可持續(xù)發(fā)展是亟待研究的問題。

　　1城市交通減排治理決策的系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型

　　1.1建模流程

　　根據(jù)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方法的建模流程，建立城市交通減排治理決策系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型的步驟為：

　?。?）對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行全面、系統(tǒng)的分析，確定城市交通能源消耗與排放系統(tǒng)的邊界；

　　（2）分析系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，劃分城市交通能耗與排放系統(tǒng)的子塊，并分析系統(tǒng)要素之間的因果關(guān)系，建立總體和局部的反饋機(jī)制；

　?。?）對(duì)系統(tǒng)建立定量、規(guī)范的數(shù)學(xué)模型，對(duì)模型進(jìn)行評(píng)估和檢驗(yàn)；

　　（4）依據(jù)模型進(jìn)行模擬與減排政策分析，尋求實(shí)現(xiàn)城市交通碳達(dá)峰的決策方案。建模流程如圖1所示。

　　1.2系統(tǒng)邊界確定

　　合理確定系統(tǒng)邊界是保證系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型準(zhǔn)確性的重要前提[18]，城市交通能源消耗與排放系統(tǒng)是一個(gè)內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜的非線性系統(tǒng)，不僅包括各類交通工具的保有量和排放量，還包括城市人口、經(jīng)濟(jì)、交通基礎(chǔ)設(shè)施、交通運(yùn)行和各類交通政策等組成部分。城市人口、經(jīng)濟(jì)和交通政策影響著城市交通需求、交通供給和交通運(yùn)行，因此，將其作為系統(tǒng)的輸入，交通能源消耗、溫室氣體和污染物排放構(gòu)成系統(tǒng)的輸出，系統(tǒng)邊界如圖2所示。

　　2模型參數(shù)估計(jì)與有效性檢驗(yàn)

　　本文以哈爾濱市為例，對(duì)所建立的城市交通減排治理決策系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型進(jìn)行參數(shù)估計(jì)和有效性檢驗(yàn)。本文主要應(yīng)用現(xiàn)狀調(diào)查、資料搜尋、經(jīng)驗(yàn)估計(jì)和計(jì)量經(jīng)濟(jì)學(xué)等方法對(duì)模型中的變量進(jìn)行參數(shù)估計(jì)。模型中的城市統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)主要來(lái)自《哈爾濱統(tǒng)計(jì)年鑒》，能源和排放參數(shù)主要來(lái)自《溫室氣體清單指南》《道路機(jī)動(dòng)車排放清單編制技術(shù)指南》，模型中參數(shù)的初始值(2010年)如表2所示。

　　3哈爾濱市交通減排策略仿真模擬

　　不同的城市交通減排治理策略會(huì)對(duì)城市交通能耗與排放的發(fā)展趨勢(shì)造成影響。在系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型中，通過調(diào)整某些政策變量的值，可以模擬系統(tǒng)在不同政策情景下的發(fā)展趨勢(shì)，從而分析不同策略對(duì)系統(tǒng)發(fā)展的影響作用。本文在建立模型時(shí)為了簡(jiǎn)化非關(guān)鍵因素的影響，降低模型的復(fù)雜程度，對(duì)模型做出如下假設(shè)：

　?。?）主要研究城市內(nèi)部交通的溫室氣體與污染排放，城市外部交通（鐵路、水運(yùn)、航空等）不在研究范圍內(nèi)。

　?。?）納入財(cái)政補(bǔ)貼范圍的新能源汽車包括：純電動(dòng)汽車（BEV）、插電式混合動(dòng)力汽車（PHEV）和燃料電池汽車（FCEV），由于燃料電池汽車的技術(shù)尚未成熟，短時(shí)間內(nèi)難以形成規(guī)模，因此，模型中的新能源汽車類型只考慮純電動(dòng)汽車和插電式混合動(dòng)力汽車。

　?。?）在計(jì)算燃油汽車排放時(shí)，不計(jì)算燃料開采、生產(chǎn)、運(yùn)輸階段產(chǎn)生的排放，僅計(jì)算使用階段的燃燒排放；在計(jì)算電動(dòng)汽車的排放時(shí)，將電力生產(chǎn)的碳排放計(jì)算在內(nèi)。

