1975_2005年中国铁路机车的CO_2排放量

https://www.wendangku.net/doc/b713034473.html,

温　室　气　体　排　放

气候变化研究进展

第6卷　第1期2010年1月

ADVANCES IN CLIMATE CHANGE RESEARCH

V ol. 6 No. 1January 2010

文章编号：1673-1719 (2010) 01-0035-05

１９７５—２００５年中国铁路机车的ＣＯ２排放量

引　言

根据IPCC 第四次评估报告，大气中CO 2等温室气体浓度上升是诱发全球变暖的主要因素之一［1］，而化石燃料燃烧是最大的CO 2人为排放源。1994年中国化石燃料燃烧所排放的CO 2为28亿t ［2］，2000年为30亿t ［3］，2004年达到47亿t ［4］。交通运输业是资源占用型和能源消耗型行业，随着我国客货运输量的逐年攀升，交通运输业的耗能也逐年上升。但在CO 2排放量的估算上，交通运输业通常与仓储、邮政、通信等行业归并在一起采用模型法来进行估算［5］，缺乏单独对交通运输业及其内部的公路、铁路、水运、航空、管道等运输方式的碳排放核算工作。基于我国交通运输行业能源消费统计数据，吴文化［6］分析认为1994年我国交通运输业共排放了1.66亿t CO 2，

收稿日期：2009-06-01；　修回日期：2009-07-06

第一作者：何吉成（1976—），男，副研究员，从事生态学研究和铁路节能、环保工作。 E-mail: jichenghe@https://www.wendangku.net/doc/b713034473.html,

何吉成，李耀增

（中国铁道科学研究院节能环保劳卫研究所，　北京　１０００８１）

若考虑国际燃料舱，2004年我国交通运输业CO 2排放量约为1.76亿t 。

在我国，铁路是重要的交通运输方式，承担了我国中长途主要客货运输任务。在铁路运输中，蒸汽机车燃烧原煤、内燃机车耗用柴油均会向大气排放CO 2。过去，我们主要关注机车排放的CO 、NO x 、SO 2、C n H m 、碳烟等大气污染物，而对温室气体CO 2关注较少，因而我国至今尚未对机车废气中的CO 2含量进行分析测定，也没有机车CO 2逐年排放量的估算数据。在涉及我国铁路运输业CO 2排放的报道中，一般是引用德国铁路2000年度环境报告中CO 2排放量的统计数据［7］，但是我国铁路的运输密度、组织方式、能源消费结构与德国铁路有较大的差异，因此针对我国铁路运输行业的自身特点，基于我国铁路行业逐年的统计数据来估算CO 2排放量十分必要，

摘　要：基于我国铁路部门逐年统计数据，计算了1975—2005年我国铁路机车的CO 2排放量，分析了我国铁路机车CO 2排放强度及其变化特点。结果表明，由于蒸汽机车不断被内燃机车和电力机车所取代，我国蒸汽机车CO 2年排放量逐年降低，内燃机车的CO 2年排放量逐年上升，铁路机车CO 2总排放量由1975年的4223万t 降至2005年的1640万t ，CO 2排放强度呈现明显的降低趋势，年均降低2.4 g /换算吨公里。我国铁路机车的CO 2排放量占整个交通运输仓储和邮政行业CO 2排放量的比重也呈逐年降低趋势。关键词：中国铁路；机车耗能；CO 2排放量中图分类号：X16/U260 文献标识码：A

