浅析城市轨道交通客流因素对碳排放强度的影响_顾亮.pdf

31城市轨道交通，2023 年第 6 期Smart and Green Urban Rail绿智城轨文：顾亮丨中国城市轨道交通协会浅析城市轨道交通客流因素对碳排放强度的影响城市轨道交通是现代综合交通运输体系的重要组成部分，是城市公共交通的骨干，以“绿色低碳”为行动目标是贯彻落实国家政策、向绿色城市轨道交通转型的关键举措。本文引入“城市轨道交通碳排放因子”概念，提出客运碳排放的计算方法，展示了计算示例；列出影响城市轨道交通客流的因素、前景看好的吸引客流方式；建议在大数据条件下建立行业关键数据索引。据交通运输部交通运输行业 发 展 统 计 公 报 信 息，2019至 2021 年度城轨交通客运量在全国城市客运量的占比分别达到18.67%、20.2%、23.9%，呈 逐年上升趋势。城轨交通包含多种制式，具有系统集成度高、安全系数高、运输效率高、对环境污染低等共性，是建设数字交通、绿色交通，构成现代综合交通运输体系的重要组成部分。一、政策背景2021 年 10 月，国务院印发2030 年前碳达峰行动方案，主要目标包括：“十四五”末单位国内生产总值二氧化碳排放量比 2020 年下降 18%，“十五五”末单位国内生产总值二氧化碳排放量比 2005 年下降 65%以上。重点任务是在经济社会发展过程和各方面实施“碳达峰十大行动”，其中第五项是“交通运输绿色低碳行动”，其主要目标是：到 2030 年，营运交通工具单位换算周转量碳排放强度比2020 年下降 9.5%左右，城区常住人口 100 万以上的城市绿色出行比例不低于 70%。在政策保障方面，建立统一规范的碳排放统计核算体系；在组织实施方面，建立以碳强度控制为主，碳排放量控制为辅的制度。为贯彻落实国家政策，2022年 8 月，中国城市轨道交通协会印发了中国城市轨道交通绿色城轨发展行动方案。行业主要目标分三步实现：2025 年，城轨交通绿色转型初见成效，初步建立绿色低碳发展体系；2030 年，城轨交通绿色转型取得显著成效，基本建成绿色低碳发展体系，碳排放强度值持续下降，碳排放总量经平台期稳中有降，绿色城轨初步建成；2060年，全面完成城轨交通绿色转型，全面建成绿色低碳发展体系，全行业实现碳中和，高水平建成“近零排放”的绿色城轨。行业重点任务是将双碳与绿色城轨发展目标贯穿于城轨交通行业全生产链、全生命周期的各个方面，实施“绿色城轨发展六大行动”。其中第三项“出行占比提升行动”是：2025 年，城轨交通在公共交通的出行占比较 2020 年提升 15%以上；2030 年，城轨交通在公共交通的出行占比达到 50%以上。在保障措施方面，协会组织编制全国城轨交通行业碳排放统计分析报告，组织制定中国绿色城轨标准体系，并推进建设城轨交通能耗管理平台。二、碳排放强度是衡量碳达峰的关键指标之一碳排放强度是指单位产量或产值的二氧化碳排放量，用来衡量单位量与碳排放量之间的关系。在城轨交通领域，单位量是客运周转量。（一）城轨交通客运碳排放因子城轨交通作为城市公共交通系统的骨干，为居民提供了便捷高效的绿色出行方式。绿色出行是指采用城轨交通、公共汽（电）车、自行车和步行等对环境污染较小的出行方式。近年来，内地城轨交通蓬勃指标2016年度2017年度2018年度2019年度2020年度2021年度2022年度运营线路长度（公里）4152.85032.75761.46736.27969.79206.810287.45同比增长（%）21.19%14.48%16.92%18.31%15.52%11.74%客运量（万人次）1609836.71848081.42107163.72370673.91759250.52369469.81930155.67同比增长（%）14.80%14.02%12.51%-25.79%34.69%-18.54%客运周转量（万人次公里）13285276.3 15136258.3 17607829.4 20031220.7 14864479.4 19817971.4 15843749.46同比增长（%）13.93%16.33%13.76%-25.79%33.32%-20.05%表1 内地城市轨道交通2016至2022年度运营线路长度、客运量、客运周转量DOI:10.14052/ki.china.metros.2023.06.00432Smart and Green Urban Rail绿智城轨城市轨道交通，2023 年第 6 期发展，已极具规模，从运营线路长度、客运量、客运周转量这三项关键指标可以体现。