城市交通能源耗能和碳排放驱动要素分解及SD模拟预测
城市交通能源耗能和碳排放驱动要素分解及SD模拟预测
研究背景及意义
十八届三中全会首次提出“用制度保护生态环境”，把生态文明建设纳入中国特社会主义事业“五位一体”总布局，然而伴随着我国经济的高速发展，生态环境破坏日益严重，特别是我国能源消耗和二氧化碳排放量导致的生态环境恶化问题严重阻碍了我国生态文明的建设。在国民经济发展领域，交通运输属于重要的基础产业领域，社会对交通运输的需求在不断增加，然而这些变化导致了能源消耗及温室气体的排放不断增加，严重影响了全球的气候变化和人们的健康。当前，交通运输行业已成为我国耗能增长最快的行业之一，仅次于工业和能源生产行业。高能耗带来高排放，依据国际能源署的数据，交通运输行业的碳排放量占总碳排放量的 21%，所占比例较大。就目前我国的基本国情来看，经济发展在很长一段时间内将是一个不变的主题，我国未来能源消耗量以及二氧化碳的排放量仍将持续增加。在后京都议定书时代，我国交通节能减排压力巨大。从我国气候环境的发展变化状况来看，近年来我国大多数城市雾霾天气持续，尤其是今年以来各地区指数不断爆表，空气质量严重下降，严重威胁人们生命健康安全，而交通部门的碳排放是雾霾形成和持续的重要因素之一。可见，我国交通运输的高速发展导致的生态环境恶化现象在日益加重，要实现城市交通领域能耗碳排放最大限度地降低并且可持续，就必须创建以“低能耗”、“低污染”、“低排放”为目标的城市低碳交通体系。因此，为了建设低碳交通运输体系，推进交通运输行业节能减排，妥善应对气候变化，积极发展现代交通运输业。交通部于 20XX 年初确定选择厦门
雾霾城市、杭州、南昌等 10 个城市开展低碳交通运输体系建设试点工作,20XX 年初，又确定北京、昆明、西安等 16 个城市为第二批低碳交通运输体系建设城市试点。旨在交通运输结构、能源消耗优化用能结构、交通运输组织、智能交通发展等六个方面探索低碳交通运输体系建设的规律和途径。
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研究目的和内容
能源短缺和由温室气体排放导致的全球气候变暖现象一直是学术界十分关注的热点问题。伴随着我国经济的高速发展和城市化进程的不断加快，交通部门作为化石燃料消耗较高的重点行业，能源消费及碳排放占全国的比例呈上升趋势，未来还将面临着日益严峻资源匮乏和城市环境的约束，因此发展“低能
耗”、“低污染”、“低排放”的低碳交通势不可挡。在城市交通的大系统内，参照交通部的《低碳交通运输体系指导意见》要求，重点研究的是城市交通包括水路、公路以及城市客运这三大子行业，其中城市客运是最重要的组成部分，城市客运交通工具主要涉及公交车、出租车及私家车。以杭州市交通的三大子行业为研究对象，测算不同交通方式的能源消耗与碳排放量，采用Laspeyres分解方法计算出影响杭州市交通能源消耗的驱动因素并计算出各个驱动因素的贡献率；然后根据改进的Kaya恒等式，并利用LMDI分解法把影响杭州市碳排放的驱动因子划分为六个影响效应，并计算出各个影响效应的贡献率；
利用SD的理论建立杭州市城市交通能耗碳排放仿真模型，模型模拟区间为20XX~2020年，并进行政策及情景的优化与评估，为建立城市低碳交通体系提供对策建议。本文试图解决以下三个问题：第一，通过测算 20XX~20XX 杭州市的公路、水路、公交车、出租车及私家车的能源消耗与碳排放量，了解其现状及总体变化趋势。第二，利用Laspeyres、LMDI 分解法分别出杭州市交通能源消耗、碳排放驱动因素，验证哪些因素对交通能源消耗及碳排放量有显着影响，哪些因素对交通能源消耗及碳排放量的影响不显着；哪些因素对交通能源消耗及碳排放量起到正向影响，哪些因素对交通能源消耗及碳排放量起到反向影响。第三，利用系统动力学的方法建立杭州市交通能源消耗碳排放的 SD 仿真模型，并进行政策及情景的优化与评估，结合目前杭州市能源消耗与碳排放量的现状和问题，对政府提出一些政策建议。
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第 2 章杭州市交通、能源消耗与碳排放现状分析
 
;  杭州市人口、交通现状
依据《杭州统计年鉴》中常住人口的统计数据,20XX 年末杭州市人口总量为万人。如下图 2-1 所示，
根据 20XX~20XX 年杭州市的常住人口总量可以直观看出，常住人口总量从 20XX 年的万人增加至 20XX 年的万人，增加了万人，增幅巨大。20XX~20XX 年平均常住人口的年增长率为 %,20XX~20XX 年增幅突增，年增长率为 %。常住人口数量从 20XX 年的 810 万人增加至20XX 年的万人，增加了万人。20XX~20XX 年，年均增长率较低，仅为 %。城市公共交通是城市重要的基础设施和社会公益性服务事业，城市公共交通主要由公交车、出租车等构成。伴随着杭州城市经济和社会的发展，交通结构的调整以及“公交优先”政策的深入落实，杭州市的公共交通发展迅速，在 20XX~20XX 年期间，公交车的数量由 2162 辆上升到 8423 辆，增长了倍；但是出租车的数量增加平稳，由 20XX 年的 8320 量增加至 20XX 年的 10783 辆，年增长率为%，具体变化
比照下图 2-2 所示。
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杭州市交通能源消耗与碳排放现状
20 世纪 90 年代，国际能源机构建立了在国际上通用的能源平衡体系，用来测算交通能源消耗。在该体系下，终端消耗能源量将一次能源量扣减了加工、转换、贮运耗费及能源工业所使用能源后的能源量。目前，联合国、欧盟等国际组织在计算能耗时均采用此方法，而我国交通能源消耗的统计方法与国际通用的方法不同。不同之处在于以下两点，一是在我国分行业进行能耗统计时，将交通运输业与
仓储、邮政业合并为一个行业进行统计，而在国外交通运输的能耗是不包括仓储、邮政消耗的能源的；二是在国外测算交通运输能耗时，测算的范围包括除国际远洋、国际航空运输之外的所有类型的交通工具，而在国内测算交通能耗时，仅仅统计了交通部门的营运车辆能耗，并不测算非营运运输，特别是非营运公路运输(如私家车)消耗的能源。然而，从前文私家车数量分析(图 2-3)可知，杭州市的私家车数量迅猛增加，由此导致私家车的能源消耗占比也将不断增大，甚至会占主导地位，而国内统计口径将私家车能源消耗排除在外，会使统计结果明显偏小。为此，参照 IPCC 指南，按照运输方式对能源消耗进行统计，其中对于杭州市营运性运输能耗，采用交通工具不同燃料消耗的统计数据来测算；而对于非营运运输(私家车)的能耗，利用私家车数量、行驶里程与单位里程的燃料消耗量等数据来进行测算。

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