0 引言
交通运输行业处于能源消费的终端，从发达国家交通运输行业低碳发展规律来看，交通运输行业的碳达峰时间往往滞后于国家的总体碳达峰时间[3]。交通运输领域低碳转型发展不仅在于交通行业自身的政策措施，还涉及交通全生命周期的产业链条，包括交通运输载运工具的能源消耗强度、能源类型等，能否实现大幅减碳一定程度上取决于电力、氢能源等新能源的应用情况[4]。近年来，很多学者就此展开研究。Liu等人[5]采用周期和时间序列的平均迪氏指数法（Logarithmic Mean Divisia Index, LMDI）分析了影响我国交通运输领域碳排放的主要因素，其中，宏观经济的变化、劳动力投入效应增加了交通运输碳排放，低碳技术的应用、交通运输强度效应、能源结构效应加速了交通运输行业发展与碳排放的脱钩。Liu等人[6]采用可拓展随机性的环境影响评估模型（Stochastic Impacts by Regression on Population, Affluence and Technology, STIRPAT）和地理和时间加权回归模型（Geographically and Temporally Weighted Regression, GTWR）分析了中国各个省份交通运输碳排放的影响因素，揭示了不同区域的交通运输碳排放驱动因素和空间异质性，提出将单位运输的碳排放量（即碳排放强度指标）作为各地低碳交通发展水平的评价标准，更符合我国区域差异化显著这一国情。Deng 等人[7]采用长期能源替代规划系统（Long-range Energy Alternatives Planning System, LEAP）模型分析了我国交通运输领域未来能源消费需求，以及不同运输方式、不同低碳发展路径的节能减排潜力，研究发现，到2050年，节能减排潜力最大的是重型货车、私家车。Bu等人[8]构建了省级客运碳排放规划模型，重点分析了客运领域的减排措施，提出了针对不同区域私人乘用车减排的重点措施。袁志逸等人[9]研究提出了我国交通低碳转型的中长期发展路径，指出城市交通方面要鼓励公共绿色出行，公路运输方面要注重提升传统燃油车辆的燃油经济性，并鼓励新能源汽车的应用推广等。刘俊伶等人[10]研究了我国交通中长期低碳发展路径，提出需要制定严格的车辆排放准入标准，推广新能源运载工具，引导绿色出行。
总的来说，既有研究提出了分阶段、分重点领域的交通运输低碳转型发展路径，短期聚焦于传统燃料交通运输载运工具的技术减排，中长期推广以电力为代表的新能源在交通运输领域的商业化应用，从而实现大规模减排。
在实现“双碳”目标的背景下，交通运输行业面临更大的减排压力。本文将分步骤、分领域研究目前面临的突出问题和具体需求，系统地量化分析不同减排措施所产生的减排效果，从而提出针对不同阶段的实施路径和政策建议，以期有效支撑交通运输主管部门制定碳达峰碳中和相关政策。
1 我国交通运输领域碳排放现状
我国交通运输领域包括铁路、公路、水路和民航[2]。交通运输领域碳排放的核算范围如图1 所示。其中，铁路运输范围包括铁路货运（货运机车）和铁路客运（客运机车、轨道交通列车）；公路运输范围包括公路货运（营运货车、非营运货车）、公路客运（营运客车、私人乘用车）、城市公共交通（公共汽电车、巡游出租车）及城市其他交通（网约车、私人乘用车、摩托车）；水路运输范围包括从事我国内河、沿海运输的营运船舶（不包括远洋运输营运船舶），具体包括水路货运（货运船舶、港口）和水路客运（客运船舶、城市轮渡）；民航运输范围包括国内航线民航飞机（不包括国际航空），具体包括民航货运和民航客运。本文只关注汽油、柴油、天然气等化石燃料动力源产生的二氧化碳排放。为简化表述，本文后续用“碳排放”统一表述交通运输领域以化石燃料动力源产生的二氧化碳排放。
