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(wèn)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(guò)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(guò)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。中共中央和國(guó)務(wù)院印發(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)中央經(jīng)濟(jì)工作會(huì)議中提出落實(shí)2030年應(yīng)對(duì)氣候變化國(guó)家自主貢獻(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)。

　　城市交通論文： 軌道交通裝備制造業(yè)區(qū)域產(chǎn)業(yè)集聚發(fā)展研究

　　因此，如何通過(guò)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(wèn)題。國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)城市交通可持續(xù)問(wèn)題及減排治理策略進(jìn)行了廣泛研究。PARRY等[3]運(yùn)用福利經(jīng)濟(jì)理論研究公共交通補(bǔ)貼對(duì)城市交通減排的有效性。POOJA等[4]從社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境3個(gè)角度進(jìn)行分析，提出發(fā)展公共交通，減少高能耗車輛的使用等實(shí)現(xiàn)城市交通可持續(xù)發(fā)展的對(duì)策。

　　HICKMAN等[5]建立城市交通碳排放仿真模型，模擬采用低排放車輛、替代燃料、定價(jià)制度、公共交通等政策的效用，并認(rèn)為實(shí)現(xiàn)減排目標(biāo)需要在廣泛的政策機(jī)制中采取更有效的行動(dòng)。LI等[6]從人、車、路、交通基礎(chǔ)設(shè)施和交通環(huán)境5個(gè)方面提取了衡量低碳交通對(duì)城市交通生態(tài)環(huán)境貢獻(xiàn)的主要指標(biāo)。CHATZIIOANNOU等[7]揭示了交通負(fù)外部性之間的相互關(guān)系，評(píng)估可持續(xù)交通策略對(duì)社會(huì)產(chǎn)生的共同利益。ARIOLI等[8]的研究表明實(shí)現(xiàn)低碳交通目標(biāo)需要在出行方式、技術(shù)和燃料方面作出巨大改變，并需要加大當(dāng)前的政策實(shí)施力度。國(guó)內(nèi)的研究中，王波等[9]通過(guò)自下而上的計(jì)算方法核算廣州市交通領(lǐng)域的碳排放清單，并探討了廣州市交通領(lǐng)域碳達(dá)峰的實(shí)現(xiàn)路徑。

　　高怡[10]基于LEAP模型建立城市交通碳排放測(cè)算模型，運(yùn)用情景分析法設(shè)定不同的政策集合，分析不同情景下城市交通碳排放總量的變化。陳銘等[11]以蘇州市為例，提出提高車輛能源使用效率，發(fā)展公共交通，推進(jìn)低碳物流技術(shù)等可持續(xù)發(fā)展策略。趙繼敏[12]提出城市交通碳減排的激勵(lì)機(jī)制與實(shí)現(xiàn)途徑，包括發(fā)展TOD模式，推進(jìn)節(jié)能減排技術(shù)應(yīng)用以及培育低碳出行文化。

　　制定城市交通碳達(dá)峰策略的關(guān)鍵在于如何有效量化不同減排治理政策的效用。城市交通運(yùn)輸系統(tǒng)是一個(gè)非線性的復(fù)雜系統(tǒng)，城市交通碳排放受到多種因素的影響，交通減排政策的應(yīng)用能否獲得相應(yīng)或更高的效果尚不確定，因此，需要從系統(tǒng)的角度思考并解決交通碳達(dá)峰問(wèn)題。系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)是一種模擬系統(tǒng)動(dòng)態(tài)行為的仿真方法，WELLAR[13]認(rèn)為系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方法(SystemDynamics，SD)能夠有效評(píng)估城市交通可持續(xù)發(fā)展政策。張毅等[14]、高妍南等[15]分別運(yùn)用系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方法建模分析城市交通可持續(xù)問(wèn)題。WEN等[16]、王繼峰等[17]分別建立城市交通系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型，分析不同交通治理政策對(duì)城市交通發(fā)展的影響作用。

　　城市交通能耗與排放系統(tǒng)包含人口、經(jīng)濟(jì)、交通、能源等眾多子系統(tǒng)，具備了復(fù)雜系統(tǒng)所具備的一切特征，并且城市交通在日益發(fā)展和變化，城市交通低碳化與可持續(xù)發(fā)展是一個(gè)長(zhǎng)期問(wèn)題，系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)在處理這類高階非線性的復(fù)雜系統(tǒng)和長(zhǎng)期性問(wèn)題時(shí)有著顯著優(yōu)勢(shì)。除此之外，系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)能夠適用于宏觀管理政策的仿真，具有定性和定量分析相結(jié)合的特點(diǎn)，因此，本文在既有研究基礎(chǔ)之上，深入剖析城市交通能耗與排放系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，利用系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方法建立碳達(dá)峰下城市交通運(yùn)輸減排治理的決策模型，以哈爾濱市為例標(biāo)定模型參數(shù)，仿真模擬各類交通減排策略產(chǎn)生的實(shí)際效果，并研究如何通過(guò)不同的策略組合實(shí)現(xiàn)城市交通碳達(dá)峰目標(biāo)，為制定交通碳達(dá)峰政策提供決策依據(jù)。

　　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：(1)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;(3)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。

　　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。

　　1.3系統(tǒng)因果關(guān)系

　　利用因果鏈表示城市交通能耗與排放系統(tǒng)要素間的相關(guān)關(guān)系，得到系統(tǒng)的因果回路圖。人口是城市發(fā)展的重要驅(qū)動(dòng)力，人口的增加會(huì)使城市經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)，同時(shí)也會(huì)導(dǎo)致交通需求的增加。經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)會(huì)使居民的購(gòu)車意愿提高，導(dǎo)致機(jī)動(dòng)車保有量和出行量的增加。然而，城市交通網(wǎng)絡(luò)的供給能力是有限的，城市機(jī)動(dòng)車出行量的增加會(huì)加劇交通供需矛盾，導(dǎo)致交通擁堵，而交通擁堵則會(huì)導(dǎo)致能源消耗的額外增加，進(jìn)而加劇交通排放和污染。從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，交通污染排放的增加會(huì)導(dǎo)致大氣和環(huán)境污染問(wèn)題，進(jìn)而會(huì)對(duì)城市人口和經(jīng)濟(jì)產(chǎn)生負(fù)面影響。

　　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)。

　　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(guò)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)：

　　(1)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)。(2)納入中央財(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。

　　(3)在計(jì)算燃油汽車排放時(shí)，不計(jì)算燃料開(kāi)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)。(4)目前我國(guó)的火力發(fā)電量占比超過(guò)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。

　　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。

　　參考文獻(xiàn)

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　　作者：胡曉偉,2，包家爍1,3，安實(shí)*1,2，唐鵬程3

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