√未来中国交通运输部门能源发展与碳排放情景分析

中国工业经济2001年第12期产业经济

未来中国交通运输部门能源发展

与碳排放情景分析X

朱跃中

内容提要 中国交通运输部门未来能源的需求会受到多种因素的影响,采用情

景分析的方法对这些因素作合理的假定,可以对中国未来20年该部门能源需求和碳排放量进行详细的预测。

关键词 交通运输部门 能源发展 碳排放量 情景分析

一、方法论介绍

近十多年来,国际上一些机构开始采取情景分析的方法,对所要预测的对象进行分析研究。所谓情景,它既不是预言,也不是预测,它只是展示了未来可能的发展方向。在进行情景设定1之前,人们需要对过去的历史进行回顾分析,然后对未来的趋势进行一系列合理的(Plausible)、可认可的(Recognizable)、大胆的(Challenging)、自圆其说(Internal Consistently)的假定,或者说确立某些未来希望达到的目标,然后再来分析达到这一目标的种种可行性及需要采取的措施。

对中国的交通运输部门而言,未来能源需求会受到多种因素影响,如采取何种交通运输模式、未来交通运输格局如何、交通工具的能效水平状况、未来公共交通与小汽车的发展关系、人均GDP 增长与交通需求的取向等等。也就是说,中国交通运输部门在未来十多年或者更长的时间内,其交通部门的系统结构存在着很大的不确定性和变数,因而采用情景分析法预测我国未来交通运输部门的能源需求,可以帮助我们更多地摆脱传统分析模式的束缚,进行国内外横向对比,充分反映科技进步对未来中国交通运输系统的作用,对未来交通部门的能源需求及能效水平进行更客观和深入的分析,反映未来我国交通部门能源效率水平提高趋势。

我们也认识到,情景分析方法只是为我们的研究工作提供一个平台,拓宽和理顺我们的研究思路,使我们能够充分考虑未来社会经济发展的各种不确定性因素对该研究对象的作用和影响,对未来可能的不确定影响因素进行分类、组合,设计出该领域发展最可能的情景。此外,很重要的一点,就是要选择适合的定量分析工具,帮助我们对一些指标进行量化,借助模型工

具得出不同情景下的发展状况,然后对这些结果进行比较、分析,得出相应的措施建议。在本研究项目中,课题组采用了LEAP 模型预测分析了在未来不同情景下的中国交通运输系统的能源需求及其碳排放。LEAP 模型是由斯德哥尔摩环境协会与美国波士顿大学(SEI —

30—X 1此处的情景设定主要是对一些定性分析指标的量化过程。

本论文引用了《中国中长期能源发展与碳排放情景分析研究》分课题《中国未来交通部门能源发展与碳排放情景分析研究》的部分成果,该项目是由能源基金会和壳牌基金会共同资助,在此表示感谢。

-Boston)共同开发的一个自下而上的计量经济模型,它可以根据终端用能的变化设置不同情景进行预测分析。具体而言,模型使用者可以基于目前状况以及对未来社会、经济和能源发展的不同理解,设定一系列的情景(情景设计),并将相应的量化指标输入到模型当中,最后对不同方案的结果进行分析比较,为决策者提供参考。LEAP 模型可以针对种种“如果…那么…”的问题,进行预测分析,如对城市交通而言,模型使用者可以引入诸如“如果未来出现更多的交通高效燃烧技术,结果会怎么样?”;“如果交通车辆能够使用洁净燃烧技术,那么未来能源需求会有什么变化?”;“如果未来公共交通占主体,它会对交通能源需求以及排放产生什么影响?”等

等问题,根据研究需要,还可以综合方方面面的考虑,再设计出几种方案进行敏感性分析。二、LEAP 模型分析框架及影响因素

1.LEAP 模型分析框架

考虑到研究内容的完整性与数据收集的可获得性,本研究报告的交通运输系统可以分为城市客运、城间客运、货运3部分。城间客运与货运主要通过公路、铁路、水路、航空以及管道等运输方式来完成,城市客运主要指城市内部公共运输,主要由道路交通和地铁(轻轨)等方式完