采用文献[11]~文献[12]构建的交通运输-经济-环境-能源仿真分析模型（Transportation-Economy-Environment-Energy Simulation Analysis Model, T3E-SAM），分析我国交通运输碳排放的特点[11-12]。自2005年以来，交通运输碳排放量增长迅速，在全国碳排放总量中的占比呈上升趋势。随着我国经济社会的快速发展，全社会货运量和货物周转量大幅增长，交通运输碳排放总量从2005年的3.7亿t增长到2021年的10.8亿t，增长了190%，年均增长率达3.6%。交通运输碳领域排放量在全国碳排放总量中的占比从2005年的6.4%上升为2021年的10.7%。2005—2021年交通运输领域碳排放情况如图2 所示。
从运输方式分析，由于铁路电气化率的提升，铁路运输的碳排放量自2013年起逐年下降，而公路运输碳排放量则持续增长，2021年在全国交通运输碳排放总量中的占比约为87%。我国经济的增长伴随着大宗货物需求显著增长，而现阶段大宗货物运输主要以公路运输为主（2019年交通运输部道路货运专项调查结果显示，矿建材料及水泥、煤炭及制品、金属矿石公路货运量达200.6亿t，约为铁路货运总量的4.6倍），2005—2021年公路货物周转量年均增长7.6%左右；同时，我国私人乘用车保有量从2005年的0.17亿辆增长到2021年2.37亿辆，增长了13倍。公路运输能源消耗95%以上为化石能源，导致公路运输碳排放量快速上升。水路运输碳排放较公路运输碳排放小，其总量呈缓慢增长趋势。航空运输碳排放量增速较快，在全国交通运输碳排放总量中的占比逐年增大，自2017年起成为交通运输领域第二大碳排放行业。2005—2021年交通运输分领域的碳排放情况如图3 所示。
2 交通运输领域碳减排面临的主要挑战
交通运输行业在推进绿色交通发展、实现“双碳”目标的过程中还存在以下困难和问题。
（1）交通货运需求和出行需求将持续增长。尽管我国经济已由高速增长阶段转向高质量发展阶段，供给侧结构性改革将进一步深化，货运需求增速将有所下降，但由于工业化和城镇化进程还在持续，高价值、分散性、小批量、时效性货运需求快速攀升[13]。客运方面，未来我国城市群建设将使得各城市间的联系更加紧密，经济、社会联系将进一步增强，主要城市群之间的旅客出行将持续增加；我国商务性出行需求的比例仍然偏高，旅游休闲出行的潜力尚未得到充分释放，随着交通基础设施的完善、人民生活水平的提高、空闲时间和可支配收入的增加，旅游、休闲、会友等娱乐性出行需求将快速增加。《国家综合立体交通网规划纲要》[14]指出，预计2021—2035年全社会货运量年均增速约为2%，旅客出行量（含小汽车出行量）年均增速约为3.2%。
（2）交通运输结构尚需进一步优化。部分地区大宗货物中长距离公路运输占比仍然偏高，多式联运等高效组织模式发展滞后，大型城市和城市群区域绿色出行比例有待进一步提高；铁路货运专线、集疏港码头、综合枢纽的建设需要大量资金投入，给中央及地方财政造成较大的压力；公路运价仍明显低于铁路运价，“倒挂”问题仍普遍存在，未来一旦取消铁路运价优惠政策，运输结构调整成效存在“反弹”风险[15]。
（3）节能低碳技术装备发展路线图仍不明确。经济社会发展对运输时效性、个性化、舒适度等要求越来越高，豪华舒适大巴、冷链物流等高耗能运输需求将持续增加；清洁燃料技术有待突破，重型货车、船舶等新能源技术发展路线仍不明确[16]，在技术成熟度、产能提升水平、市场占有率、配套基础设施建设等方面还存在较大不确定性。
（4）促进交通节能减排的推进手段尚不完善。相关法规制度、标准体系、政策措施有待完善；交通能耗和碳排放统计体系尚不完善，部分领域底数不清，交通运输经营业户对能耗排放数据积累不足，行业主管部门难以采集高质量的排放数据，难以支撑行业科学决策；过往节能减排试点示范建设经验亟需总结提升，形成相应的技术标准规范全面推广应用；节能减排工作评估监管体系尚不健全，法规政策标准、能耗及碳排放监测等能力保障存在短板。
3 减排措施量化分析
3.1 情景设置
根据不同的影响因素，本研究设置基准情景、“双碳”政策推演情景及强化政策情景。结合中国碳达峰碳中和目标，参考典型国家交通近零碳排放发展路径，确定情景参数。
基准情景：以现有政策手段和技术水平为主要参照，假定中国产业布局、客货运结构、不同交通模式的能效水平、替代燃料技术的发展没有大的变化或重大技术突破。
