綠色未來!交通運輸行業(yè)如何綠色低碳發(fā)展?

引言

交通運輸行業(yè)是社會經(jīng)濟發(fā)展的重要支撐,行業(yè)能耗與碳排放會隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展而持續(xù)增加,面臨著較大的碳減排壓力。
中大咨詢通過對交通運輸行業(yè)的碳排放現(xiàn)狀、減排難點進行分析,認為我國交通運輸行業(yè)未來將向運輸結(jié)構(gòu)低碳化、能源消耗清潔化、政策體系完善優(yōu)化的方向發(fā)展。

交通運輸行業(yè)面臨巨大的碳排放壓力

交通運輸行業(yè)碳排放增長空間大

近年來我國交通運輸行業(yè)的增加值與碳排放同步增加(圖1),較1990年均產(chǎn)生了大幅度的增長,碳排放占比達9%,是我國碳排放的主要來源之一,交通運輸行業(yè)已經(jīng)成為重點關(guān)注的碳減排行業(yè)。

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橫向來看,我國交通運輸行業(yè)的碳排放占比相比其他主要經(jīng)濟體較低,但是未來隨著城鎮(zhèn)化與經(jīng)濟水平的進一步提升,交通運輸行業(yè)的碳排放及占比將會進一步提升,具有較大的上行壓力。2019年我國交通運輸行業(yè)碳排放占比為9.17%(圖2),顯著低于全球平均水平與發(fā)達國家水平。從人均水平來看,2019年我國人均交通運輸行業(yè)碳排放量同樣遠低于發(fā)達國家(圖3)。

城鎮(zhèn)化率、人均GDP是交通運輸行業(yè)碳排放的主要影響因素,兩者的提升會帶動交通機動化水平、服務需求量的增加,提高能源消耗,導致碳排放量持續(xù)增加、占比提高。我國城鎮(zhèn)化率、人均GDP,與發(fā)達國家間仍存在較大差距(圖3),未來隨著城鎮(zhèn)化率的提升和經(jīng)濟水平的提高,我國交通運輸行業(yè)碳排放將會進一步增加,具有較大的減排壓力。

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交通運輸行業(yè)減排難

??1. 不斷增加的化石能源消耗使交通運輸行業(yè)碳排放增加

交通運輸行業(yè)屬于能源高度依賴型的行業(yè),其快速發(fā)展將會不可避免地帶來大量的能源消耗。2019年,我國交通運輸行業(yè)的能源消耗達到了13.66EJ,占比約16%(圖4),產(chǎn)生了大量的能源消耗。與此同時,在交通運輸行業(yè)的終端能源消耗中,汽油、柴油、煤油等化石能源占比極高(圖5),導致交通運輸行業(yè)產(chǎn)生了大量的碳排放。

與其他主要經(jīng)濟體相比,我國交通運輸行業(yè)的能源消耗占預計仍將進一步提升。美國、日本、歐盟在碳達峰時交通運輸行業(yè)能源消耗占比均超過了20%,而我國占比僅為15.53%,隨著經(jīng)濟的發(fā)展,我國交通運輸行業(yè)未來的能源消耗將繼續(xù)增長。因此,在能源消耗總量持續(xù)增長的預期下,調(diào)整能源結(jié)構(gòu)是交通運輸行業(yè)碳減排的重要抓手。

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??2. 運輸方式以高耗能的公路為主

目前我國交通運輸行業(yè)以高耗能的公路運輸為主,公路相對較低的能效導致交通運輸行業(yè)產(chǎn)生了大量的碳排放。

交通運輸行業(yè)主要有四種運輸方式,分別為公路、鐵路、水路以及航空。目前我國公路運輸在客運量和貨運量中的占比分別達到了71%和74%(圖6、圖7),客運和貨運均依賴于公路運輸系統(tǒng),與此同時,公路運輸?shù)哪茉聪恼急冗_到了75%(圖8),導致公路的碳排放占整個交通運輸系統(tǒng)的74%(圖9),是交通運輸行業(yè)最主要的碳排放來源。

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交通運輸業(yè)實現(xiàn)雙碳的主要路徑

發(fā)展多式聯(lián)運,降低公路運輸占比

交通運輸結(jié)構(gòu)以高碳排放的公路為主,推動多式聯(lián)運高質(zhì)量發(fā)展,加速鐵路水路對公路的替代,是交通運輸?shù)吞及l(fā)展的重要路徑。

