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摘要：交通在为城市发展做出巨大贡献的同时，其占能源消费和碳排放比重不断攀升，使城市发展面临排放增加、环境污染等诸多问题。根据济南市交通工具现状、技术水平等变量建立LEAP模型，测算实施CNG＼LNG清洁能源计划的减排潜力。结果表明：实施CNG＼LNG计划到2030年可减少约1200万吨CO2排放，约占未实施CNG＼LNG计划交通行业排放的45%，减碳作用明显。
关键词：LEAP模型；低碳交通；碳排放；情景分析
中图分类号：X24 文献标识码：A DOI：10.3969/j.issn.1003-8256.2016.05.009
0 引言
“低碳经济”最早由英国能源发展白皮书《我们能源的未来：创建低碳经济》提出，至此，能源消费和应对气候变化已经成为国际关注的焦点和研究的热点。2014年中美达成温室气体减排协议，中国将在2030年左右碳排放达到峰值。随着经济的发展和城市化进程的不断提高，交通运输行业已经成为化石燃料消耗的重点行业，是碳排放和大气污染的重要来源之一。交通运输行业节能减排已经成为我国节能减排的重要领域，先后推出了低碳交通运输体系、公交示范都市、绿色交通运输试点等政策，加强交通领域节能降碳。因此，分析城市交通能源消耗和碳排放，测算低碳交通措施的减排潜力，构建绿色、低碳交通运输体系，研究如何使交通行业为城市的发展发挥更大的作用而不是加重城市环境的负担，具有重要的实际意义。
1 交通对城市低碳发展的影响
交通行业对城市的发展具有重要的支撑作用，并且两者息息相关、密不可分。过去30多年中国经济的高速发展、城市化的巨大跨越带来交通工具、方式的不断革新，同时，完善、便利、畅通的交通行业进一步促进了城市、经济的发展。另一方面，交通行业的发展、运输车辆的增多也给城市带来了诸多亟待解决的问题，比如汽车拥堵、尾气排放、环境污染等一系列问题。
济南市是一座重工业为主的城市，电力、热力、钢铁、水泥、化工等高耗能行业较多，同时，交通行业迅速发展以及交通车辆不断增加，交通占能源消费和碳排放总量的比重不断增加，对低碳城市发展构成巨大压力和挑战。据统计，2010年济南市民用汽车保有量达67.15万辆，载客汽车约占74.38；营运性车辆9.13万辆，其中载货汽车占绝大部分大约83.17%；公共交通营运车辆数量达到13106辆，其中公交车占32.34%，出租车占67.66%。2014年济南市民用汽车保有量万辆138.11万辆，比2010年增长了85%。济南市规划的地铁 2020年以后才能建成，随着城市人口增加、生活水平提高，居民的出行率不断提高，公共交通、私家车数量都会出现快速增长。济南是国家的公交示范都市试点，着力于建设公交车站、枢纽等，完善公共交通体系，如何在优先发展公共交通的过程中融入低碳元素对于济南市实现公共交通低碳化意义重大。
随着世界能源日益紧缺和环境问题日益凸显，交通行业面临着严峻的挑战；一方面石油资源紧缺，内燃机的热效率较低，实际汽车行驶的能量大约只占燃料燃烧的35～40%，目前汽车数量的不断增加加剧了这一矛盾；另一方面汽车的大量使用加剧了环境污染，城市大气中CO的82%、NOx的48%、THC（总碳氢）的58%和微粒的8%来自汽车尾气。此外，汽车排放的大量CO2加剧了温室气体效应。在国家发展改革委员会制定的《天然气利用政策》中，天然气汽车被列为优先发展用户，鼓励汽车采用天然气可降低燃料成本和尾气排放污染，减少对环境的破坏。
不同的发展背景下，对于交通行业的要求不尽相同。在可持续发展背景下，为降低交通拥挤、降低污染和能源消耗，提出通达有序、安全舒适、能耗和污染低三方面结合的“绿色交通”这一概念。绿色交通问题的研究始于1990年代初，进入21世纪以后，开始为全世界所关注。推行“低碳经济”背景下，交通低碳化其实就是在保证保证客运量的前提下，用碳排放强度低的交通方式替换碳排放强度高的交通方式，包括交通规划组织、交通方式和交通能源等方面，使交通行业的发展具有低能源消耗、低污染和低排放的特点。宿凤鸣、肖展欣等阐述了低碳交通的概念，低碳交通与绿色交通有很多共同之处，但是低碳交通更强调减少温室气体排放。本文在研究济南市交通现状的基础上，建立LEAP模型，对政策规划进行情景分析，测算相关政策减排潜力，并对济南市交通低碳化发展提出相应的对策。
2 方法与数据说明
2.1 LEAP模型的选择
LEAP模型是由瑞典斯德哥尔摩与美国波斯顿Tellus研究所共同研发的一种自下而上的能源-环境经济综合模型，可以研究在经济、产业以及技术变革发生重大变化时，规划中长期的能源及其对环境影响的各种方案。LEAP模型可以将非市场因素考虑进来，同时也能兼顾各种行业具体的技术进步，即使未来经济发展路径、能效水平、以及技术进步等条件的认识不一致，也能综合各种研究成果，模拟计算不同发展条件的情景。
2.2 LEAP模型的介绍
