交通运输业碳排放的两个典型特征解析

交通运输是碳排放的重要领域之一，推动交通运输业有效减排是实现全国“双碳”目标的重要举措，但现状交通行业缺乏明确的减排实施路线图和时间表，行业碳排统计、计量方法也尚不完善。因此在规划阶段引入“碳中和”理念，借鉴先进经验、认识交通碳排特征、完善计算方法、研究减排潜力、设计实施路径，对引导交通行业向绿色低碳发展、实现碳中和目标至关重要。

西部分院将通过系列文章进行探讨，以期助力行业建立碳约束背景下的交通规划体系。

问题提出

根据世界银行、国际能源署(IEA)、中国碳核算数据库(CEADs)等研究机构数据，世界各国的交通运输业二氧化碳排放量占总排放量比例，呈现出“两端高、中间低”的特征，即高收入与低收入国家交通碳排占比高于世界平均水平、中等收入国家低于平均水平。我国的交通运输业碳排放量自1990年以来长期处于快速上升阶段，但其占总排放量的比例仅为9%左右，远低于发达国家水平，甚至仅世界平均水平的一半，是什么原因导致这种现象的出现？同时根据碳排放已达峰国家的经验，交通运输业的碳达峰普遍滞后于国家总体碳达峰时间，在“双碳”目标下，我国交通业碳达峰时间是否也将存在滞后性，是值得思考的问题。

1990-2018年中国交通运输业碳排放量变化

(数据来源：国际能源署(IEA))

2014年典型国家交通运输业二氧化碳排放量占总排放量的比例(%)

(数据来源：世界银行)

交通运输业碳排占比的主要影响因素

01 交通运输业碳排占比的主要影响因素

世界各国交通碳排占比两级化的特征背后实质隐含着国家发展水平与交通碳排放占比之间的关联性。将各个国家按照人类发展指数（HDI）从高到低排序后，对交通碳排放占比进行多项式拟合，结果显示，指数在中等区间国家的交通运输业碳排放占比最低，低区间国家交通运输业碳排放占比最高，高区间国家交通运输业碳排放占比略高于中等区间国家。

2014年各国交通运输业碳排放占比(%)

(数据来源：世界银行)

然而HDI在计算时未考虑人均GDP、公共建设水平等方面影响。为进一步探讨交通运输业碳排放占比的主要影响因素，从世界银行数据库中选取国土面积、人口、经济发展水平、交通运输业发展情况、能源消耗/碳排放等4项14个指标作为变量，建立神经网络模型对各指标进行重要性识别。

变量选择

对原始数据集进行清洗和标准化处理后，随机选择90%的样本作为训练集，10%的样本作为预测集，最终训练集相对误差为14.4%，测试集相对误差为10.3%，从运算结果来看模型性能良好。

交通运输业碳排占比主要影响因素是国家发展水平、人口密度、制造业和建筑业碳排放量等。根据模型结果，人均GDP是影响交通碳排放占比的最重要因素，相关性分析结果显示人均GDP越高，交通碳排放比例越低，与多项式拟合结论基本一致；交通出行是现代生活的基本需求，但在不发达国家交通运输之外的碳排放较少，使得交通运输业碳排放占比偏高。人口密度是另一个重要影响因素，人口密度越大，用地开发和出行方式更集约，因此交通碳排放占比越低。

交通碳排占比影响因素重要性排序

02 我国交通出行虽总量大，但人均较低

根据各国交通运输业不同交通方式碳排放结构，公路客货运和民航客运贡献了最多的碳排放[1]。因此，我们重点对比公路、航空的出行需求。

我国十四亿人口产生的公路货运周转量规模达世界第一，但客运周转量远小于美国、日本，作为人口大国，我国的人均周转量距国外发达国家尚有差距。

我国与典型发达国家公路运输客货周转量及碳消耗强度对比

(数据来源：国家统计局、国际能源署(IEA))

从航空业客运总量来看，我国航空客运规模已连续多年位居世界第二，但从人均来看，我国人均乘机次数远低于发达国家水平。

国内外民航客运量对比(百万人)

(数据来源：世界银行)

2019年民航平均乘次对比(次)

(数据来源：世界银行，中国民用航空局)

03 我国交通业统计数据存在混杂和缺失问题

政府间气候变化专门委员会(IPCC)在统计和计算碳排放时，将交通运输业划为第三级指标(1 能源—1A 燃料燃烧活动—1A3 运输)，规定交通碳排放的统计范围应涵盖公路、民航、铁路、水路等运输方式。我国国家统计局的交通运输业统计范围与IPCC存在较大差异。根据《2017国民经济行业分类注释》，“交通运输、仓储和邮政”为第一级分类，但这种分类方式未剔除仓储和邮政业的统计数据。此外，在道路运输业中只统计了交通部门运营车辆的能耗，未统计社会其他部门及私人车辆的能耗。