“双碳”政策推演情景：考虑国家近期密集出台的“双碳”政策，量化相关政策措施并作推演（主要考虑的因素包括：优化运输结构，交通节能减排技术不断应用，绿色出行比例提升，新能源车船普及率上升）。
强化政策情景：在“双碳”政策推演情景基础上，进一步增强政策力度，显著提升运输结构调整力度，提高燃油经济性标准，加快普及新能源载运工具，鼓励绿色出行。
各情景设置的具体参数如表1 所示。
表1 情景设置的主要参数与特征 |
| 基准情景 | “双碳”政策推演情景 | 强化政策情景 | |
|---|---|---|---|
| 交通低碳 技术 | 2030年、2060年交通能源利用效率较2020年分别提升10%, 30% | 2030年、2060年交通能源利用效率较2020年分别提升20%, 50% | 2030年、2060年交通能源利用效率较2020年分别提升35%, 65% |
| 新能源 汽车 | 2030年、2060年新能源汽车保有量占比分别为20%, 50%，重型卡车中新能源车占比分别为1%, 40% | 2030年、2060年新能源汽车保有量占比分别为30%, 80%，重型卡车中新能源车占比分别为5%, 70% | 2030年、2060年，新能源汽车保有量占比分别为40%, 100%，重型卡车中新能源车占比分别为8%, 95% |
| 城市绿色 出行 | 2030年、2060年公共交通全方式的出行分担率分别达40%, 45%，轨道交通的长度分别为5万km, 6万km；2060年私家车保有量为340辆/千人，共享出行率为10% | 2030年、2060年公共交通全方式出行分担率分别达45%, 50%，轨道交通的长度分别为6万km, 8万km；2060年私家车保有量320辆/千人，共享出行率为35% | 2030年、2060年公共交通全方式出行分担率分别达50%, 60%，轨道交通的长度分别为6万km, 10万km；2060年私家车保有量270辆/千人，共享出行率为50% |
| 运输结构 优化调整 | 经过货运结构调整，到2030年，公路分别向铁路和水路调整3亿t, 5亿t；到2060年，公路分别向铁路和水路调整10亿t, 16亿t | 经过货运结构调整，到2030年，公路分别向铁路和水路调整5亿t, 8亿t；到2060年，公路分别向铁路和水路调整15亿t, 20亿t | 经过货运结构调整，到2030年，公路分别向铁路和水路调整15亿t, 16亿t；到2060年，公路分别向铁路和水路调整30亿t, 35亿t |
3.2 情景分析
随着经济社会的快速发展，工业化和城镇化进程加快，全国交通运输碳排放总量呈快速增长趋势，如不采取进一步的减排行动，中国交通运输领域碳排放量将迅速增长。基准情景下，交通运输领域碳排放将持续增加到2045年，峰值为16.2亿t，2060年下降到11.3亿t。从情景对比分析来看（见图4 ），“双碳”政策推演情景下，2035年交通运输碳排放峰值为13.2亿t，比基准情景下的峰值下降18.1%，2060年下降到1.8亿t；强化政策情景下，2030年交通运输碳排放峰值为12.6亿t，比基准情景下的峰值下降22.3%，2060年下降到0.66亿t。
（1）基准情况下
基准情景下，到2060年新能源车辆普及率较低，尤其是货运领域，新能源车辆占比仅为50%；运输结构调整力度较小、能效提升有限，导致交通运输碳排放总量持续增加，2030年达到14.5亿t，2045年达到峰值16.2亿t，2060年下降到11.3亿t。公路运输是最主要的碳排放源，其碳排放量在交通运输碳排放总量中的占比从2020年的87%下降到2040年峰年的82.2%，并持续下降到2060年的77.4%。民航运输碳排放量在交通运输碳排放总量中的占比将持续上升，从2020年的7.1%增长到2060年16.9%，占比增长138%。
（2）“双碳”政策推演情景下