一方面,鐵路與航道里程的增長為多式聯(lián)運的發(fā)展、調(diào)整運輸結(jié)構(gòu)提供基礎(chǔ)。在《新時代交通強國鐵路先行規(guī)劃綱要》目標的規(guī)劃下,到2035年,我國鐵路營業(yè)里程將達到20萬公里,其中高鐵達7萬公里(圖10)。與此同時,水路運輸中,到2035年,我國高等級航道里程將達到2.5萬公里(圖14)。不斷增長的鐵路營業(yè)里程與航道里程提高了我國鐵路水路運輸能力,增強對公路、航空的替代,助力多式聯(lián)運發(fā)展。

另一方面,我國在政策方面也在進一步推動多式聯(lián)運的發(fā)展。2021年以來,《關(guān)于組織開展第四批多式聯(lián)運示范工程申報工作的通知》、《綠色交通“十四五”發(fā)展規(guī)劃》與《推進多式聯(lián)運發(fā)展優(yōu)化調(diào)整運輸結(jié)構(gòu)行動方案(2021—2025年)》均要求“發(fā)展多式聯(lián)運、優(yōu)化調(diào)整運輸結(jié)構(gòu)”。

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持續(xù)優(yōu)化公共交通體系,綠色出行助力碳減排

城市是碳排放的主要來源,城市交通運輸又是城市碳排放的主要來源之一。提高公共交通出行占比、優(yōu)化公共交通體系以及推動綠色出行能夠有效助力交通運輸碳減排。

提高公共交通出行占比、減少私家車出行是公共交通體系助力交通運輸行業(yè)碳減排的重要方向。過量的私家車出行會導致城市交通擁堵,產(chǎn)生效率低下、能源浪費的問題。優(yōu)化交通出行方式,減少私家車出行,推進綠色公共交通出行,解決交通擁堵,才能有效推動城市交通運輸?shù)吞及l(fā)展。

應用新能源交通工具、利用數(shù)字化技術(shù)兩方面共同優(yōu)化公共交通體系。在提高新能源交通工具占比方面,公共交通體系進行持續(xù)升級換代,公共汽電車中純電動車大幅上漲(圖12)。預計到2025年,城市新能源公交車輛占比將達到72%(圖13)。同時,在人口密度高、交通需求大的城市發(fā)展軌道交通有助于減少城市居民對個人燃油車的使用,預計到2025年,城市軌道交通運營線路總長度將會達到1萬公里左右(圖14)。在利用數(shù)字化技術(shù)方面,可以搭建公共交通體系的綜合性服務平臺,利用數(shù)字技術(shù)優(yōu)化路網(wǎng)結(jié)構(gòu)、改善運輸線路,使公共交通體系更便捷、高效,降低空駛率、空載率、空置率。

在政策端,《完整準確全面貫徹新發(fā)展理念做好碳達峰碳中和工作的意見》、《綠色交通“十四五”發(fā)展規(guī)劃》均要求加快推進城市公交、出租、物流配送等領(lǐng)域新能源汽車推廣應用。在政策的推動下,公共交通體系的優(yōu)化會進一步引導居民綠色出行。

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提升新能源滲透率,減少燃油使用量

公路客運、公路貨運、鐵路、水路、航空需要逐漸轉(zhuǎn)變能源類型,提高新能源的應用,降低傳統(tǒng)化石能源的使用。

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??1. 公路客運:新能源交通工具滲透率持續(xù)提升

在公路客運中,應用新能源交通工具是促使能源消耗清潔化、推動節(jié)能降碳的主要途徑,是未來公路客運發(fā)展的主要方向。新能源汽車的生命周期碳排放與單位行駛里程碳排放均低于傳統(tǒng)汽油車和柴油車(圖16、圖17),具有良好的減排能力。

