“双碳”背景下交通运输行业技术发展建议_朱育严

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“双碳”背景下交通运输行业技术发展建议朱育严上海新能源科技成果转化与产业促进中心摘要：交通运输是能源消耗及碳排放第二大行业。在碳达峰碳中和的目标要求下，为应对我国交通基础设施网络、运输装备总量、运输服务需求及人均交通用能的快速增长，分析当前交通行业碳排放现状和发展趋势，指出交通领域碳减排面临的主要困境和挑战，从规划、建设、运行、系统层面提出应对策略，加快开展低碳交通相关研究，为实现交通运输行业低碳转型，制定交通运输碳减排政策措施提供强有力的支撑。关键词：交通运输；低碳交通；碳达峰碳中和；碳减排；公共交通；绿色发展DOI:10.13770/j.cnki.issn2095-705x.2023.02.004SuggestionsonTechnicalDevelopmentofTransportationIndustryunderBack-groundof"DoubleCarbon"ZHUYuyanShanghaiNewEnergyCenterforTechnologyTransferandIn-dustryPromotionAbstract:Transportationisthesecondlargestindustryinenergycon-sumptionandcarbonemissions.UnderthegoalofCarbonPeakingand收稿日期：2022-10-10作者简介：朱育严（1980-11-），男，硕士，工程师，主要从事上海市科委交通科技项目管理及国内合作工作

1No.02上海节能2023“双碳”背景下交通运输行业技术发展建议上海节能低SHANGHAIENERGYSAVINGSHANGHSHANGHAIENERGYSAVINGAIENERGYCONSERVATION碳专栏LOWCARBONCOLUMNCarbonNeutrality,inordertocopewiththerapidgrowthofChina'stransportinfrastructurenetwork,totaltrans-portequipment,transportservicedemandandpercapitatransportenergyconsumption,theauthoranalyzesthecurrentstatusanddevelopmenttrendofcarbonemissionsinthetransportindustry,pointsoutthemaindiffi-cultiesandchallengesfacedbycarbonemissionreductioninthetransportationsector,putsforwardcounter-measuresfromtheplanning,construction,operationandsystemlevels,speedsuptheresearchonlowcarbontransportation,andprovidesstrongsupportfortherealizationoflowcarbonevolutioninthetransportationin-dustryandtheformulationofcarbonemissionreductionpoliciesandmeasuresfortransportation.Keywords:Transportation;LowCarbonTransportation;CarbonPeakingandCarbonNeutrality;CarbonEmissionReduction;PublicTransportation;GreenDevelopment增长最快的领域。碳排放总量占全国终端排放量0引言约15%，其中公路占74%、水运占8%、铁路占8%、气候变化是当今人类面临的重大全球性挑航空占10%左右。从美国等已实现碳达峰的主要［1］战。联合国IPCCAR6报告(2021年）数据显示，发达国家发展历程看，交通部门能耗占终端能耗比目前全球地表平均温度较工业化前高出约1℃，如重大，基本上都稳定在20%到40%之间。果在未来几十年内不大幅减少CO2和其它温室气体的排放，21世纪将面临超过1.5℃至2℃的全球升温，届时高温和极端天气将严重威胁人类的生命与财产安全。控制和减少CO2等温室气体排放是保护地球生态环境的重中之重。目前，全球已有130余个国家和地区相继提出“碳中和”或“零碳”目标。习近平主席在第七十五届联合国大会宣布中国力争2030年前CO2排放达峰，2060年前实现碳［2］中和的目标愿景。随后，习主席在联合国气候雄心峰会上进一步宣布到2030年，中国单位国内生图12020年全球碳排放来源构成［3］产总值CO2排放将比2005年下降65%以上。2交通领域节能降碳面临的挑战1交通运输行业碳排放现状随着交通基础设施网络不断完善，运输装备总［4］量快速增加，运输服务规模持续增长，交通领域的国际能源署（IEA）统计数据显示，2020年全球碳排放主要来自能源发电与供热、交通运输、制碳排放占比仍面临进一步增长的挑战（见图2）。造业与建筑业三个领域，占比分别为43%、26%、2.1交通基础设施是行业绿色低碳转型的重要领域17%（见图1）。由此可见，交通运输行业是第二大碳排放源。我国交通基础设施体量庞大，建设总量跃居我国作为交通大国，高速公路通车里程、高速铁路世界前列。随着交通基础设施网络不断完善，碳与城轨交通运营里程均为世界第一，交通运输行业排放强度较高与生态环境协调发展不足的问题逐碳排放年均增速保持在5%以上，是温室气体排放步凸显。低碳专栏2012023年8年第0027期135LOWCARBONCOLUMNSHANGHAISHANGHAIENERGYSAVINGENERGYCONSERVATION

2No.02上海节能2023SHANGHAIENERGYSAVING2.2交通运输是居民出行和物流服务的基础支撑和2.3出行者对交通服务品质满意度的追求不断增强保障全社会对运输时效性、个性化、舒适度等的要随着经济社会的快速发展和人民生活水平的求越来越高，运输服务规模持续增长，单位运输周不断提高，交通运输需求总量、运输装备保有量持转量能耗水平已接近发达国家，单位碳排放下降面续增加，碳排放总量仍将持续增长（见图3）。临瓶颈。图2交通CO2排放占比（世界资源研究所）图32010-2019年汽车拥有量增长统计2.4交通行业实施节能降碳资金需求量大3交通行业低碳转型政策支撑政府间气候变化专门委员会第六次评估报告碳达峰碳中和目标对我国交通运输领域而言，［1］（IPCCAR6）中指出，交通运输行业碳减排成本明既是行业发展的重大挑战，也是行业绿色转型的重显高于工业、建筑等行业（见图4）。要机遇。自2020年提出“双碳”目标以来，中国基综上所述，相较于工业、建筑等领域，交通运输本构建起“2+N”政策体系，《中共中央国务院关于行业是实现“双碳”目标的重点和难点领域。完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和低碳专栏136LOWCARBONCOLUMN