Leap模型包括两个模块，一个是终端能源需求模块，另一个是能源加工转换模块。能源需求模块根据需求部门的活动水平和各活动所对应的能源消费品种和能耗强度计算出该部门能源需求量。能源需求模块也可以单独运行，对能源需求进行预测分析。而能源转换模块通常需要和能源需求模块一起运行，计算为了平衡能源需求模块产生的二次能源需求（如电力、热力等）而消耗的一次能源数量。能源转换模块通过一系列分支模块对发电、炼油、制气、采煤等进行建模，每个分支模块包含一种或多种生产技术过程，如不同的发电厂类型、生产一种或多种能源产品。
能源消费和加工转换是以能源消费的经济活动为中心，通过分析这些活动的发展水平，计算这些活动的终端能源需求，结合未来相应的技术过程变化，得到未来相应的终端能源需求。因此，LEAP模型的一项重要工作就是建立起描述现有技术状况的参数和数据。这主要分为两类，其一，建立在具体的技术过程上的能源消耗，需要对具体的用能过程进行技术分析，比如发电机组的发电效率，汽车的燃料效率。其二，建立在现有经济和能源统计数据基础上的能源消耗，需要对行业部门的产品活动水平和相关的能源消耗的统计数据进行分析，比如钢铁部门的产量和消耗的各种相应能源数据。为实现上述参数的录入，需要参照现有的统计体系、政策规划指标，依据目标研究部门的特点建立合理的数据结构体系。 统计数据主要来自《济南统计年鉴2011》、《山东统计年鉴2011》、《中国能源统计年鉴2011》等；代表性耗能产品的产量和单位产品的能耗数据，参考了很多企业调研数据、国家政府制定的行业发展规划、标准等资料。交通部门中出行率等与人民收入水平相关，为了便于量化，取人均收入水平的增长率代表收入水平的增长率。统计年鉴中交通运输部门的统计数据只包括了城市间营运车辆（客运和货运）的数据，城市道路公共交通的统计数据在市政部门，私家车的数量在居民生活部门，本研究将城市间营运车辆和城市道路公共交通合计作为新的交通部门，而私家车的能源消耗放在了居民生活部门，即本报告中的交通运输部门不同于统计年鉴。
通过链接模型中TED（Technology Environmental Datebase）数据库中的IPCC用于计算减缓气候变化的排放因子缺省值，计算每项能源活动和相应的能源技术对应的排放量。
3 实证分析
依据中国现行统计体系，统计年鉴中交通运输行业只统计营运车辆的客运和货运数据，大量非交通运输企业的交通工具以及大量的社会非运营交通工具的燃油消耗没有涉及，城市道路公共交通统计在城市公用事业，私家车数量统计数据在居民生活部门。为了保持数据的完整性和情景设置的合理性，将城市道路公共交通归到交通运输行业，私家车仍在居民生活部门考虑。
机动车辆是耗油大户，燃油机动车的大量增加会导致更多尾气和二氧化碳排放，污染环境。天然气是优质清洁能源，天然气汽车被国家列为优先发展用户，采用天然气后可降低燃料成本和尾气排放污染，对优化能源消费结构、保护生态环境具有重要意义。选2010年为基准年，研究时间为2010-2030年，考虑了经济增长、人口规模变化、城镇化率、技术进步与能效提高等因素。为了对比分析低碳政策的实施效果，设置基准情景，即充分考虑经济发展、人口增长、城镇化、汽车能效水平提高等方面下计算的能源需求和温室气体排放。该情景中，延续现在需求和技术能效水平，并充分考虑未来需求增加和技术提高，但是并不考虑更具针对性的政策。参考《山东省压缩天然气（CNG）、液化天然气（LNG）专项规划》，结合济南市实际，设置CNG＼LNG情景，测算该情景的能源需求和温室气体排放，对未来济南市交通车辆使用燃料情况设置如表3-1。
交通行业实施CNG＼LNG计划后，交通部门温室气体排放结果如图3-1所示。
从图3-1可知，实施CNG＼LNG计划到2030年可约减少1200万吨CO2排放，约占未实施CNG＼LNG计划交通行业排放的45%，减碳作用明显。
天然气是优质的清洁能源，天然气汽车的应用，不但降低燃烧成本，同时减少尾气排放。目前，济南市出租车几乎全部改装成天然气，这为城市节能减排作出了较大贡献。
4 政策建议
山东省一直致力于大力推广应用清洁能源、新能源交通运输工具，2014年天然气汽车保有量达到9.5万辆，制定出台全国第一部省级高速公路服务区LNG加气站建设专项规划，为规范液化天然气汽车的日常操作以及维修、监测操作，还在全国率先制定实施LNG汽车地方应用标准，积极推广高速公路服务区LNG加气站建设。经过模型测算，CNG＼LNG计划的减排潜力对于济南市低碳发展作用非常明显，济南作为山东省省会，应充分利用山东省大力推广清洁能源汽车的优势，结合济南市城市和交通发展特点，在公交交通领域鼓励采用天然气汽车，在市政、环卫等公共市政行业车辆实行天然气能源替换，积极推进公共交通用能清洁化，低碳化。在北部物流园区企业集中的地区开展应用试点，规划建设LNG加气站，完善加气网点建设，鼓励物流车辆使用天然气。加快高速公路服务区LNG加气站规划建设，积极推进城际客运车辆使用LNG。
此外，在济南省会城市群经济圈规划的带动下，济南周边区域城市将不断对接融合，一体化程度持续增强，城际出行增加，应积极发挥城际交通方面轨道交通的力量。众所周知，轨道交通在运力、效率、能耗和排放等方面具有极大的优势，在全省综合交通网规划的基础上，积极打造以城际高铁动车为主体的城际交通，实现城际客运出行由道路客运主导型向轨道交通主导型转变。
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