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我國逐步完善政策來提高公路客運的新能源滲透率。第一,設(shè)置補貼退坡機制,激發(fā)新能源汽車市場活力;第二,出臺《新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2021—2035年)》,從技術(shù)升級、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)等方面做出相應發(fā)展規(guī)劃,并要求“新能源汽車新車銷售量達到汽車新車銷售總量的20%左右”。此外,《2030年前碳達峰行動方案》要求“大力推廣新能源汽車,降低傳統(tǒng)燃油汽車在新車產(chǎn)銷和汽車保有量中的占比”。在政策體系不斷完善下,公路客運將加速實現(xiàn)能源消耗清潔化。

在提高公路客運新能源滲透率的基礎(chǔ)上,通過技術(shù)升級推動新能源交通工具應用成本降低、完善基礎(chǔ)設(shè)施保障新能源交通工具使用,是能源消耗清潔化的重要方向。

在技術(shù)升級方面,技術(shù)進步使新能源交通工具的生產(chǎn)成本于應用成本逐步降低,為公路客運滲透率的提高提供動力。但是目前在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、混合動力發(fā)展水平、汽車輕量化、動力電池能量密度、循環(huán)壽命等方面存在不足,未來需要從動力電池、燃料電池、加氫與充電系統(tǒng)等方面進行創(chuàng)新,持續(xù)推動新能源汽車應用成本的降低(圖18)。

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在基礎(chǔ)設(shè)施方面,目前充電樁、加氫站、加氣站等基礎(chǔ)設(shè)施已經(jīng)取得了一定成效,未來更會進一步快速增長(圖19,圖20,圖21),未來基礎(chǔ)設(shè)施將會持續(xù)完善,進而助力新能源交通工具的使用,實現(xiàn)公路客運的節(jié)能降碳。與此同時,《國務院關(guān)于加快建立健全綠色低碳循環(huán)發(fā)展經(jīng)濟體系的指導意見》要求推動充換電網(wǎng)絡建設(shè)、提高氫燃料制儲運經(jīng)濟性、推進加氫基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè),從政策端為公路客運新能源交通工具的應用提供保障。

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●??2. 公路貨運:短期內(nèi)以天然氣為過渡燃料,長期將以氫燃料為替代燃料

在公路貨運的碳排放構(gòu)成中,中型卡車與重型卡車的碳排放之和占比達62%[2],是公路貨運節(jié)能降碳的重點關(guān)注對象。

中型卡車與重型卡車在運輸活動中對運營效率的要求較高,更加重視能源的持久性、穩(wěn)定性與燃料加注便捷性。在眾多替代燃料中,天然氣具有碳排放較少、基礎(chǔ)設(shè)施相對完善的優(yōu)點,而且技術(shù)相對成熟,滿足貨運需求,是較為合適的過渡燃料;生物燃料則在一定程度上受限于產(chǎn)能,還未得到大規(guī)模應用,未來的供給也將會受到一定限制。以目前的技術(shù)來看,以天然氣為能源的貨車是近期內(nèi)最易實現(xiàn)、最具經(jīng)濟性的新能源公路貨運交通工具(表1)。燃料電池汽車(如氫燃料電池汽車)具有零碳排放的優(yōu)點,續(xù)航里程與燃料加注時間與柴油相似,唯一的缺點是制造成本高,短期內(nèi)難以大量應用。因此,短期內(nèi)需要以天然氣貨車為過渡,長期來看,氫能源貨車成本下降后將成為公路貨運低碳化的重要手段。

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??3. 鐵路:持續(xù)提升電氣化水平

鐵路交通一直是建設(shè)重點,未來鐵路交通將持續(xù)延長電氣化里程,提高整體電化率。

截至2020年底,我國鐵路電氣化里程達10.6萬公里、鐵路電化率達73%(圖22)。按照近十年電氣化里程的增速,預計到2025年鐵路電氣化里程將達到16.9萬公里左右、鐵路電化率將達88%左右,鐵路電化率會持續(xù)提高。此外,高鐵的營業(yè)里程也將持續(xù)增長,預計2035年高鐵營業(yè)里程將達到7萬公里,占比提升至35%(圖23)。高速鐵路提高鐵路運輸效率的同時,會進一步分流公路與航空的需求,持續(xù)優(yōu)化交通運輸結(jié)構(gòu)。在政策端,2020年出臺的《新時代交通強國鐵路先行規(guī)劃綱要》要求建成現(xiàn)代化鐵路網(wǎng),不斷提高綠色鐵路承運比重,會進一步加強鐵路的電氣化、提高高鐵占比,促進運輸結(jié)構(gòu)深度調(diào)整,降低社會物流成本。