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362010年

其估算结果可为摸清我国多年来铁路机车的CO

2

排

放现状、明确我国铁路机车CO

2

排放强度提供数据

基础。

１ 数据来源与计算方法

１．１ 数据来源及说明

本研究中机车单位耗能、年耗能总量、机车工

作量、货物周转量和旅客周转量等数据来自我国铁

路统计部门逐年的《全国铁路统计资料汇编》。1975

—1987年《全国铁路统计资料汇编》的编写单位是

铁道部计划统计局，1988—1997年的编写单位为铁

道部计划司，1998—2005年则由铁道部统计中心编

写。我国铁路机车分为以下3种类型：蒸汽机车、内

燃机车和电力机车，其中电力机车不会排放CO

2

。在

国家温室气体清单中［2］，因电力机车用电而导致的

火电厂的CO

2

排放归为能源生产和加工转换部门的

排放，在《2006年IPCC国家温室气体清单指南》中

铁路CO

2

排放也只考虑蒸汽机车和内燃机车［8］，因

此，本研究只分析我国蒸汽机车和内燃机车的CO

2

排放状况。

１．２ 机车ＣＯ

２

排放量计算方法

我国铁路的蒸汽机车和内燃机车有多种型号，

但在年度统计上，只有整个蒸汽机车或内燃机车

的平均单位耗能和总耗能，没有对不同型号机车

的耗能状况进行分门别类地统计，也缺少机车用

煤（或柴油）的碳含量测定数据。与国外相比，我

国铁路数据统计基础较为薄弱，尤其是在与温室

气体排放相关的活动水平数据的可获得性方面存

在困难，相当一部分活动水平指标没有纳入统计

体系。所以本研究采用《2006年IPCC国家温室气

体清单指南》［8－9］中提供的铁路温室气体排放计算

方法中的方法1来进行CO

2

排放量估算，机车的

CO

2

年排放量计算公式如下：

式中：P

i 为燃烧i类化石燃料的机车CO

2

年排放量

（万t），H

i

为i类燃料年消耗总量（万t），N

i

为i类

燃料净发热值（TJ/Gg），F

i

为i类燃料的排放因子

（kg/TJ）。原煤的净发热值和排放因子采用我国原煤

的平均水平数据，其值分别为23.2 TJ/Gg和94600

kg/TJ［10］，柴油的净发热值和排放因子采用《2006年

IPCC国家温室气体清单指南》［8］中给出的缺省参数，

其值分别为43.0 TJ/Gg和74100 kg/TJ。

１．３ 机车ＣＯ

２

排放强度的计算方法

在铁路运输中，机车牵引的列车包括客运列车

和货运列车，但在铁路数据统计中，没有将二者的

耗能分开统计。此外，为了计算上的方便，通常采

用“换算吨公里”作为计量全部运输周转量的单位，

并规定全部周转量（换算吨公里）＝货物周转量（t?

km）＋旅客周转量（人?km）［11］。

CO

2

排放强度通常是指单位GDP的CO

2

排放量，

针对铁路运输行业特点，我们设定机车CO

2

排放强

度为单位运输周转量的CO

2

排放量，具体为每换算

吨公里的CO

2

排放量。根据每年蒸汽机车和内燃机

车承担的牵引工作量比例，我们估算出这两类机车

各自的全部周转量，然后求得各自的CO

2

排放强度。

２ 我国铁路机车的ＣＯ

２

排放

２．１ 蒸汽机车的ＣＯ

２

排放量及排放强度

蒸汽机车是通过蒸汽机把燃料的热能转换成机

械能，用来牵引列车的一种机车。由于蒸汽机车的

能量转换效率较低，其总效率一般只有5%～9%［11］，

故其燃煤消耗量大，导致CO

2

排放量较大。在１９８５

年以前，我国铁路运输牵引任务主要由蒸汽机车承

担，因而蒸汽机车的CO

2

排放量一直处于较高水平，

如1975—1988年每年的排放量均维持在3500万t以

上，其中1984年的排放量最大，达到4285万t（图

1a）。20世纪90年代初以来，由于蒸汽机车承担的

牵引工作量越来越少，因此其CO

2

排放量逐年大幅

跌落，从1991年的2765万t降至2001年的106万t。

2002年以后，蒸汽机车基本上全部被淘汰，不再排

放CO

2

。1975—2001年，蒸汽机车CO

2

排放量平均

每年减少154万t，年均降幅为3.7%。就排放强度而P

i

=

H

i

×N

i

×F

i

106

(1)

