第一章 交通运输可持续发展的时代背景
第一节 交通运输节能减排的可行方向
自工业革命起 ,人类生活发生了翻天覆地的变化 ,舒适便捷程度日益提高 ,
但这种舒适便捷的生活往往伴随着一系列不可持续行为 ,并产生大量的能源消耗
和环境损害 .目前 ,人类对资源环境的掠夺式攫取已经产生严重的后果 :能源危
机、气候变化、生态灾难、核能外泄等相关事件经常登上时事新闻的头条 ,能源
危机与环境问题不但严重限制了全球经济发展 ,更进一步威胁到人类的生存 .从
20世纪上半叶开始 ,化石燃料接近枯竭 :以1998年世界年开采量计算 ,石油储量大约将在2050年左右枯竭 ,天然气储备将在57 ~65年内枯竭 ,煤的储量仅可供应169年 (李一成 ,2009 ).同时 ,人类排放的大量温室气体使得气候变化成为当前全球共同面对的重大挑战 ,气候变暖造成冰川融化、沙漠扩张、小岛被淹没、冰盖消散和暴雨洪灾等灾难已经威胁到全球人类和动物、植物的生存 .2009年12月,超过85个国家元首或政府首脑、192个国家的环境部长出现在丹麦哥本哈根召开的气候变化大会上 ,试图寻求后 .京都议定书 .时代的国际协作 ,共同应对气候变化 .作为一个负责任的发展中国家 ,中国一方面受到能源危机的影响,经济发展的减速 ;另一方面在发展经济、改善民生的同时 ,仍需竭尽全力降低温室气体的排放 .继 .中华人民共和国国民经济和社会发展第十一个五年规划纲要 .提出 “十一五 ”期间单位国内生产总值能耗降低20％左右、主要污染物排放总量减少10％的约束性指标以后 ,.中华人民共和国国民经济和社会发展第十二个五年规划纲要 .进一步提出要积极应对全球气候变化 ,突出抓好交通领域的节能工作 .2009年11月25日国务院总理温家宝主持召开了国务院常务会议 ,研究部署应对气候变化的工作 ;会议决定 ,到2020年,我国单位 GDP二氧化碳排放比2005年下降40％~45％ ,作为约束性指标纳入国民经济和社会发展中长期规划 .目前 ,落实节能减排工作责任制、实现节能减排目标已成为各级政府和产业界的一项基本工作任务 .交通运输业是资源占用型和能源消耗型产业部门 ,也是建设资源节约型、环境友好型社会的重要领域 .随着近年来我国经济社会的快速发展 ,运输需求不断增加 ,交通运输业正成为能耗增长最快的行业 ;与此同时 ,交通运输工具所排放的废气已成为城市大气污染的主要来源 .国家统计局2010年统计年鉴数据显示 ,
2008年我国运输、仓储和邮政能源消耗量为22917万吨标准煤 ,超过全国总消耗量的7.86％ ,汽油、煤油、柴油和燃料油的消耗比例更是分别达到50.29％、90.77％、56.53％和35.30％ ,2009年我国能源生产量为274618万吨标准煤 ,而消费量却达到306647万吨标准煤 ,生产和消费之间的差距达到32029万吨标准煤 ,超过当年能源生产总量的11.66％ .观察我国1990 ~2009年能源消耗和交通运输发展统计数据可以发现 ,在各项指标都持续显著攀升的情况下 ,交通运输需求量及其能耗量的增幅远超过我国能耗量的总增幅 (图1Ｇ1).同时 ,李连成 (2008 )调查了我国交通运输能源消耗统计工作以后发现 ,一些非交通运输行业的公路或水路交通工具及大量的社会非运营交通运输工具 (如私家车等 )的油耗并没有被纳入统计体系 ,交通运输领域消耗的实际能源比统计数据还要高约
25％ .严峻的形势要求人们必须高度重视交通运输业的节能降耗工作 ,以保障我国能源安全、应对资源和环境约束、促进节能减排与可持续发展目标的实现 .
图1Ｇ1 1990 ~2009年来我国能源消耗和交通运输需求发展趋势
我国目前正处于经济飞速发展的黄金时期 ,经济的迅猛发展进一步刺激了我国交通运输业的需求 .乔明等 (2010 )根据我国汽车保有量和燃油经济性等的发展趋势 ,结合 IEA组织和埃克森美孚公司的预测结果对我国未来的燃油消费量作出预测 ,预计到2030年交通运输用油需求约为4.2亿吨 ,2050年约为5亿吨 .与此同时 ,随着化石燃料供应的日趋紧张 ,我国油价不断攀升 ,93号汽油2004年1月1日价格为3.2元/升,到2011年2月20日已经上涨到7.1元/升,涨幅达到惊人的121.88％ (图1Ｇ2).在交通运输碳排放方面 ,据交通运输部 (2008 )预测 ,到2015年和2030年我国交通运输业的二氧化碳排放量将分别达到5.22亿吨和11.08亿吨 .机动车尾气排放已成为城市大气的主要污染源 ,目前在我国一些大城市中 ,机动车污染物排放占大气污染物的比例约为60％ .在这种背景下,能源危机与污染排放问题已经成为制约我国交通运输业进一步发展的最大阻碍 .