在城市客运中，私家车是碳排放的主要来源。2020年我国私人载客汽车拥有量高达2.23亿辆，公路营运载客汽车、公共汽电车和出租车合计为287.51万辆，仅占私人载客汽车拥有量的1.3%。私人车辆碳排放量数据的缺失，导致我国交通运输业碳排放量的统计值低于实际值。

交通运输业统计范围对比

(资料来源：《2017国民经济行业分类注释》、《2006年IPCC国家温室气体清单指南》)

04 我国工业碳排放占比较高，导致交通碳排放占比下降

我国与典型发达国家相比二产比例较高，三产比例较低，同时，我国工业能源消耗强度大，在同等的工业能源消耗下会产生更多碳排，整体提高了我国碳排放总量；以第二产业门类中的制造业和建筑业为例，其碳排放占比高达32%，远高于发达国家水平，在一定程度上降低了交通运输业碳排放的占比。

(数据来源：世界银行，国家统计局)

交通运输业碳达峰的时间是否存在滞后性？

全球目前已有54个国家实现了碳达峰，不同国家碳达峰的时间和峰值水平差异较大，但从历史统计数据来看，工业碳达峰的时间普遍早于居住、商业和交通运输业，国家整体碳达峰时间一般介于交通运输业与居住、商业碳达峰之间[4]。

典型国家碳达峰时间对比

(数据来源：《交通部门CO2排放、能源消费和交通服务量达峰规律研究》、国际能源署(IEA))

01 出行需求：面临出行总量和质量同步提升的双重挑战

2017年中国人均年出行距离约6000km[5]，而2014年美国人均年出行距离高达25000km，国土面积较小的德国和日本，人均年出行距离也在10000-13000km[6]。从人均碳排放量来看，2014年我国人均交通碳排放量仅为英国、日本的三分之一、美国的九分之一。未来随着我国居民日常出行趋向多元化、品质化，出行需求总量还有较大的增长空间。如何平衡好人民日益增长的美好生活需要和交通减碳之间的矛盾，是我国交通碳达峰面临的首要问题。

交通运输业人均碳排放量对比(吨)

(数据来源：世界银行)

居民生活模式变化对交通需求的影响

(资料来源：《居民生活模式变化对交通需求的影响研究》)

02 交通能源：清洁能源推广应用是交通碳达峰破局关键

以化石燃料为驱动的交通运载工具仍会长期存在，汽油和柴油产生的碳排在相当一段时间内仍将占据主体，这是未来实现交通运输业碳达峰面临的主要挑战[8]。

 2001-2018年我国交通、仓储和邮政业主要燃料消费量(万吨标准煤)

(数据来源：国家统计局)

截至2020年底，全国机动车保有量3.7亿辆，其中新能源汽车492万辆，电动化率仅为1.3%。即使深圳、北京、上海等新能源汽车拥有量较高城市，其占比也仅为10%左右[9]。

北上深渝新能源车辆比例变化

(数据来源：《中国街区更新中的绿色节能技术应用研究》)

要实现交通运输业“双碳”目标，机动车的能源结构必须实现重大转变，新能源汽车占比需由不到10%提升至90%甚至100%[9]。若以电能为主要能源，我国各大电网单位发电量的碳排放水平依然高于世界平均水平，由电力消耗带来的间接二氧化碳排放必将大幅增长；同时电能储存和电能回收技术的限制也会为电能的高效利用带来不确定性。

单位发电量碳排放(克/千瓦时)

(数据来源：国际能源署(IEA)、《中国街区更新中的绿色节能技术应用研究》)

03 出行结构：推动交通绿色转型是加速碳达峰的重要方向

我国城际间联系公路运输仍占主导地位，碳排放占比达到74%。推动城际公路客运向更加高效、快速的铁路转型，是未来对外交通降碳的主要思路。

 2018年交通各部门碳排放情况

(数据来源：《中国交通部门低碳排放措施和路径研究综述》)

2018年铁路以6%的碳排放贡献了约15%的客运量，年均碳排放增长率相对其他交通方式最小。随着铁路电气化改造的推进，铁路节能技术和管理水平不断提升，铁路运输低碳化趋势明显，2020年铁路运输单耗较2015年已下降6.8%[11]。铁路客运量占比的提高将显著降低对外交通的碳排放。

我国交通、仓储和邮政业主要燃料消费量变化(万吨标准煤)

(数据来源：国家统计局)

航空运输的高速发展为我国交通总体碳达峰带来不小的挑战。2019年我国航空每吨公里油耗和碳排放分别为0.285千克和0.898千克，较2005年水平均下降16.2%，已在全球主要航空大国中处于领先水平，但航空运输单位里程的能耗仍高于其他交通方式。根据预测 2035年我国年人均乘机次数将达到1次[12]，意味着现有客运量将翻倍增长。因此，通过更科学的航线组织提高上座率和研发新型燃料将是民航部门低碳减排的重要措施。

城市交通方面，2020年7月交通运输部、国家发改委印发《绿色出行创建行动方案》，提出城市绿色出行比例达到70%以上的发展目标，上海、北京、深圳等城市均已达标。在新一轮国土空间规划中，各地均将“绿色出行比例”作为重要指标，指引设施配置，将有效促进城市交通减碳。