　?。?）目前我國(guó)的火力發(fā)電量占比超過70%，有關(guān)研究表明短期內(nèi)我國(guó)以煤炭發(fā)電為主的現(xiàn)象仍將持續(xù)[19]，因此，假設(shè)2030年前仍以火力發(fā)電為主。本文基于情景分析法設(shè)定不同的交通減排策略情景，選取交通需求管理策略（TDM）、新能源汽車推廣策略（PEV）、公交優(yōu)先策略（DPT）、交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)策略（TIC）和技術(shù)發(fā)展策略（DT）5類策略作為哈爾濱市可以采取的減排治理手段，并設(shè)置每類策略的具體方案，如表4所示。

　　4結(jié)論

　　本文對(duì)城市交通能耗與排放系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)的剖析與子系統(tǒng)劃分，將不同種類的交通能源消耗考慮在內(nèi)，利用系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方法建立碳達(dá)峰目標(biāo)下的城市交通運(yùn)輸減排治理決策模型，以哈爾濱市為案例進(jìn)行策略仿真分析，考察了交通需求管理策略、新能源汽車推廣策略、公交優(yōu)先策略、交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)策略和技術(shù)發(fā)展策略的實(shí)施效果，研究了單一減排治理策略和組合策略情景下城市交通二氧化碳排放和污染物排放的變化趨勢(shì)，得出如下結(jié)論：

　　(1)2022—2030年哈爾濱市實(shí)施交通需求管理、新能源汽車推廣策略、公交優(yōu)先策略、交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)策略和技術(shù)發(fā)展策略5種減排策略實(shí)施帶來(lái)的累積二氧化碳減排量分別為：2065萬(wàn)t、720萬(wàn)t、610萬(wàn)t、330萬(wàn)t和2100萬(wàn)t。從長(zhǎng)期來(lái)看，交通需求管理策略能夠取得最優(yōu)的減排效果，而交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)策略的效果是有限的。發(fā)展技術(shù)策略情景下短期內(nèi)城市交通碳排放總量下降顯著，但是會(huì)使燃油汽車的使用成本降低，從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看會(huì)促進(jìn)燃油汽車的使用，仍會(huì)使交通碳排放呈增長(zhǎng)趨勢(shì)。

　　(2)根據(jù)仿真結(jié)果，采用單一的策略工具后城市交通碳排放總量仍會(huì)逐年增長(zhǎng)，實(shí)現(xiàn)交通碳達(dá)峰目標(biāo)需要綜合實(shí)施多種策略。交通需求管理和推廣新能源汽車是實(shí)現(xiàn)城市交通碳達(dá)峰的關(guān)鍵舉措，2022—2030年哈爾濱市采用包含交通需求管理和推廣新能源汽車策略的3種策略組合方案均能夠使2030年前城市交通CO2和污染物排放達(dá)到峰值，其中CO2排放峰值分別為：1571萬(wàn)t、1437萬(wàn)t和1369萬(wàn)t，相較基準(zhǔn)情景下的累積減排率分別為：22.6%、31.1%和33.2%。

　　(3)推進(jìn)城市交通碳達(dá)峰需要科學(xué)施策，首先，應(yīng)將交通需求管理策略作為最優(yōu)先實(shí)施的調(diào)控策略，從行政法規(guī)、經(jīng)濟(jì)杠桿等多個(gè)方面綜合施策，限制燃油私家車增長(zhǎng)和出行。其次，在實(shí)施新能源汽車推廣策略時(shí)，應(yīng)繼續(xù)提高新能源汽車補(bǔ)貼，率先在共享出行、公共交通和貨運(yùn)物流領(lǐng)域推廣純電動(dòng)汽車，并制定燃油汽車更新計(jì)劃，不斷提高純電動(dòng)汽車在各個(gè)領(lǐng)域的運(yùn)營(yíng)比重。最后，在發(fā)展技術(shù)方面，現(xiàn)階段減排技術(shù)的研發(fā)應(yīng)著眼于提高燃料質(zhì)量，降低燃料的排放系數(shù)，當(dāng)新能源汽車市場(chǎng)走向成熟時(shí)，應(yīng)大力發(fā)展清潔車輛技術(shù)，降低新能源汽車的百公里能耗，同時(shí)，應(yīng)盡早制定更加嚴(yán)格的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，并建立對(duì)車輛和能源生產(chǎn)商發(fā)展新技術(shù)的激勵(lì)機(jī)制。

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