源于中国城市轨道交通协会 2016 至 2022年度城市轨道交通统计和分析报告55 座城市 308 条城轨交通运营线路的数据（未包含港澳台数据）如表 1 所示。上 述 数 据 表 明，6 年 间，运营线路长度增长约 148%，年均 增 长 约 16%；客 运 量 增 长 约20%，年均增长约 5%；客运周转量增长约 19%，年均增长约 5%。鉴于 2020 至 2022 年度受到新冠疫情的冲击影响，客运量明显缩水、数据变形，若只计算 2016至 2019 年度的数据，3 年间，客运量年均增长约 14%，客运周转量年均增长约 15%。由数据可见，在乘客平均运输距离变化不大的前提下，客运量与客运周转量呈正相关。另据 2022 年度城市轨道交通统计和分析报告信息：该年度，44 座城市的城轨交通总电能耗 22791776.94 兆瓦时，同比增长约 6.89%；其中牵引能耗约占 49.65%；平均每人次公里总电能耗 0.144 千瓦时。碳排放因子是指某种耗能过程排放二氧化碳的系数。生态环境部于 2023 年 2 月关于做好2023 至 2025 年发电行业企业温室气体排放报告管理有关工作的通知中发布：2022 年“年度全国电网平均排放因子”是 0.5703吨二氧化碳/兆瓦时，较 2021 年度值下降了 0.0107 吨二氧化碳/兆瓦时、约 1.8%。基 于 上 述 数 据 计 算 得 知：2022 年度 44 座城市的城轨交通碳排放总量约为 1299.82 万吨二氧化碳，每万人次公里碳排放量约为0.82 吨二氧化碳。计算方法为：从客运角度描述碳排放强度，这里的“年度每万人次公里碳排放量”可视为“年度城市轨道交通客运碳排放因子”。有了“年度城市轨道交通客运碳排放因子”，城轨交通客运就有了统一的计算碳排放的系数。目前已投入运营的线路，无论车站或车辆，电能以电网供电为主的，均可采用此计算方法。只有很少的测试线路使用氢能源或混合能源车辆，行业用电能以电网供电为主的情况暂不会改变。后期可以根据具体发展情况，继续完善计算方法、提高结果准确度。已有内地城市明确提出将探索利用轨道交通非高峰时段开展物流配送运营。将客运、货运的相关数据分别计算得到碳排放强度和排放量，对碳排放强度分期比对、采取相宜的管控措施，将碳排放量相加之后可得到当期完整的“城市轨道交通碳排放量”。（二）城轨交通客运碳排放计算示例以 C 市为例展示城轨交通客运碳排放量计算方法。C 市属于超大型城市，2022 年末，常住人口约 2200 万人，其中约 1500 万人的年龄介于 15 至 59 岁之间，约占 68%；六环内常住人口占全市常住人口的约 78%，六环内就业岗位占全市总量的约 80%；年度生产总值约 3.7 万亿元人民币，人均约 16.8 万元；工作日出行总量约 3600 万人次；机动车保有量约 657 万辆；拥有包含 4 种线路制式的 21 条城轨交通运营线路，运营线路长度 868.37 公里，其中地铁系统的运营线路长度占比约 83.15%，市域快速轨道系统的运营线路长度占比约 13.28%，二者共占约 96.43%；年度客运量 226298.22 万人次，客运周转量 2167756.87 万人次公里。该市三项关键指标各年度的数据如表 2所示。上述数据表明，6 年间，运营线路长度增长约 34%，年均增长约 5%；客运量增长约-38%，年均增长约-4%；客运周转量增长约-32%，年均增长约-3%。