城市轨道交通碳减排测算——以广州为例.pdf

Open Journal of Transportation Technologies 交通技术交通技术,2023,12(4),348-353 Published Online July 2023 in Hans.https:/www.hanspub.org/journal/ojtt https:/doi.org/10.12677/ojtt.2023.124038 文章引用文章引用:何欣.城市轨道交通碳减排测算J.交通技术,2023,12(4):348-353.DOI:10.12677/ojtt.2023.124038 城市轨道交通碳减排测算城市轨道交通碳减排测算 以广州为例以广州为例 何何 欣欣 山东交通学院轨道交通学院，山东 济南 收稿日期：2023年6月9日；录用日期：2023年7月20日；发布日期：2023年7月28日 摘摘 要要 近年来，由于全球的能源危机、气候变化以及环境问题的日益突出。城市轨道交通建设带来的碳减排，近年来，由于全球的能源危机、气候变化以及环境问题的日益突出。城市轨道交通建设带来的碳减排，是轨道交通外部性效益的一部分，交通运输作为国家应对气候变化工作部署中确定的以低碳排放为特征是轨道交通外部性效益的一部分，交通运输作为国家应对气候变化工作部署中确定的以低碳排放为特征的三大产业体系之一，应推进其能源结构变革和以能源自洽为特征的新型轨道交通能源系统发展。碳交的三大产业体系之一，应推进其能源结构变革和以能源自洽为特征的新型轨道交通能源系统发展。碳交易的实施必须建立在合理的碳减排测算模型和可靠的碳减排测算结果上。文章参考已有的易的实施必须建立在合理的碳减排测算模型和可靠的碳减排测算结果上。文章参考已有的CCER方法学设方法学设计基础上，以城市轨道交通线路为对象，提出基于替代法的碳排放总量进行碳减排测算的方法，并以广计基础上，以城市轨道交通线路为对象，提出基于替代法的碳排放总量进行碳减排测算的方法，并以广州地铁为对象，以一年为一个统计周期进行碳减排测算。测算结果州地铁为对象，以一年为一个统计周期进行碳减排测算。测算结果表明，广州地铁一个统计周期内的碳表明，广州地铁一个统计周期内的碳减排量为减排量为92.02万万tCO2，减排幅度达到了，减排幅度达到了58.4%。关键词关键词 城市轨道交通，碳排放，碳减排，替代法城市轨道交通，碳排放，碳减排，替代法 Calculation of Carbon Emission Reduction in Urban Rail Transit Taking Guangzhou as an Example Xin He School of Rail Transportation,Shandong Jiaotong University,Jinan Shandong Received:Jun.9th,2023;accepted:Jul.20th,2023;published:Jul.28th,2023 Abstract In recent years,due to the global energy crisis,climate change and environmental problems have become increasingly prominent.The carbon emission reduction brought by urban rail transit construction is part of the externality benefits of rail transit,and the implementation of carbon trading can provide a means for internalizing the environmental externality benefits.Transporta-tion,as one of the three major industrial systems characterized by low carbon emissions identi-何欣 DOI:10.12677/ojtt.2023.124038 349 交通技术 fied in the national work deployment to address climate change.We should promote the reform of its energy structure and the development of a new rail transit energy system characterized by energy self-consistency.The implementation of carbon trading must be based on a reasonable carbon emission reduction calculation model and reliable carbon emission reduction calculation results.Based on the existing CCER methodology design,this article proposes a carbon emission reduction calculation method based on the substitution method for urban rail transit lines.The carbon emission reduction calculation is conducted on the Guangzhou Metro with a statistical cycle of one year.The calculation results show that the carbon reduction of Guangzhou Metro in a statistical period is 920,191 tCO2,with a reduction rate of 58.4%.Keywords Urban Rail Transit,Carbon Emissions,Carbon Reduction,Substitution Method Copyright 2023 by author(s)and Hans Publishers Inc.This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License(CC BY 4.0).http:/creativecommons.org/licenses/by/4.0/1.