湖北交通运输能源消费和碳减排潜力分析

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摘要：[提要] 随着我国工业化和城镇化不断推进，交通运输部门的能源需求持续增长，成为我国区域温室气体的主要排放源。本文通过构建湖北省交通运输LEAP模型，分别设置基准情景和节能情景，模拟湖北省交通运输部门在2015～2035年能源消费和碳排放情况。结果显示：与

　　[提要] 随着我国工业化和城镇化不断推进，交通运输部门的能源需求持续增长，成为我国区域温室气体的主要排放源。本文通过构建湖北省交通运输LEAP模型，分别设置基准情景和节能情景，模拟湖北省交通运输部门在2015～2035年能源消费和碳排放情况。结果显示：与基准情景相比，节能情景下能源消费量和碳排放量均有所降低，但还是呈现上升趋势。到2035年，节能情景下能源需求总量将达到1，052.5百万吉焦，碳排放达到128.5百万吨二氧化碳当量，较基准情景分别下降16.74%、38.23%。因此，湖北省要不断提升交通工具的清洁化与能效水平，从政策推动、交通结构、技术水平等方面推动形成湖北省低碳高效的综合运输体系。

　　关键词：能源需求;碳排放;交通运输;LEAP模型;情景分析

　　一、引言

　　湖北省是我国“中部崛起”战略的重要省份之一。自“中部崛起”战略实施以来，湖北省经济社会发展速度不断加快，核心竞争力不断提升。但是，能源需求与资源不足之间的矛盾、“高碳”特征明显、产业结构的不合理等一系列问题阻碍着湖北省的进一步发展。随着我国在“中美峰会”上提出2030年二氧化碳达峰、湖北省成为我国首批低碳试点省份之一，以及武汉市加入“C40城市气候领袖群”，湖北省关于如何在保持经济增长的情况下同时削减碳排放的需求将越来越迫切。因此，推动低碳循环发展，建设清洁低碳、安全高效的现代能源体系，实施近零碳排放区的示范工程，建立健全碳排放权的分配制度，实现经济的低碳发展是湖北省重要发展方向。

　　交通运输业作为国民经济的重要部门之一，也是温室气体和大气污染排放的重要来源之一。近年来，交通运输部门的能源消费在不断增加。湖北省作为中国经济板块中心的交汇点，是东西互動、南北对接的必经之地。截至2018年底，湖北省综合交通网总里程达29.55万公里，其中全省公路总里程27.5万公里，全省水路航道总里程8，667公里。2018年，湖北省公路水路客运量、货运量分别达10.12亿人、20.69亿吨，旅客周转量、货物周转量分别突破1，573.77亿人公里、6，951.99亿吨公里，有力地支撑了湖北省的经济社会发展。

　　LEAP模型是瑞典德哥尔摩研究所开发的一款基于情景分析的能源-经济-环境的综合建模平台，目前也已经有多位学者应用LEAP模型对国家和区域的交通运输部门的能源消费和碳排放进行预测研究。Hong S.等人考虑了提高燃油效率、推进绿色汽车、提高公共交通等政策对韩国交通部门进行情景分析，并得出了更加强有力和有效的政策才能实现国家交通部门减少温室气体排放的目标。Pedro L.Castro Verdezoto等人综合考虑厄瓜多尔的最新政治和基础设施计划，对厄瓜多尔的交通运输部门进行预测分析，表明交通运输部门的能源效率政策将减少石油产品消费量。同时，也有很多国内学者采用LEAP模型针对中国交通运输部门的能源消费和碳排放进行研究，LeiLiu和KeWang等人应用LEAP模型估算中国2010年到2050年交通运输行业的二氧化碳和空气污染物的排放情况，表明积极采取政策措施可以减少交通部门二氧化碳和污染物的排放;黄莹、郭洪旭等人应用LEAP模型，通过设置不同的情景模拟广州市交通领域未来的能源消费需求和碳排放，分析城市低碳发展的方向与路径。

　　二、LEAP湖北交通运输模型

　　LEAP(Long Range Energy Alternatives Planning System)模型全名为长期能源可替代规划系统模型，这个模型是由瑞典斯德哥尔摩环境研究所和美国波士顿 Tellus 研究所联合开发的一个能源-环境-经济情景分析模型。主要有五个模块：能源需求模块、能源转化模块、生物资源模块、环境影响评价模块、费用分析模块。本文主要运用能源需求模块，以湖北省交通运输为研究对象，按照客运、货运和城市客运进行部门划分，建立基于 LEAP 模型的湖北省交通运输能源与环境模型，研究范围涵盖整体交通运输体系。同时，从社会发展、政府规划、技术创新等多方面来研究对未来湖北省交通运输能源需求和环境排放的影响。

　　(一)部门层次划分。按照湖北省交通运输方式特征的不同，可将交通运输能源消费行为划分为三个部分：城际客运、城际货运与城市内客运，其中城市内客运主要指城市内部公共运输，主要有道路交通和地铁等方式。从能源角度考虑终端利用层次，便于比较不同技术的能源强度及排放强度，从而从节能环保的角度进行技术选择。

　　(二)模型参数设置。本研究应用 LEAP 模型的终端能源需求模块，根据各部门的活动水平和各种活动所对应的能源强度、能源消费品种和环境排放因子，进行能源需求量和环境排放量计算。

　　1、活动水平。对于交通运输能源消费模型的活动水平选择为交通周转量，交通周转量是在一定时期内，由各种运输工具运送的货物(旅客)数量与其相应运输距离的乘积之总和。

　　2、能源强度。能源强度则是指完成单位客运、货运交通运输周转量所消耗的能源量，可以较好地说明终端利用层次中各种能源技术的能源需求水平。

　　3、排放因子。LEAP 拥有内置的技术和环境数据库(TED)，该数据库包括使用各种能源利用技术和设备消耗各种能源形式所产生的大气污染、水污染以及对人体危害排放的各种数据。本研究中所有的环境排放因子均取自 LEAP 模型 TED中的 IPCC 默认排放因子。

　　(三)交通周转量分析与预测。根据湖北省统计部门的统计对象及范围，本研究所涉及的客运周转量和货运周转量历史数据来自《湖北省统计年鉴》。城市客运方面，由于湖北省统计部门未对城市客运部门的交通周转量进行统计，本研究采取调研、资料查阅和专家咨询等方式，进行相关数据搜集，对交通周转量收集基准期的数据，拟合曲线得出预测期的发展趋势和参考数据。其中，水运在客运周转量上的占比较少，假设在基准情景中水运旅客周转量不变。在《湖北统计年鉴》中，公路运输统计口径在2014年发生变化，数据在前后不可比较，故公路部分不做拟合曲线，仅根据2014年到2016年的数据进行分析，设定其年均增长率为1%。结合已有的2016年的数据，设置铁路、公路和水运货物周转量每2%的速率增长。铁路和航空周转率根据历史数据进行拟合，拟合公式分别为：y=51.501x-102927，y=6.1486x-12263。

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