上海、北京、深圳、重庆出行结构现状及规划目标

(数据来源：《中国街区更新中的绿色节能技术应用研究》)

在未来相当长的一段时期内，民航、私家车等客运交通需求增长速度依然较快。加之在新冠肺炎疫情影响下，现阶段小汽车出行比例有所提高，与疫情前相比，选择小汽车出行人数占比增长了39.2%，公共交通出行比例下降了7.5%[13]。若交通结构不能有效改善，能效提高的效果有可能被高能耗交通方式比例的增加所抵消，延迟交通碳达峰时间。

04 达峰愿景：2030年实现交通运输业碳达峰是艰巨而富有挑战的任务

按照国际一般规律，交通运输业将先后经历碳排放达峰、交通能源消费达峰和交通服务周转量达峰三个发展阶段。美国、日本和欧盟的三个达峰过程都发生在各自的后工业化时期，且几乎同时完成，达峰时交通基础设施建设都较为完善，交通方式结构和交通能源结构调整均十分温和，交通工具能效提高和节能减排新技术的市场推广均较为缓慢[4]。

(资料来源：《交通部门CO2排放、能源消费和交通服务量达峰规律研究》)

若我国2030年实现交通运输业碳达峰，根据预测达峰时我国经济社会发展主要指标与美国、欧盟和日本交通运输业达峰时差异巨大，以前文分析的影响交通碳排占比的关键因素人均GDP为例，差别高达3倍左右。

发达国家与我国交通运输业碳达峰时发展指标对比

(数据来源：《交通部门CO2排放、能源消费和交通服务量达峰规律研究》)

通过比较可以看出，我国交通运输业实现碳排放达峰的路径与发达国家相比有很大的不同，碳排放峰值出现时所处发展阶段比美国、欧盟和日本等发达国家更早，仍处于经济高速发展时期，必须协调好经济增长与碳达峰限制的相互关系。因此，推动交通运输业加速向绿色低碳转型，实现高质量发展，实现交通运输业与其他行业同步碳达峰将是一项艰巨而富有挑战的任务。

后续预告：交通碳排放计算方法思考

作者简介

黄雅迪，中规院西部分院交通所，工程师，同济大学交通运输工程学硕士，主要研究方向为交通安全、城市交通规划，近期主要参与项目包括《中国街区更新中的绿色节能技术应用研究》、《唐山市站西道路交通专项规划》、《贵安新区国土空间规划》等。

张洋，中规院西部分院交通所负责人，高级工程师

陈泽生，中规院西部分院交通所，工程师

参考文献

[1] 王笑京, 虞明远, 等. 我国交通运输低碳智能发展战略[M]. 人民交通出版社, 2017.

[2] The Intergovernmental Panel on Climate Change(IPCC). 2006 IPCC Guidelines for National Greenhouse Gas Inventories[EB/OL]. https://www.ipcc-nggip.iges.or.jp/public/2006gl/index.html. 2006.

[3] 国家统计局, 2017国民经济行业分类注释(网络版)[EB/OL]. http://www.stats.gov.cn/tjsj/tjbz/201809/t20180930_1626148.html. 2018-09-30.

[4] 王海林, 何建坤. 交通部门CO2排放、能源消费和交通服务量达峰规律研究[J]. 中国人口·资源与环境, 2018, 28(002):59-65.

[5] 《中国街区更新中的绿色节能技术应用研究》(中规院与能源基金会合作项目).

[6] 刘俊伶, 孙一赫, 王克,等. 中国交通部门中长期低碳发展路径研究[J]. 气候变化研究进展, 2018, 014(005):513-521.

[7] 刁晶晶, 程苑, 線凯,等. 居民生活模式变化对交通需求的影响研究[C]. 2019中国城市规划年会, 2019.

[8] IEA. World energy outlook 2017 China insights [R]. Paris: OECD/IEA, 2017

[9] 刘莹, 余柳, 王婷. 对城市交通碳中和的战略认识与思考. 北京交通发展研究院. https://mp.weixin.qq.com/s/X5U9110l5MSHLhZOP4hJug. 2021-03-11.

[10] 袁志逸, 李振宇, 康利平,等. 中国交通部门低碳排放措施和路径研究综述[J]. 气候变化研究进展, 17(1):9.

[11] 国家铁路局. 2020年铁道统计公报[EB/OL]. http://www.nra.gov.cn/xxgkml/xxgk/xxgkml/202104/t20210419_147769.shtml. 2021-04-19.

[12] 中国民用航空局. 新时代民航强国建设行动纲要[EB/OL]. http://www.caac.gov.cn/XXGK/XXGK/ZFGW/201812/t20181212_193447.html. 2018-11-26.

[13] 姜楠, 李赛, 曹素珍,等. 新冠肺炎疫情期间我国人群交通出行行为分析[J]. 环境科学研究, 33(7):8.

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