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1期37

何吉成等：1975—2005年中国铁路机车的CO

2

排放量

言，1975—1985年处于缓慢下降期，由89 g/ 换算

吨公里降至66 g/换算吨公里；1986—1992年属于

缓慢上升期；1993—2001年则属于快速上升期，由

79 g /换算吨公里增至141 g /换算吨公里。其主要

原因是蒸汽机车从线路条件好的干线上逐步退出转

向条件较差的支线，致使机车单位耗能增大，虽然

CO

2

排放量减少，但排放强度却增大。

图1 我国铁路机车逐年CO

2

排放量及排放强度

Fig. 1 CO

2

emission and its emission intensity of two kinds of

locomotives in China

２．２ 内燃机车的ＣＯ

２

排放量及排放强度

内燃机车是以内燃机作为原动力的一种机车，

其热效率可达30%左右［11］。1975—2005年，我国

内燃机车不断增多，它承担的牵引工作量逐年增加，

因此其CO

2

排放量逐年上升（图1b）。其变化具有阶

段性特征，1975—1984年呈缓慢上升，年均增长25

万t；1985—1997年为快速上升，年均增长73万t；

1998年后增速又放缓，年均增长45万t。1975—2005

年CO

2排放量平均每年增加了50.9万t，年均增幅为

45.4%。就排放强度而言，1975—1989年内燃机车

的排放强度逐年降低，其值由22 g /换算吨公里降至

11 g /换算吨公里；1990—2005年排放强度基本上

在12 g /换算吨公里上下波动，这期间虽然CO

2

排放

量不断增加，但由于内燃机车承担的全部周转量也

不断增长，因此其排放强度一直维持在较低水平。

２．３ 铁路机车ＣＯ

２

排放特点

汇总我国蒸汽机车和内燃机车的CO

2

年排放量，

可以得到我国铁路机车的CO

2

年总排放量（图1c）。

从1975—2005年，我国铁路机车CO

2

年排放量不断

下降，由1975年的4223万t降至2005年的1640万t，

总降幅达到61%。其变化趋势又可分为3个阶段：

1975—1985年属于波动上升期；1986—2001年进

入快速下降期，年均降低192.8万t；2002—2005年

又进入缓慢上升期，年均增加57.3万t。就排放强度

而言，1975—2005的31年间，我国铁路机车的CO

2

排放强度逐年降低，其值由1975年的83 g/换算吨公

里降至2005年的11 g /换算吨公里，降幅达86%。从

图1可以看出，大规模地淘汰能效低、碳排放量大的

蒸汽机车，同时大量运用效率高的内燃机车，使得

我国铁路机车的CO

2

排放量和排放强度不断降低。

我国铁路行业在客货运输量不断增大的情形下取得

了“运输量增加，排放量降低”的好成绩，为减少

我国交通运输行业的CO

2

排放作出了贡献。

从两类机车的CO

2

排放量占总排放量的比例

（图2）来看，1975—2005年，蒸汽机车的排放量比

图2 两种机车逐年排放比重

Fig. 2 Proportions of the yearly CO

2

emissions from steam and

diesel locomotives

1975198019851990199520002005年

蒸汽机车内燃机车

80

60

40

20

100

两

种

机

车

排

放

比

重

/

%

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38　2010年

重快速降低，而内燃机车的比重越来越大。在1975

年，我国铁路客货列车的牵引任务主要由蒸汽机车

承担，内燃机车的数量较少，因此蒸汽机车的CO

2

排放量占到总排放量的97%。到了1997年，蒸汽机

车的CO

2

排放量比重降至50%以下，2001年已不足

7%，　2003年以后，蒸汽机车基本被淘汰，我国铁路

机车的CO

2

排放均来自于内燃机车的燃油排放。

３ 讨　论

胡初枝等人［5］基于EKC模型，构建了中国碳排

放的因素分解模型，根据他们的估算结果，我国交

通运输仓储和邮政行业1980年的CO

2

排放量为6568

万t，2005年上升到31551万t。结合本研究的计算

结果可以看出，我国铁路机车的CO

2

排放量占交通

运输仓储和邮政行业的比重逐年降低（图3），从1980

年的65%降到2005年的5%。根据国际能源机构对

我国1990—2000年化石燃料燃烧排放的CO

2

估算

结果［3］，１９９０年我国化石燃料燃烧排放的CO

2

为22.6

亿t，1996年达到31亿t，1997—2000年基本维持

在30亿t水平。结合本文的计算结果可知，我国铁

路机车燃烧化石燃料排放的CO

2

量占全国化石燃料

燃烧排放的CO

2

量的比重一直很小，不到2%。目前

我国交通运输仓储和邮政行业能源消费增长较快［6］，

其CO

2排放量在全国化石能源燃烧CO

2

排放量中的

图3 铁路机车CO

2

排放量占全国交通运输仓储和邮政业

CO

2

排放量的比例