成。相应地,交通运输部门能源需求预测也由以上3部分的能源消费组成。城间客运和货运的能源需求预测基于未来我国客货运周转量的增长状况。首先综合国内权威研究机构对我国未来不同时期的客货运量、客货周转量的预测,得出预测期内不同时段的客货运结构(运输结构)以及各自提供的客货周转量。然后根据不同运输方式在预测期内可能达到的能源效率水平,也就是不同运输方式换算周转量单耗,得出未来不同时段的城间客运和货运的能源消费量。该方案结合了《中国碳排放项目宏观情景分析报告》参考情景的基本假定,1此处课题组将其定义为REFERENCE 方案,也就是未来希望发生的情景;与BAU 方案和FROZEN 方案有所区别,在此方案的基础上,课题组借鉴西方发达国家在不同经济发展阶段时交通运输结构构成,并结合未来我国GDP 增长状况、科技进步因素贡献率、国民消费观念、政府政策法规引导作用等因素,确定不同方案在不同时段可能的运输结构指标,预测届时城间旅客运输和货物运输的能源需求量,得出实现该目标时国家应采取的政策措施。

城市客运的能源需求量存在很大的不确定性,主要取决于我国未来人均小汽车的拥有量与出行状况、城市公共交通体系的发展状况。目前我国道路运输系统的能源消费量占整个交通运输部门能源消费量的50%以上,o城市交通中车辆能源消费更是占绝对多数,因而城市交通的能源消费量主要是城市客运的能源消费量。城市交通能源需求的最大变数在于我国未来小汽车保有量趋势、小汽车届时达到的能源效率水平以及小汽车的利用率等因素。

通过比较分析不同情景下的能源需求方案,可以发现不同交通模式、交通活动方式在能源消费构成中的地位变化以及所起到的作用,然后按节能潜力的大小进行排序。针对排序,提出

不同层面的政策措施建议。

2.主要影响因素(1)宏观社会经济因素。在进行宏观经济情景分析时,课题组主要考虑设定以下指标:1人—

31—1o见《中国交通运输系统“十五”及后十年节能潜力分析研究》报告,北京能源效率中心,2000年。

所谓参考情景,项目组定义为是以最希望、有可能发生为主要特点,该情景假定“十五”期间中国政府制定的宏观社会、经济、能源、环境目标可以中等程度执行,并能取得一定效果;以后的10~20年里,则根据届时的社会发展趋势为依据,对今后的宏观经济、社会发展、技术进步、环境保护等等状况作出合理的判断和解释。

口增长状况;o城市化率;?经济发展目标;?产业结构;?通讯产业的发展等等。人口变化影响了交通部门的能源总需求量;城市化率则体现城乡居民在交通取向、能源消费品种、用能观念及用能习惯的差异,生活水平的高低直接影响人们出行方式的选择、出行率的变化;经济发展目标及产业结构的变化是影响能源需求总量以及能源构成变化的敏感性因子;通讯信息的发展,可能使未来中国发达地区的居民降低部分出行需求,但20年的变化对中国总体出行需

求和客货运不会产生巨大影响。(2)燃料效率水平。针对能源效率水平的情景,课题组主要考虑以下指标:1不同运输模式的每百吨公里周转量单耗;民航每百吨公里换算量的单耗最高,公路次之,铁路、水路以及管道运输的单耗较低,因而不同的运输结构在完成同样的客货周转量,其能源消费也不相同。o不同类型小汽车的每百公里油耗。若在预测期内未来小汽车的保有量有很大的增长,则小汽车本

身的能效水平将对交通部门的能源需求产生很大的影响。(3)政策因素。影响交通系统燃料消费的政策因素有:1国家能源发展战略(影响大宗能源商品的运输);o区域规划与城市交通规划;?交通模式选择政策(城市内部选择公共交通还是私人小汽车,城市间长途交通运输高速铁路与航空方式的选择,城市间中短途选择高速公路还是铁路方式等);?环境保护重视程度如何(如是否制定较为严格的污染物排放标准,排放标准的范围扩大到何种程度,是否引入类似欧洲II 或者欧洲III 的排放标准,推行范围如何,等等。这些政策将对未来中国小汽车发展的燃料效率、替代燃料的发展产生重大影响);?燃料效率标准的制定(选择何种类型的交通工具作为燃料效率标准推行的突破口,实施强制性的标准还是自愿性的标准);?是否有相应的财政政策(如燃油税等)。本研究小组也将针对这些因素考虑相应的参数选择。由于本研究项目主要是给政府制定“十五”规划和中长期节能规划提供技术支持,因而前10年5年为一个预测时段,即2000年、2005年、2010年和2020年。出于资料