“双碳”政策推演情景下，随着交通运输装备结构的优化、技术的发展以及资源的合理配置，结合国家发布的相关“双碳”政策及交通运输部等相关部门发布的“双碳”措施进行推演，量化关键参数。模型核算结果显示，交通运输碳排放总量将呈现先增长后下降的趋势，约在2035年左右达峰，碳排放峰值为13.3亿t；2050年、2060碳排放量分别下降到6.8亿t, 1.8亿t，分别相比基准情景下降57.3%, 83.4%。
到2035年，当采取不同的政策措施时，运输结构调整、能效提升、新能源应用这三类措施的减排效果依次增强，相比于基准情景，分别能够贡献0.55亿t, 0.66亿t, 1.42亿t的减排量，减排贡献占比分别为21%, 25%, 54%（见图5 ）。
到2060年，运输结构调整、能效提升等措施的减排效果进一步减弱，新能源应用的减排效果最为突出，相比于基准情景，三者分别能够贡献0.97亿t, 1.39亿t, 6.94亿t的减排量，减排贡献占比分别为10%, 15%, 75%（见图6 ）。
（3）强化政策情景下
强化政策情景下，强调加快减排措施的应用，以快速减排为首要目标。具体措施包括：加大“公转铁”“公转水”政策力度，鼓励居民更多采用绿色出行方式，加强“互联网+交通运输”应用，推进智能交通建设，提升交通运行效率；提高传统燃料运载工具的燃料限值，加快淘汰现有老旧车辆；通过采用更为激进的新能源车辆渗透率等措施，改善运输工具燃料结构。模型预测结果显示，交通运输碳排放总量有望于2030年左右达峰，碳排放量峰值为12.6亿t，比基准情景下的峰值下降22.2%。2050年、2055年、2060年碳排放量分别下降到3.5亿t, 1.9亿t, 0.66亿t，2050—2060年下降幅度达81.3%。
到2030年，当采取不同的政策措施时，能够看出运输结构调整、能效提升、新能源应用这三类措施的减排效果依次增强，相比于基准情景，分别能够贡献0.46亿t, 0.61亿t, 0.93亿t的减排量，减排贡献占比分别为23%, 31%, 47%（见图7 ）。相比“双碳”政策推演情景，强化政策情景下的达峰年，新能源应用的贡献率稍小，主要原因是2030年部分新能源载运工具的技术还不成熟，普及率相对较低。
到2060年（如图8 所示），运输结构调整、能效提升等政策的减排效果进一步减弱，新能源应用的减排效果最为突出。相比于基准情景，这三类措施分别能够贡献1.10亿t, 2.36亿t, 7亿t的减排量，减排贡献占比分别为11%, 23%, 67%。相比“双碳”政策推演情景，强化政策情景下新能源应用的贡献率稍小，能效提升的减排量增长较大。主要原因是，在强化政策情景下，为加快交通运输碳达峰，加大了传统燃料载运工具节能减排技术的应用力度，释放了一部分减排潜力，相较于“双碳”政策推演情景下的能效提升政策，减排效果增强了41.3%。
4 推动交通运输领域绿色低碳转型路径设计
（1）提升交通运输能源利用效率。从不同低碳政策的量化分析中可以看出，提升交通运输能源利用效率是2035年前重要的减排措施，在“双碳”政策推演情景下减排贡献率达25%。因此，建议将节能贯穿于交通运输发展的全过程和各方面，提高燃油车船能效和碳排放准入标准，加快老旧运输工具更新改造，积极推进智能交通示范应用；健全能源管理体系，推动交通运输企业能效提升，建立低碳交通“领跑者”认证机制。
（2）加快优化调整运输结构。2035年前运输结构调整相关政策在“双碳”政策推演情景下能够贡献21%左右的减排量，是重要的减排措施。同时，加快调整运输结构的也是政府的重要抓手。因此，应持续推进大宗货物和中长途货物“公转铁”“公转水”，完善干线铁路集疏运体系，加快大型工矿企业、物流园区以及港口铁路专用线建设，大力发展多式联运，创新多式联运组织模式；加快发展绿色物流，推动道路货运集约高效发展，推进城市货运配送绿色发展，加快互联网在货运物流领域的应用，鼓励共同配送、集中配送、夜间配送等运输组织模式发展，有效整合物流资源，提高利用效率。
（5）推进绿色低碳基础设施建设，保障各类促进低碳发展的政策能够落地。构建以铁路为主干，以公路为基础，水运和民航比较优势充分发挥的国家综合立体交通网；建设绿色低碳交通基础设施，积极打造绿色公路、绿色铁路、绿色航道、绿色港口、绿色空港；推进交通基础设施网与能源网融合发展，强化交通与能源基础设施共建共享。