图1Ｇ2 2004 ~2011年我国93号汽油售价变动图
严峻的能源和环境形势迫使交通运输部门和管理者思索新时期背景下行业未
来的发展方向 .交通运输部2008年印发的 .公路水路交通节能中长期规划纲
要.、铁道部2007年印发的 .铁路 “十一五 ”节能和资源综合利用规划 .以及民
航局和国家发展和改革委员会2008年联合发布的 .民航行业节能减排规划 .都
详细列明了行业节能减排的目标 (表1Ｇ1).通过表1Ｇ1可以看到 ,目前我国交通
运输规划和管理部门对行业节能减排相当重视 ,已制定出一系列详尽的能耗和排
放目标 ,提出具体的节能减排手段 .但值得注意的是 ,当前的规划都是将四大运
输模式分别考虑 ,缺乏统一的规划和管理 ,同时各种模式的节能减排手段都集中
在基础设施、设备和能源的技术升级上 ,不但需要花费大量的资金 ,占用大量的
土地 ,而且需要花费较长的时间 .
可以发现四种交通运输方式各有特点 :在能耗方面 ,按每百吨 .千米计算 ,公路运输为8~10千克标准煤 ,水路运输为1~1.2千克标准煤 ,铁路运输为1.5 ~1.8千克标煤 ,航空运输为40 ~45千克标准煤 .在污染排放方面 ,公路运输和航空运输是交通运输对环境影响的最主要因素 .由于交通运输碳排放强度与能源强度密切相关 ,所以航空运输和公路运输的碳排放强度显著大于铁路运输和水路运输 .虽然公路运输和航空运输的能源消耗和污染排放都较大 ,但由于其在运输时间、柔性、可靠性、运输频率和舒适、便捷程度等方面具有优势 ,在需求带动下 ,公路运输已经成为目前整个交通行业中市场份额最大的部分 ,而航空运输的市场份额也在不断扩大 .
表1Ｇ1 交通运输行业规划中的节能减排方案和目标
运输模式 公路运输 水路运输 铁路运输 民航运输
节能减排方案 (1)加速路网、路面、车辆和燃料优化更新 ; (2)建设信息化平台 ; (3)提高从业者素质与管理水平 (1)提升港口、航道、船舶、燃料、基础设施与设备等级 ; (2)加快港口信息化建设 ; (3)提高从业者素质与管理水平 (1)使用新技术、新设备、新能源 ,在日常运营中节油、节电 ; (2)铁路建设工程节约用地和节能 ; (3)各种资源节约和再利用 (1)在日常运营中减少燃油和地面能源消耗 ; (2)通过管理手段和市场手段提高燃油效率 ,减少排放 ; (3)扩大国际合作,积极探索新技术和管理手段 ,加强专业人才培养
节能减排目标 到2015年,与2005年相比 ,营运货车单位运输周转量能耗下降12％左右 ,营运客车单位运输周转量能耗下降3％左右 到2015年,营运船舶单位运输周转量能耗下降15％左右 ,其中海运船舶和内河船舶分别下降16％和14％左右 ;港口生产单位吞吐量综合能耗下降8％左右 铁路单位营业收入综合能耗比 “十五 ”期末降低20％ 到2015年,吨.千米能耗和吨 .千米二氧化碳排放均比2005年下降15％
注:由于本书编写时各行业 “十二五 ”规划目标还未出台 ,故标示出 “十一五 ”规划目标
在此背景下 ,越来越多的交通运输研究者和管理机构认识到 ,如果能够对交通运输需求进行引导 ,使一部分选择公路运输和航空运输的出行者和托运人转向选择铁路运输和水路运输 ,就可以在满足交通运输需求的基础上获得节能减排的效果 .这种通过对不同交通运输方式 (如公路运输、航空运输、铁路运输和水路运输 )在整个交通运输市场中所占份额进行调整 ,提高铁路运输和水路运输等具有节能减排特性的交通运输方式的运输量在总运输量中的比例 ,在保障运输总量不减少的基础上 ,降低整个交通运输行业的能源强度和碳排放强度 ,即为基于节能减排的交通运输结构优化 .同时 ,许多研究人员提出 ,鉴于不同交通运输方式的能源强度不同 ,如果对能源消耗和污染排放征收税款 ,即可完成交通运输结构优化 ,达到交通运输节能减排的效果 .其原因在于 ,由于不同运输方式的能源消耗强度和排放强度存在差异 ,如果按照能耗量和排放量征税 ,公路运输和航空运输将受到更大的影响 ,从而使公路运输和航空运输服务产品价格上涨、需求下降、企业利润萎缩 ,使更多的资源和需求转向能源强度和碳排放强度更低的铁路运输和水路运输 .
