湖南省交通运输领域碳排放达峰路径研究

交通运输是当今世界经济发展的重要组成部分，但也是产生大量碳排放的主要行业之一。本文以2021年为基准年，设置参考情景、低碳情景和强化低碳情景，通过LEAP (Long-Range Energy Alternatives Planning System)模型对2022—2035年湖南省交通运输领域碳排放量进行预测分析。结果表明：参考情景下，湖南省交通运输领域碳排放量高速增长，2035年排放量达5724.78万t，预测期内未出现峰值；低碳情景和强化低碳情景下，湖南省交通运输领域碳排放预计分别于2033年、2029年达到峰值，峰值量约为4481.44万t、4257.95万t。预测期内，能源消费量仅在强化低碳情景下达峰，于2030年达到2162.24万t标准煤的能源消费峰值。最后，基于减排潜力分析提出湖南省交通运输领域绿色低碳发展的3个主要建议：建议采取强化低碳情景下的强化节能减排措施，尽早实现碳达峰；社会车辆是减排关键子领域，建议推广新能源的同时构建清洁电网，实现减排效益最大化；公路货运是减排重要抓手，调整运输结构和降低重型货车的碳排放是减少公路货运排放的主要措施。     

中国交通运输业碳达峰时间预测研究

交通运输业碳排放尽早达峰对中国实现总体碳达峰具有十分重要的作用。本文测算 2000—2019 年中国交通运输业碳排放水平，分析碳排放主要影响因素，构建拓展的 STIRPAT (Stochastic Impacts by Regression on Population, Affluence, and Technology)模型。在设置各主要影响因素增长水平的基础上，利用岭回归构建碳排放预测模型，并基于情景分析预测5种发展情景下交通运输业碳达峰情况。结果显示：基准情景下，中国交通运输业碳排放将于2035年达到峰值12.35亿t；强化低碳情景、一般低碳情景、一般高碳情景及绝对高碳情景下，中国交通运输业将分别在2030年、2032 年、2040年及2043年达到峰值，峰值量分别为10.31亿，11.00亿，14.01亿，16.47亿t。中国应采取有效措施，努力达到一般低碳或强化低碳情景，使交通运输业碳排放尽早达峰。     

碳排放控制的国际比较及经验借鉴

碳排放的增长是影响人类生存环境的重要问题,控制碳排放已成为全球共识。本文基于国际比较的视角,选取已实现碳达峰的部分国家为研究对象,从不同发展阶段剖析碳排放的演变规律,从经济发展、能源结构及产业结构维度对比各国实现碳达峰前后的社会经济变化规律,分析各国碳达峰后的减排效果及路径。研究表明,通常情况下,碳排放强度达峰早于碳排放总量达峰,碳排放与经济发展的关系普遍存在由相互依赖到弱脱钩再到强脱钩的阶段性变化规律;碳达峰后,出现经济增长趋缓,化石能源占比下降及第三产业比重上升的趋势,年均减排速度在1.6%左右。目前,我国社会经济发展水平与碳达峰国家还有一定差距,碳达峰与碳中和时间间隔短,减排任务与难度更大,应借鉴已达峰国家经验,优化产业结构,促进燃料及能源结构变革,培育社会低碳意识,坚持走绿色可持续发展道路。     

碳达峰视角下的机场航空器碳排放预测

机场的航空器碳排放是民航碳排放的主要来源之一,早日实现机场航空器碳排放达峰有 助于加快推进绿色民航建设。以厦门高崎国际机场为例,首先采用改进的ICAO方法测算了2019 年机场航空器碳排放量;然后,运用情景分析与蒙特卡洛模拟方法预测了厦门机场航空器碳排放 达峰可能性、峰值与影响因素。结果表明：2019年厦门机场航空器在起降循环阶段共产生碳排放 33.8万t,2035年碳排放最多可达45.3万t;在绿色发展和技术突破情景下,2035年前均可实现航 空器碳排放达峰,且技术突破情景下达峰更早、峰值更低;航空器滑行时间和生物燃油替代率是 碳达峰的最重要影响因素;机场可从优化场面运行、加强规划引领等方面减少机场航空器碳排 放,实现机场航空器碳排放顺利达峰、早日达峰。     