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??4. 水路:逐步推動天然氣、氫能、氨能等新能源對燃油的替代使用

水路交通運輸具有運輸周期長的特點,要求運輸工具使用更高密度的燃料來提高運輸效率、增加經(jīng)濟效益。在現(xiàn)有的新能源體系下,天然氣、氫能、氨能是符合水路交通要求的低碳能源,以三種能源為動力的船舶各有特點(圖24)。受限于碳減排效果較差,天然氣動力船舶會被視為過渡階段的應用,未來隨著氫動力與氨動力船舶技術(shù)成熟、成本降低,兩者的應用將持續(xù)擴大。政策將不斷推進水路運輸新能源滲透率的提高。《內(nèi)河航運發(fā)展綱要》、《綜合運輸服務“十四五”發(fā)展規(guī)劃》要求推動新能源和清潔能源船舶在運輸服務領(lǐng)域應用,加快充換電、加氫等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。

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??5. 航空:逐步探索適用于航空領(lǐng)域的清潔動力系統(tǒng)

航空運輸距離長、速度快,對新能源的應用提出了較大的挑戰(zhàn),目前航空交通主要有純電動電池、氫燃料電池、氫噴氣發(fā)動機、可持續(xù)燃料等四種替代燃料,各類新能源動力飛機各有優(yōu)缺點(表2)。短期內(nèi)可以使用可持續(xù)燃料進行過渡,遠期需要加強氫動力飛機的研發(fā),并對低碳動力與電力推進技術(shù)進行研發(fā)。2018年民航局出臺了《新時代民航強國建設(shè)行動綱要》,要求“構(gòu)建符合市場規(guī)則的航油供應體系,提高航油服務效率和質(zhì)量,積極推進航空清潔替代燃料開發(fā)應用;實現(xiàn)機場污染物‘零排放’、‘碳中和’”,推動新能源在航空領(lǐng)域滲透率的提升。

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加強政策引導,推動交通運輸行業(yè)降碳

交通運輸行業(yè)的節(jié)能降碳、綠色發(fā)展離不開政策的支持,未來需要利用行政手段、財政手段、碳交易與綠色金融來推進交通運輸行業(yè)低碳發(fā)展。

在行政手段方面,提高燃油交通工具能耗標準。持續(xù)逐步提高傳統(tǒng)燃油車、內(nèi)燃機火車、燃油船舶、燃油飛機的能耗標準,在新能源滲透率較低時期盡量減少傳統(tǒng)燃料對環(huán)境的破壞。目前乘用車的燃料消耗限值已降低至4L/100km(圖25)。

在財政手段方面,第一,需要完善新能源交通工具研發(fā)與應用補貼制度。利用財政補貼、研發(fā)獎勵、科研項目支持等方式來為新能源交通工具的研發(fā)提供財政補助,同時對新能源交通工具的購買應用實行補貼退坡機制激發(fā)市場活力。第二,善用環(huán)境稅懲罰機制。現(xiàn)行環(huán)境稅中包含了氮氧化物、氟化物,對溫室氣體排放進行了小幅度限制,未來需要在合適的時機對現(xiàn)行環(huán)境稅進行拓展,更直接地針對溫室氣體排放征稅,利用懲罰機制提高碳排放成本。

在碳交易與綠色金融方面,第一,盡快將航空納入碳交易范圍。航空碳排放增長速度高于其他交通子行業(yè),未來需要對航空企業(yè)設(shè)置合理的碳排放配額,利用市場化機制促進航空綠色低碳發(fā)展。第二,提高綠色金融對綠色交通發(fā)展的支持。交通已經(jīng)是綠色信貸與綠色債券的主要投資方向,但是仍需要較大的資金支持(約37.4萬億元),未來需要進一步提高綠色金融的支持。

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考文獻:

[1]?交通運輸部等十八個部門關(guān)于進一步鼓勵開展多式聯(lián)運工作的通知.? https://xxgk.mot.gov.cn/2020/jigou/ysfws/202006/t20200623_3315343.html

[2]?Shell. Decarbonising Road Freight: Getting into Gear. 2021

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