只取 2016 至 2019 年度的数据计算，3 年间，客运量年均增长约2.7%，客运周转量年均增长约3.4%。参考上述数据，以 2025 年（“十四五”末）、2030年（“十五五”末）、2035 年（“十六五”末）为时间节点，计算 C 市城轨交通客运碳排放。指标2016年度2017年度2018年度2019年度2020年度2021年度2022年度运营线路长度（公里）650.4685.1713771.8799.1856.2868.37同比增长（%）5.34%4.07%8.25%3.54%7.15%1.42%客运量（万人次）365929.2377790.6384841.7396235.1229398.4306782.4226298.22同比增长（%）3.24%1.87%2.96%-42.11%33.73%-26.23%客运周转量（万人次公里）3171069.13302453.93357614.53506169.72116377.72837797.82167756.87同比增长（%）4.14%1.67%4.42%-39.64%34.09%-23.61%表2 C市城市轨道交通2016至2022年度运营线路长度、客运量、客运周转量33城市轨道交通，2023 年第 6 期Smart and Green Urban Rail绿智城轨C 市城轨交通线网规模持续发展，设能耗年均增长 4.3%。发电侧包括火电、核电、水电、风电、光伏等。随着能源生产结构的转变，清洁能源占比上升，电网排放因子的值会持续平缓下降。设“年度全国电网平均排放因子”年均增幅-1.8%。预测数据如表 3 所示。如表中数据所示，预测 C 市2035 年度城轨交通客运碳排放总量约为 171.27 万吨，从客运角度描述碳排放强度为每万人次公里约 0.51 吨二氧化碳。为实现“2030 年碳排放强度值持续下降，碳排放总量稳中有降”的目标，在线网规模不断发展、总能耗持续上升的客观条件下，应在绿色装备应用、绿色能源替代、绿色出行占比提升等方面多策并举发力。综合交通体系是否完善、城市规划与城轨交通线网规划是否科学适宜等因素不同程度地影响客流，也会影响客运周转量、碳排放强度。在平均车公里能耗变化不大的情况下，吸引客流提升客运量，即可降低碳排放强度。在保证运行安全、兼顾乘客舒适体验的前提下，预测客流的同时针对各项影响因素制定解决方案并实施，诱导更多居民搭乘城轨交通，采取提升客运能力的措施，是满足居民出行需求、提升绿色出行占比的实践途径。三、影响城轨交通客流的因素（一）易预测因素影响城轨交通客流的易预测因素主要包括：城市规模和经济体量、城轨交通的线路线网规划、居民出行方式的选择、人口老龄化程度等。每座城市有其政经定位，城市中的常住人口规模、住宅及工作场所分布、人均收入水平可预测。城轨交通的建设项目从立项、可行性研究、详细设计、施工建设，到投入运营、多线成网，整个过程需要花费若干年，可以比较准确预测具体城市目标年度的客运能力。在城轨交通已经成网的超大型城市、特大型城市，居民的机动车保有数量在增长。受限牌限行措施影响，以及居民新购机动车中纯电动车的比例上升，居民驾驶私家车出行对包括轨道交通在内的综合交通体系的客流影响、对碳排放的影响究竟如何，需要组织专项调研分析。人口老龄化已对经济社会的方方面面产生越来越大的影响。国家卫生健康委在 2022 年 9 月公布测算信息：预计“十四五”末，60 岁及以上老年人将突破 3 亿，占总人口 20%以上，社会进入中度老龄化阶段；“十六五”末，老年人突破 4 亿，占总人口 30%以上，进入重度老龄化阶段。客观上，人口老龄化程度越重，对搭乘地铁系统的客流影响越大，而地铁系统当前的线网规模在城轨交通中占比约八成。（二）不确定因素影响城轨交通客流的不确定因素主要包括：技术进步带来的转变、突发的公共卫生事件、公共交通为导向的建设发展、居民绿色出行意识的培养等。城轨交通装备的发展、关键技术的研发不会在一朝一