中国货运结构优化的碳减排效应测度

管理部门和学界高度重视货运结构优化问题，因为过高的公路货运量导致货运碳排放居高不下，不利于早日实现“碳达峰、碳中和”目标。除货运结构外，货运碳排放受诸多因素影响，但研究者大多仅关注部分重点因素影响，对于货运结构优化的碳减排效应缺乏准确理解。为解决上述问题，本文利用“自上而下”法测算1999—2019年中国货运碳排放量，并构建综合考虑社会经济变量(如人均GDP)与货运特征变量(如货运分担率)的偏最小二乘回归模型，通过调整不同货运方式使用费用，模拟2030年不同政策刺激情景下货运结构优化的碳减排效应。结果表明：1999— 2019年，社会经济变量对货运碳排放增长的年均贡献度为73%，显著高于货运特征变量；公路、铁路和水路货运分担率变化对货运碳排放增长的年均贡献度分别为1.81%、-0.01%和-0.26%；2030 年公路货运量全部转为铁路或水路货运量的极端情景，难以实现单位GDP货运碳排放较2005年下降65%的标准；增加高碳货运方式使用费用的碳减排效应比降低低碳货运方式使用费用更显著。     

碳达峰目标下中国民航CO2与NOx减排协同效益分析

民用航空作为交通运输的重要组成部分，对落实国家碳达峰和碳中和战略具有重大意义。本文构建了一套符合民航特征的大气污染物与CO2排放综合预测模型，针对民航飞机未来增 长情况和2019—2050年民航CO2和NOx排放量开展预测分析，并利用协同控制坐标系和协同减 排弹性系数评价产生的减排协同效益。结果表明，未来民航飞机年增量呈现出不断增长的趋势， 与GDP、潜在产出及劳动效率的发展关联密切。燃油效率的提高并不能改变民航CO2和NOx排放量持续增长的现状，可持续航空燃料的发展使民航CO2排放量于2045年达峰，约为3.18×108 t，并会促进NOx排放量持续增长。通过技术改进与新动力飞机的进入可消除此影响，使民航CO2排放量达峰时间提前到2040年，排放量约为2.65×108 t，在此基础上，推进可持续航空燃料的应用可使民航CO2排放量在2037年达峰，约为2.47×108 t，可见民航业无法实现2030碳达峰愿景，且研究表明，适当引进可持续航空燃料，加快对民航技术的改进和新动力飞机的应用是强化民航CO2与 NOx协同减排的最佳选择。因此短期内着力提高飞机燃油经济性；中期加速推进可持续航空燃料 的应用比例；长期依靠新型动力飞机实现零碳飞行，是民航业实现双碳的最佳路径。     

我国交通运输业碳达峰时间预测

碳达峰战略背景下,交通运输业作为高碳排放行业面临一系列挑战。本文分析我国交通运输客货运碳排放现状。基于统计数据与相关研究成果,推算含私人小汽车的交通运输业碳排放量,并计算各交通方式的碳排放因子。借鉴部分发达国家经验,预测2019—2040年我国客货运周转量发展趋势。以2040年为目标年,设计未来交通结构和碳排放因子情景,研究我国交通运输业碳达峰时间和达峰值。结果表明：2020年,含私人小汽车的交通运输业碳排放量为11.1亿t。2040年,我国旅客运输需求规模在8.2万亿～8.7万亿人公里,货物运输需求规模在27.3万亿～28.7万亿吨公里。最后,验证了单纯依赖交通结构改善难以实现2040年前碳达峰,还须结合交通清洁技术升级。情景分析表明,采取“公转铁”“公转水”等交通结构转型,公路运输清洁化等政策措施,交通运输业有望于2031—2034年实现碳达峰。     

访黄昕节能明星创新工作室

正我国已是世界上最大的碳排放国。交通运输是油气消耗大户,是主要碳排放源之一。我国还是"贫油少气"的国家,油气高度依赖进口。2012年底,我国探明石油储备为173亿桶,仅占全球石油储量的1%;2011年全国汽车燃油消耗在石油消耗总量中占比60.2%。国际能源机构预测,2030年我国石油消耗量的80%需要依靠进口,且目前进口的主要通道需经马六甲海峡,能源安全已关系到中华民族的根本利益。公共交通是城市客运交通的主体,拥有庞大的车队,运营时     

广东不同区域汽车新能源化的减碳潜力及成本预测

汽车新能源化被认为是减少交通运输行业碳排放的有效政策,实施不同政策的碳减排效果及减排成本值得关注。本文在分析广东省各区域发展现状基础上,基于各车型存活和淘汰规律,搭建自下而上的汽车碳排放预测模型,通过耦合汽车保有量预测模型以及碳减排技术成本核算模型,分区域和分阶段研究广东省不同力度汽车新能源化情景的减碳潜力及短期成本。结果表明：在现有政策情景下,广东省将在2060年前实现车队大规模新能源化,更激进的新能源化政策将有望使此进程提前10年;广东省在现有政策力度下,能够在2030年前实现汽车碳达峰目标,峰值约为1亿t;珠三角(不含广深)地区和非珠三角地区将是减碳重点区域,私家车、其他乘用车以及出租车将是减碳重点车型;短期成本分析显示,相较于基准情景,各情景均呈现短期累计减碳总成本以及单位减碳成本广州和深圳低,珠三角(不含广深)和非珠三角高的特点。     