从以上背景可以看出 ,节能减排已经成为我国交通运输行业进一步发展急待解决的问题 .制定恰当的交通运输发展规划来促进整个行业的节能减排工作 ,已经成为我国交通运输管理规划部门的首要任务 .在现实世界中 ,一项交通运输政策的制定往往与大量基础设施建设和工具设备调整相结合 ,需要花费大量的人力、物力和财力 ,同时 ,其政策效果还具有显著的滞后性 .所以 ,采用真实数据对交通运输结构性节能减排的预期效果与实现路径进行实证验证具有较强的理论和实践价值 .
第二节 结构、税收与节能减排的关系
近年来 ,在应对全球气候变化、走可持续发展道路的宏观背景要求下 ,国内外对交通运输节能减排方面的研究越来越重视 .在这一领域 ,国内的研究主要集中在交通运输领域能源利用效率、节能减排潜力与对策分析方面 ,研究方法以趋势分析和定性分析为主 ,所提出的节能减排手段可归纳为结构性手段、技术性手段和管理手段这三种主要类型 .国外的研究则是微观研究与宏观政策相结合 ,研究成果主要集中于交通运输能耗与排放的测算方法、交通运输排放行为的环境影响评估以及交通运输节能减排手段等主要方面 .与本书相关的研究成果主要有以下两个方面 .
一、基于结构优化的交通运输节能减排路径
1.交通运输工具的排放测算方法
交通运输工具的排放测算方法是节能减排约束下运输结构优化的基础问题 .国外从20世纪70年代就开始相关研究 ,尤其是在公路、水路运输领域的成果较多.在公路运输方面 ,代表性的机动车排放测算模型有 :MOBILE6.0、COPERT4.0、IVE2.0、EMFAC2007、CMEM、MOVES等;在水路运输方面,代表性的排放测算方法来自三家国际机构 ,即意大利 TECHNE咨询公司提出的简单法和详细法 ,IPCC提出的 Tier1和 Tier2方法 ,EMEP (欧洲环境监测与评价计划 )提出的缺省法、技术细节法和船舶活动法 .在铁路和航空运输排
放测算方面,研究成果相对较少,但国外也有相关的文献资料介绍,如IPCC方法、TRENDS (交通与环境数据库)项目、荷兰方法等.国内的研究仅在公路交通领域展开,主要是引入国外的机动车排放模型进行本地化研究,目前还没有开发出自己的测算模型.
尽管国外 (主要是欧洲和美国 )在交通运输排放测算方面已有较为成熟的方法 ,但这些方法并不能直接应用于我国的实际情况 ,主要原因在于 :
1国外的测算方法中 ,模型中的一些参数值是在国外环境下调查得到的 ,与国内的情况存在显著差异 ,对这些参数需要作修正后才能应用于我国的情况 ;2国外测算方法的应用需要有强大的运输统计数据作支持 ,而我国在这方面的工作还较薄弱 ,在实际应用中 ,由于缺少统计数据的支持 ,一些测算方法根本无法有效使用 .
2.节能减排约束下的运输结构优化
通过管理优化手段实现交通运输业节能减排是一个新兴的研究方向,其中,运输结构优化与多式联运是近年来的研究热点.例如,WinebrAke等 (2008)建立一个时间、距离和成本、能源、排放属性约束下的多式联运最优运路分析模型.LiAo等 (2009)对比卡车货运和海陆联合货运的 CO2排放水平,研究显示长途货运中采用后者能够显著降低 CO2排放水平.CArAmiA
和 Guer
iero (2009)提出一个可用于战术和运作规划阶段的启发式方法,该方法可以在时间、成本、节点和网络约束下寻找最优路线.FAlzArAno等 (2007)介绍整合高速公路、铁路、水路和运输工具等数据的网络分析工具,该工具可被用于创建联合运输网络,并能够进行各种网络属性的最优路径分析.Corbet
等 (2007)引入一种评估货运线路 (陆路和水路)的经济性、环境友好性和畅通性的方法,并提出联合运输模式下最优运输路线网络的决策工具.
总体上看,在运输结构优化领域,国内的研究主要是以费用、时间等为目标,利用基于最短路径算法的方法进行优化和求解,但都没有考虑交通运输网络的能耗和排放目标.国外在低碳约束下的运输网络优化方面已进行部分前期研究,建立了相应的优化模型,并开发了部分仿真系统,这些研究成果对本书有一定借鉴作用.但是,由于国内外在运输工具类型、技术水平、能耗及排放水平、运输管理模式等运输情境上存在较大差异,国外的研究成果并不能直接应用于国内的交通运输管理领域.
二、基于能源环境税收政策的交通运输节能减排路径
自1991年 PeArce首次正式提出 “双重红利 ”概念以来 ,能源环境税收
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