可获得性的考虑,预测基期定为1998年,2000年的预测结果将与实际进行校核。三、情景分析与预测方案选择

为了更科学地反映未来中国交通运输系统的能源(燃料)需求以及碳排放趋势,课题组根据未来20多年里中国社会经济发展趋势,结合中国交通运输系统的发展现状,并参考国外发

达国家交通用能演变状况,设置了以下几种方案:1第一种方案是参考方案,也可称为中等目标方案:该方案假定,政府“十五”规划中确立的社会经济发展目标能够基本实现,为此对中国未来交通用能产生的影响;2010年以后则以“十

五”规划目标能够基本实现后的发展趋势而定。第二种方案和第三种方案则是以参考方案为基准,针对交通模式的选择、交通工具能效效率水平以及环保要求的力度等敏感性因素而设定的,即交通模式变化方案和高效清洁方案。主

要目的是与参考方案的燃料需求及污染物排放量进行比较分析。此外,为了使参考方案和BAU 方案的结果有一个相对直观的比较,课题组在参考方案基础上,还设定了BAU 方案,该方案主要假定,在预测期内产业布局、客运结构、货运结构、运输—

32—1为了便于对不同方案的未来能源需求与碳排放进行比较,课题组假定,在国民经济增长率一定的情况下,未来中国的客运量、货运量、客货周转量均保持不变。交通模式优化方案中变化的则是客货运输结构,能源效率水平改进方案只是能效改进的幅度。城市客运的敏感性分析方案也有类似的假定。

部门基础设施投入、不同运输模式的能效水平没有特别大的变化或重大技术突破,而是处于很缓慢、渐进的状态,同时没有采取重大节能对策措施时的方案。

四、预测结果与主要结论

从中国交通运输部门能源需求看,无论是BAU方案、参考方案、高效清洁方案,还是交通模式方案,其能源需求量增长速度均快于其他部门。到2020年其能源需求量在2.35亿~3.14亿吨标油,是1998年能源消费量的3.28~4.38倍。从四种方案的增长态势看,2010年之前,交通运输部门能源需求量差异不大。2005年最高方案(BAU方案)的预测结果比最低方案(交通模式变化方案)高4.1%,2010年高11.8%。主要由于该阶段我国私人交通燃料消费增加比较快;交通运输营运部门为了在市场上占有一定的份额,每种交通运输方式均以快速、舒适的服务方式赢取客户,导致该阶段能源需求差异不大。但2010年随着交通模式优化、技术进步等措施见效,其能源需求差别开始拉大。上述状况反映出:

结论一:随着未来中国经济的稳定持续增长和人民生活水平的提高,中国交通运输部门的能源需求增长非常迅速,将明显快于全国能源需求增长速度。其中,城市客运的能源需求增长速度表现更为显著,主要原因在于私人交通能源需求的迅猛发展。

结论二:通过合理配置资源,发展单耗低的交通模式,优化交通运输结构;提高交通工具的燃料效率,可以在满足交通运输需求的基础上,取得较好的节能效果。从分部门能源需求看,城市客运的能源需求增长要快于货运和客运部门,如果按照现有发展趋势,不采取诸如优化城市交通模式、颁布机动车燃料效率标准、征收燃油税以及出台环境排放等等任何政策措施,未来城市客运的燃料需求增长速度将非常惊人,从BAU方案的预测结果看,1998年中国城市客运(城市居民机动车出行,包括私人或单位车辆)的能源需求量约820万吨标油,其中汽油消费量约770万吨;而随着预期城市居民小汽车出行的迅猛增加,到2020年城市客运的燃料需求将高达6900万吨标油,1998~2020年期间城间客运燃料需求的年均增长速度达到10.2%。如果在城市客运中,发展低能耗的公共交通,私人交通鼓励合乘制,到2020年中国城市客运的燃料需求将降到3370多万吨,比BAU方案减少一半以上。如果“十五”期末,针对小汽车最低燃料效率标准能够执行,并且在2005年以后发挥越来越大的作用,即便不改变城市交通模式,到2020年小汽车年燃料需求量将比BAU方案少440多万吨标油;如果届时能够针对客货运的燃料效率制定标准,则整个交通运输仅效率提高,年节能量就达到5298万吨标油,占目前油品消费的1/4以上。从中可以得出如下结论:

结论三:纯粹从节能的角度看,优化交通模式对未来中国交通运输系统,特别是城市客运的能源需求起着非常积极的作用。在特大城市构建轨道交通体系,开辟交通专用道,不仅可以解决城市交通堵塞的弊端,还可以降低燃料需求。在中小城市合理交通规划,鼓励公共交通和小汽车合乘制,也是未雨绸缪,可以解决未来城市发展后带来的种种问题。当然,应当看到出现该情况的前提是需要对城市基础设施的建设,特别是对地铁、公交专用线等公共交通设施的建设投入大量的资金,这将对地方政府产生极大的融资压力。

结论四:政策因素对消费者的选择起一定的导向作用,在居民出行选择中,课题组考虑了“十五”期间实行的燃油税政策,该政策一定程度上减缓了小汽车等私人交通的出行频率,增加了公共交通出行的选择。与其他方案相比,一定程度上促进了城市交通模式的结构优化。

结论五:鉴于公路交通的燃料消耗在未来中国交通运输能源需求的比重相当高,抓住重点

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领域、重点部门,促进其能效提高对减缓未来交通运输用能作用显著。比较不同方案的预测结果,制定重点交通用能工具(特别是针对未来可能迅猛增长的小汽车)的最低能效标准,对降低中国交通运输系统的燃料需求也有一定作用。

“九五”以来中国交通运输结构的发展趋势表明,方便、快捷、舒适的交通方式是具备越来越强承受力消费者的首选。国家“十五”规划中也把支线航空作为民航客运、货运的发展重点,其目标是所有省市的首府之间建立航线,且形成网络,机型大中小兼顾。从BAU 、参考、交通模式和高效清洁等四种方案的预测结果看,1998~2000年四种方案预测的客运周转量的年均增长率在7.6%~9.0%;货运周转量也高达10%以上,未来中国民航运输的燃料需求增长均快于其他方式的发展(当然,也与目前民航用能数量较低有关)。

结论六:民航客货运将是中国客货运营运部门的用能潜在增长大户,BAU 方案中,其油品需求将从1998年的490多万吨标油,增加到2020年8000多万吨标油,其比重也从1998年的7.8%增加到2020年的32.7%;即便在交通模式变化方案中,其油品需求在2020年仍高达

5300万吨标油。加强该部门的燃料效率改进是减缓民航部门能源需求的迫切选择。结论七:前面的分析提到,无论是在BAU 方案,还是在参考方案、交通模式变化方案以及高效清洁方案,未来中国交通运输部门主要能源消费品种仍然是汽、柴、煤油,但不同方案的汽、柴、煤油比例不一样。高效清洁方案由于届时制定的较为严格的能效和排放标准,柴油、LPG 和天然气燃料的替代进程要明显快于其他方案。

结论八:随着民航客货运输的发展,航空煤油需求增长迅速,总量也越来越大,如前所述,未来民航的航空煤油需求在5200万~8000万吨左右,这也是相当惊人的数据,航空煤油也将成为中国交通继汽油和柴油以外的第三大交通用油品,这种格局也必然会对中国未来石化产

业提出新的需求和挑战。结论九:总体看,随着交通运输部门能源需求的增长,其二氧化碳排放也将随之增长。具体而言,根据模型的计算结果1,BAU 方案的温室气体排放量最高,2020年达到11.56亿吨二氧化碳(相当于3.15亿吨碳),比参考方案、高效清洁方案和交通模式方案分别高出12.3%、20.3%和53.5%。

结论十:比较不同方案的二氧化碳与能源需求增长的弹性系数,中国交通运输部门的二氧化碳排放量要快于能源需求的增长速度。按照模型的计算,交通模式变化方案的碳排放与能源需求之间的弹性系数最小,这意味着按同样的能源需求增长率,优化交通模式可以获得较优的减排效果。而仅仅提高交通工具的燃料效率,其弹性系数与参考方案差别不大。