Fig. 3 The percentage of the CO

2

emissions of locomotives to

the total CO

2

emission in the sector of transportation, storage

and post industries in China 比重也越来越高，与其他运输方式相比，铁路CO

2排放强度较小，因此通过大力发展铁路运输，增大

铁路运输份额，从而可以减少航空及公路运输的碳排放。

目前国外铁路运输CO

2

排放强度的报道也较少，

在德国有部分研究报道，德国铁路2000年度CO

2

排放强度为客运48 g /(人?km)，货运26 g /(t?km)［7］，若按我国铁路的单位换算吨公里来计量的话，合37 g /换算吨公里，而我国铁路2000年客货运输的

CO

2

排放强度只有14 g /换算吨公里，仅相当于德国铁路排放强度的38%，这表明在客货运输上中国铁路比德国铁路具有更高的能源利用效率和更低的

CO

2

排放强度。如果采用德国的计算标准来核算我国铁路运输行业的碳排放量，其值会明显偏高。本文基于中国铁路自身的多年统计数据，核算了我国

铁路机车的碳排放强度和CO

2

排放量，其结果具有较高的可靠性和合理性，在涉及核算铁路运输碳排放的国际减排谈判上具有较强的说服力。

４ 结　论

1975—2001年，我国铁路蒸汽机车CO

2

年排放量逐年降低，平均每年减少154万t；而内燃机车的

CO

2

年排放量逐年上升，平均每年增加51万t。我国

铁路机车的CO

2

总排放量及排放强度都表现为明显

的降低趋势，CO

2

总排放量平均每年减少86.1万t，

CO

2

排放强度平均每年降低2.4 g/换算吨公里。

就两类机车的CO

2

排放量占总排放量的比重来

看，1975—2005年，蒸汽机车的CO

2

排放量比重快速降低，而内燃机车的比重越来越大。我国铁路机

车的CO

2

排放量占交通运输仓储和邮政行业的比重逐年降低，从1980年的65%降到2005年的5%。

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Estimation of CO

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Emission of Locomotives in China During 1975－2005

He Jicheng, Li Yaozeng

(Energy Saving, Environmental Protection & Occupational Safety and Health Research Institute, China Academy

of Railway Sciences, Beijing 100081, China)

Abstract: Based on the annual production data collected by Chinese Railway Statistic Center, the CO

2

emission of

locomotives during 1975－2005 was calculated and the emission intensity and its dynamic characteristics were analyzed.

The results show that the CO

2

emission of steam locomotives decreased while that of diesel locomotives increased with time because more diesel locomotives and electric locomotives were continually put into service to replace steam

locomotives. The total CO

2

emission of locomotives in China's railway network decreased from 42.23 million t in

1975 to 16.40 million t in 2005. The emission intensity of CO

2

from two kinds of locomotives decreased at an average

rate of 2.4 g/(converted t?km) per year. The proportion of the CO

2

emission of locomotives to the total emission in the sector of transportation, storage and post in China also persistently decreased from 1980 to 2005.

Key words: China’s railway; energy consumption of locomotives; CO

2 emission

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