引言引言 地铁作为城市公共交通系统的重要组成部分，由于其速度快、运量大、污染小等特点，被认为是提高运输效率、缓解交通拥堵、实现节能减排的重要途径，成为众多城市公共交通建设的热点。然而伴随着城市交通快速发展，生态环境却面临了巨大的挑战。近年来，由于全球的能源危机、气候变化以及环境问题的日益突出。2020 年 9 月 22 日，中国首次提出“双碳”目标，即力争 2030 年前二氧化碳排放达到峰值，努力争取 2060 年前实现碳中和目标1。“双碳”政策的提出，要实现推动能耗“双控”向碳排放总量和强度“双控”的转变，完善减污降碳激励约束政策，加快形成更加绿色低碳的生产生活方式。有许多国家和地区的组织都对城市交通效率进行了研究，强调了轨道交通对交通业降低能耗的有益作用，提出了碳排放测算模型。Karlaftis(2008)认为，交通效率是指运输资源与实际产出的关系，反映了其运营和发展的潜能2。Chaturvedi(2015)研究表明，轨道交通系统可使交通业能耗下降 5%20%以及碳排放下降 8%49%3。碳排放测算工具，可以用来估算一个国家或地区的交通能耗和碳排放量，需要输入出行量或能耗，这类模型包括 MOBILE6，SIT 和 MOVES 等。针对地铁的建设阶段，贺晓彤等核算了地铁车站建设期间的碳排放量4，黄旭辉估算了地铁盾构隧道和地下明挖车站建设阶段的碳排放5。而针对地铁运营阶段，谢鸿宇等从列车牵引用电和地铁站场用电两方面计算了深圳地铁的碳排放量，并与公交车、出租车和香港地铁运营碳排放强度进行了对比分析6。上述针对交通碳排放影响因素的文献中，部分学者采用的研究模型和方法较为单一，对于提出的问题没有给出针对性的建议。本文提出在“双碳”背景下进行碳减排的测算，研究轨道交通的碳减排效果，构建基于替代法的城市轨道交通碳减排的测算方法。2.模型构建模型构建 2.1.碳减排测算原理碳减排测算原理 该模型可以有效地评价发展城市轨道交通带来的能源优势并对该模式的碳排放情况进行定量化分析。根Open AccessOpen Access何欣 DOI:10.12677/ojtt.2023.124038 350 交通技术 据城市轨道交通碳减排原理提出，由其他交通方式的乘客向城市轨道交通转移所减少的碳排放就是城市轨道交通碳减排，是其他交通方式与轨道交通碳排放量的差额。本文中，碳减排量是指乘客为完成某一出行目的，采用其他出行方式出行时产生的碳排放量与采用城市轨道交通线路出行时所产生的碳排放量的差值。由于自上而下的测算模型侧重于直接引用统计而得的整体燃料消耗量，而无法评估不同措施的碳减排潜力和估算政策措施引起的温室气体排放。因此，本文采用“自下而上”的方法碳减排进行测算。2.2.碳减排测算模型碳减排测算模型 通过研究碳减排测算模型得到，可使用替代法进行碳减排的计算。减排量 Rce可以表示为不采用轨道交通出行时产生的碳排放量 Bce，与采用城市轨道交通线路出行时产生的碳排放量 Pce的差值，即=cececeRBP (1)式中，Rce为城市轨道线路碳减排量(tCO2)；Bce为其他出行方式碳排放量(tCO2)；Pce为当前轨道交通线路碳排放量(t CO2)。其中 Pce是指乘客采用目标城市轨道交通线路出行的情景。城轨能耗主要是由列车牵引能耗和车站(含车辆段)运行能耗组成。本文对城轨碳排放主要着眼于列车加速牵引和环控等系统、车站动力设备、照明设备及其他设备等运行过程中电能的能源能耗。根据以上提出的测算思想，乘客从出行起点到出行终点采用的出行方式7与备选路径(假设城轨出站可直接步行到达出行终点，则可忽略该部分碳排放)，见图 1 与图 2。Figure 1.Classification of travel modes 图图 1.出行方式分类 Figure 2.Route classification from travel start point to travel end point 图图 2.出行起点到出行终点所选路径分类 2.2.1.客流计算客流计算,i jn ijTPGR=(2)式中：何欣 DOI:10.12677/ojtt.2023.124038 351 交通技术 Ti,j由出行方式 j 向出行方式 i 转移的客流数量(万人次)；Pn,i出行者 n 选择出行方式 i 的选择概率；GRj原始出行方式 j 的客流数量(万人次)。2.2.2.人均碳排放量计算人均碳排放量计算 ceiiBLEF=(3)ceBBT=(4)式中：ceB道路交通工具碳排放总量(kgCO2)；iL道路交通工具 i 的年运输距离(km)；iEF第 i 种交通工具的碳排放因子(kgCO2/km)；B其他出行方式人公里碳排放量(kgCO2/人)；2.2.3.采用轨道交通出行碳减排计算采用轨道交通出行碳减排计算 cececeiigRBPLEFT EF=(5)式中：ceR城市轨道线路碳减排量(tCO2)；ceB其他出行方式碳排放量(tCO2)；ceP城市轨道交通线路碳排放量(tCO2)；gEF城市轨道交通人碳排放因子(kgCO2/人)。3.数据获取与分析数据获取与分析 本研究主要数