天然气重卡 绿色货运大势所趋

随着经济的发展,环境污染问题日益突出,各级政府纷纷出台政策,2013年9月10日国务院出台的《大气污染防治行动计划》,昭示着严峻的环保形势使得新能源技术得到更加广泛的采用。同时,国家节能与新能源汽车产业发展规划（2011-2020）指出：2015年要实现＂车用燃料结构得到优化。替代燃料占车用燃料消耗的比例达到10%以上。天然气汽车推广规模达到150万辆以上,第二代生物燃料得到规模化市场应用＂的目标。2020年要实现：＂替代燃料占车用燃料消耗的比例达到15%以上＂的目标。     

带时间窗的卡车编队路径优化

卡车编队是一种极具前景的新型运营组织模式，多辆采用半自动驾驶技术的卡车以较小的车头间距共同行驶，达到减少能源消耗与环境污染和保障交通安全的目的，该组织模式也被称为“公路列车”。从运营管理及调度技术的角度进行研究，利用商品网络流理论解决某一特定卡车在何时何地编入哪个卡车编队的问题，尽可能地促进卡车编队的形成，最大限度地节约能源。本文分析卡车编队形成过程中额外产生的集结等待时间，并量化计算由于卡车编队成组运行，空气阻力的下降进而产生的燃油节省。在限制卡车编队规模的条件下，构建考虑合理绕行的卡车编队路径优化模型，将每个运输任务是否通过路网中的弧段设置为决策变量，优化结果既能反映每个弧段上卡车编队的构成情况，又能体现每个运输任务具体的走行路径。采用商业软件求解构建的卡车编队路径优化模型，形成卡车编队19个，节省燃油费用达到14%以上。结果表明：该 模型能得出理想的卡车编队路径优化方案，为卡车编队的推广应用提供理论参考。     

绿色集装箱港口节能减排策略综述

综述了绿色集装箱港口节能减排策略，总结了国内外针对在港船舶、场桥、集卡与岸桥节能减排的措施与减排效果量化方面的研究成果，提出了未来的研究方向。研究结果表明:船用替代燃料(包括液化天然气、生物燃料、新能源)减排效果明显，针对替代燃料动力船应用困难问题，未来可重点研究替代燃料配套设施建设时序、补贴政策确定等问题；船舶采用岸电技术依据各地区碳排放系数不同可减少48.0%~70.0%的船舶在泊CO₂排放，考虑岸电设施使用率低等问题，港口岸电定价、船舶与码头配套设施改造时序等问题成为未来研究重点；降低船速可减少8.0%~20.0%的船舶在港CO₂排放；降低船舶非生产等待时间及辅助作业时间，并不能显著降低船舶在港CO₂排放，后续还可进一步研究如何通过港口资源合理调度等方式减少船舶在港等待时间；设立硫排放控制区可减少33.0%~34.6%的SO₂排放，还可继续研究排放控制区对船舶运营与港口运营的影响；场桥、集卡与岸桥节能减排措施主要为设备改造及优化调度，未来可继续研究既有设施设备节能改造时序，并分析在港船舶与装卸设备各减排措施集成下的综合减排效果；新能源供电系统在港口中的应用尚处于起步阶段，未来可研究港口新能源电力系统设计方法，构建清洁低碳的港口能源体系。      

碳中和目标下氢能源在我国运输业中的发展路径

氢能是未来能源系统清洁转型的重要二次能源。本文首先调研分析了美国、欧盟、日本既 有的氢能研发总体战略及其实施情况;结合氢能源的优势和未来全球碳减排的任务,分析了氢能 关键技术研发、产业化发展、交通运输行业推广应用情况;从技术角度比较了美国、欧盟、日本的 氢能技术推广策略,指出我国氢能研发技术的国际差距。结合实际统计数据,分析了我国铁路、 公路、水运和民航等运输方式的碳排放水平。在氢能既有特性参数基础上,测算了氢能在道路、铁 路等不同领域应用的碳减排效果。结果发现：氢能替代公路货运10%,可减碳7000万t;1000万t 氢用于替代道路货运可获得近1亿t的碳减排量。本文研究提出了氢能研发与应用策略,建立可 再生能源与氢能综合互补调节机制,如近期利用西部地区可再生发电的弃电降低电解水制氢成 本,利用灰氢替代燃油,中远期推广扩大氢燃料电池市场等。本文还研究了交通运输业适合氢能 发展的重点领域,分析表明：2060年氢能在道路交通中的应用如能达到4000万t,可望实现交通运 输业减碳约4亿t。本文结合我国国情提出了碳中和目标下将氢能技术与产品推广到大功率、长 距离以及冬季低温地区客货运输领域,与既有电动汽车发展战略一道打造绿色交通体系的对策 与建议。     