五、政策建议

第一,加快油气管网的建设,从而减少运输需求总量。前面分析提到,由于我国资源生产地与消费地分布不平衡,由此带来巨大的运输需求。特别是煤炭生产地与消费地分布不平衡,使得中国煤炭运输在货运中占有相当比例。近年来随着优质能源消费量的增多,煤炭运输占货运的比重已经开始下降。希望政府有关部门在“十五”期间合理配置产业布局,按照市场经济的规—

34—1如前所述,由于缺乏中国交通运输部门燃料品种的具体排放系数和氧化率,课题组根据LEAP 模型内部提供的排放因子数据库计算出相应的温室气体排放量,其结果可能与中国的实际状况会有一定的出入。

律,继续优化能源结构。特别要考虑大量利用国内外的油气资源,特别是天然气的开发所需要的基础设施建设。加强东西南北中天然气管线的建设,做好天然气管网建设的合理布局,从能源消费优化的角度减少能源运输的周转量,从而减少总运输需求。

第二,尽快制定适合可持续发展战略要求的汽车能源效率标准,加强加快我国老旧汽车的淘汰进程。目前我国生产的汽车,相当于世界20世纪五六十年代的老产品、自行开发的六七十年代水平的新产品和引进80年代水平的产品之比为3∶4∶3。其中,国产轻型载货汽车的燃料经济性与国外同类车型差别较大,如BJ-130型车与日本五十铃T K-T LD550型车相比,有效载重都是2吨,而前者百吨公里油耗15升,后者仅为8.7升;国产中吨位汽油车(如解放、东方)国外已柴油化;国产重型汽车不仅车型少,产量低,而且性能差,油耗高。为了限制高能耗汽车的生产、销售和使用,国家应制定严格的《汽车油耗标准》,以推动我国汽车工业的技术进步和公路运输节能。我国现有的在用车辆中,有相当数量的老旧汽车,虽然国家自1986年制定了“关于加速旧车报废和更换的暂行规定”,但国有运输企业中仍有1983~1984年购置的车辆在维持运行,这部分车辆安全系数低,油耗重,因而政府应当继续推动这方面的工作,制定严密的行动计划。

第三,制定相关政策,鼓励节能环保型的国际大汽车制造厂家进入中国市场;促进新一代汽车技术的研发与推广。随着我国加入WTO,必然会有不少国外汽车生产厂家进入中国这个大市场,在选择国外厂家时,要有严格的标准,而不是低价格的竞争,忽视汽车燃料效率和是否对环境有益。要鼓励节能环保技术含量高的汽车进入中国市场。对汽车生产规模较大的西方发达国家而言,新型汽车初期有限的规模使得其进入消费市场的初始成本较高,在此类高度竞争的市场中,新技术的开发应用也受到一定程度的抑制。以先进的发动机或燃料电池为例,除非需求激增、主要零配件价格下降,否则很难得到广泛应用。对中国而言,其独特的汽车市场环境和待建的基础设施使得中国在新一代汽车的发展具有美国、日本等发达国家所不具备的优势,促进新一代汽车的研发工作,不仅可以促进中国汽车产业的良性发展,而且对能源环境的可协调发展也具有重要的战略意义。1

第四,城市交通模式要因地而宜、因时而宜,具体而言,“十五”期间,要做好大城市(主要是特大城市)的有轨交通体系的建设规划;后十年考虑中小城市的小汽车交通体系建设。

第五,要制定相关政策,促进轨道体系建设的国产化进程。从我国城市的长远发展历程及国外发展经验看,建设快速铁路线以及城市有轨体系是解决大城市交通堵塞和城市污染的重要措施。而按照我国现有技术水平,很难在近期做到国产化,因而国家要加大投入,继续促进轨道体系的研制开发推广工作。

第六,近期继续加大铁路运网(特别是快速铁路线)建设,提高公路等级水平;在加大中西部地区基础设施建设的同时,要合理规划,尤其要建设高等级的公路。

第七,鉴于民航运输的交通用油在未来20多年里会有较大幅度增加,一方面要加强技术研制开发,提高民航交通工具的燃料效率;另一方面在石化行业的发展中考虑到航空煤油、交通用柴油等油品的潜在巨大需求,优化生产链。

(作者工作单位:国家计委宏观经济研究院能源研究所 北京市 100038)

(责任编辑:王燕梅)

1参见许:《美国能源政策的重大变化》,载《能源政策研究》,2001年第3期。

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