碳达峰下城市交通运输减排治理策略研究

随着我国城镇化和机动化进程的不断加快，交通运输行业的污染排放问题愈发严重，已经 成为碳排放的主要来源之一。通过政策手段有效治理城市交通运输污染排放是实现城市可持续 发展和2030年碳达峰目标的关键。本文在分析城市交通系统结构和各个要素因果关系的基础 上，将城市交通能耗与排放系统划分为：人口、经济、私家车、公共交通、物流与货运、交通基础设 施、能源消耗与排放等7个子系统，利用系统动力学方法建立城市交通减排治理决策模型，以哈尔 滨市为例进行策略仿真。在对模型进行方程设置、参数估计和有效性检验之后，利用Vensim软件 仿真模拟不同交通减排治理策略实施效果，并探讨如何通过不同策略组合实现城市交通碳达峰 目标，为碳达峰下城市交通减排治理提供决策依据和策略方案。     

基于轨迹数据的货车自发编队节油潜力估计

为探索最大编队长度和路网中行驶货车数目对自发编队的影响以及评估真实世界自发编队油耗节省潜力，提出了既可保证一定程度的搜索又能防止为过分追求更大编队长度而花费较长时间等待的动态时空搜索范围策略，利用辽宁省货车轨迹数据挖掘了多辆货车的最长公共子序列，并构建整数规划模型求解，获取最大节省油耗下的编队方案。结果显示：编队油耗节省会随着路网中行驶货车数目和最大编队长度的增加而增加，编队中车辆平均行驶距离和平均节省油耗最终分别收敛至一范围；编队行驶距离并不一定会随着允许最大编队长度的增加而增加，即自发编队最大油耗节省策略并非编队最大行驶距离策略；在不考虑时间搜索范围时，通过继续增大空间搜索范围可实现更多的燃油节省，但不考虑空间搜索范围时持续增加时间搜索范围却不能获得更多燃油节省；4000辆车的数据集进行自发编队时每天最多可节省燃油2026.21 L，最大允许编队长度为5辆比最大允许编队长度为2辆的车辆平均节省油耗最多可提升13.92%。将本文整套处理流程应用于更大规模的货车数据集，可组成自发编队的目标车辆将会显著增加，相应地也可减少更多的能源消耗和污染物的排放，具有很大的应用潜力。     

民航飞机起飞推力对油耗和排放的影响分析

起飞是飞行过程中一个非常重要的阶段。为研究起飞推力对油耗和排放的影响，基于多 种数据，建立一种耦合的起飞油耗计算方法，以广州白云机场起飞的B738、A320、A321、B737为 研究对象，比较不同方法的起飞油耗计算结果，分析推力对起飞油耗和排放的影响，并对比分析 推力调整后起飞排放的变化情况。结果表明：本文方法计算结果准确性较高，与真实数据相比，4 种机型起飞油耗平均相对差值分别为-2.32%、5.41%、2.31%和-3.80%；B738和B737随着推力的 增加，起飞油耗先减少后增加，推力在77%和81%时，起飞油耗最低；A320随着起飞推力越大，起 飞油耗越少；A321 随着推力越大，起飞油耗越多；采用推力调整后，广州白云机场 B738、B737、 A320、A321这4种机型的年起飞排放量累计可减少2499.3 t，减少率达6.4%；在各种排放物中，碳 排放量减少最多，为2471.1 t，占总排放物的98.9%，减少率达6.5%。采用推力调整减少起飞油耗 和排放对航空器节能减排有重要意义。     

山区双车道公路货车碰撞预测的双变量冲突极值模型

为预测山区双车道公路货车与冲突车辆发生的碰撞，本文基于无人机视频，提取货车与交互车辆的高精度轨迹数据，选取适用于不同运行轨迹的交通冲突指标，结合极值理论，构建双变量冲突极值(BTCEV)模型，将后侵入时间(PET)与碰撞时间(TTC)纳入统一框架，实现山区双车道公路货车与冲突车辆的碰撞预测，并以云南省货车事故高发的山区双车道公路为例，验证 BTCEV模型的预测性能。研究表明：PET为0.382 s、TTC为4.471 s是山区双车道公路货车严重冲突的阈值；BTCEV 模型预测山区双车道公路货车年事故发生率为 5.84%，预测准确性高达 98.92%，较PET模型以及TTC模型分别提高了167.33%和10.80%；且相比于单变量模型，双变量模型所估计的置信区间更窄，预测精度更高。研究结果将山区双车道公路货车碰撞预测方法从单变量扩展到双变量，在山区货车交通安全分析方面有广阔的应用前景。