3No.02上海节能2023“双碳”背景下交通运输行业技术发展建议上海节能低SHANGHAIENERGYSAVINGSHANGHSHANGHAIENERGYSAVINGAIENERGYCONSERVATION碳专栏LOWCARBONCOLUMN图4典型发达国家交通运输CO2排放量［5］［6］工作的意见》和《2030年前碳达峰行动方案》为优化调整运输结构等实施要求，指明了交通能源结［7］我国碳达峰碳中和目标的实现描述了更清晰的路构和交通运输方式低碳化两个重要方向。线图。在优化交通运输结构方面，明确要加快建设4上海市交通行业技术发展建议综合立体交通网，大力发展多式联运，提高铁路、水路在综合运输中的承运比重，持续降低运输能耗和科技创新是实现碳达峰与碳中和目标的重要CO2排放强度，推广节能低碳型交通工具，积极引导保障，其实质是从一个新的视角、新的约束条件对低碳出行。在增强交通运输绿色转型新动能方面，现有和未来的技术进行全面的审视、评估和筛选，提出要强化绿色低碳发展规划引领，将碳达峰碳中是技术转型和升级换代，涉及交通的整个领域、整和交通运输工作目标要求全面融入各地区交通运个过程和全寿命使用阶段。输中长期发展规划。碳排放涉及交通领域各方面和各环节。近中《交通强国建设纲要》和《国家综合立体交通网期，交通运输规模仍呈现中高速增长，加之上海市规划纲要》作为指导交通强国建设的纲领性文件，道路交通总体规模庞大，碳排放量居高不下且呈持［8］同样对低碳交通发展做出了擘画：一方面提出强化续增长态势，亟须大力发展和推广应用交通降碳节能减排、打造绿色高效的现代物流系统等战略方减排技术（见图5）。向；另一方面明确促进交通能源动力系统低碳化、面向“双碳”目标，交通运输行业主要技术策略图5交通领域涉碳环节低碳专栏2012023年8年第0027期137LOWCARBONCOLUMNSHANGHAISHANGHAIENERGYSAVINGENERGYCONSERVATION

4No.02上海节能2023SHANGHAIENERGYSAVING是低碳化、减量化、可再生和高效率，主要技术手段行需求的大数据分析技术，研发分层异构公交网络是升级建设和管理技术，全面采用智能技术，显著设计与重构技术，实现轨道交通与常规公交“一张提高设施和交通运行的效能。网”规划，创新“通勤MaaS+公交专用道”出行模式，缓解轨道交通客流负荷与碳排放压力。4.1规划层面：碳排放推演评估平台（3）路网更新与容量拓升技术综合交通规划是调节交通运输需求、优化交通以减少城市道路网络交通运行过程中的能耗出行结构、均衡交通流时空分布、控制交通拥堵的和碳排放为目标，针对交通需求的快速增长与路网根本，是交通领域实现减碳、脱碳目标的首要环建设空间逐渐减小的矛盾，构建既有设施规模下路节。上海新一轮规划中的城市更新战略也为从规网更新方法与容量动态拓升技术体系，提高系统运划层面进行交通减碳提供了可能。将“双碳”目标行效率，减少因交通拥堵导致的碳排放。纳入交通规划评估体系，明确交通领域的碳核算范4.2建设层面：减量化、工业化的低碳建造技术围与边界，建立综合交通系统规划碳排放评估推演平台，攻克“双碳”目标驱动下的用地-交通联合规交通基础设施是交通行业重要的载体。面向划理论与方法、枢纽/港口等重大交通基础设施选址“双碳”目标与要求，发展以低碳化为核心的交通基布局优化方法、轨道/常规公交等多层公交线网一体础设施低碳建造新技术，推动交通基础设施建设绿化规划方法、既有城市路网更新与容量拓升等关键色转型，追求以最少资源投入、最小环境代价满足技术，具有重要意义。社会经济发展和人民出行需要，是我国交通行业绿1）搭建综合交通系统碳排放核算方法、标准与色发展的必然选择。交通基础设施低碳建造需要推演评估平台从节能、低碳、减量的角度进行评估和升级换代，主通过分析交通领域碳排放核算对象、方法，明要涉及道路工程、桥梁工程、隧道及地下工程、港口确部门间、区域间的碳排放核算边界、范围，面向由工程、轨道交通和枢纽等领域。道路、轨道、水运、航空等组成的综合交通系统，制1）新型低碳建筑材料定全行业一致的碳核算标准。优化现有交通规划创新建筑水泥生产技术，大幅减少水泥生产过方案评估技术体系，引入碳核算技术指标，建立“双程中的碳排放。创新沥青混合料设计方法，将我国碳”目标引领下的规划方案评估技术体系。基于大可利用沥青量增加一倍，相当于减少沥青生产中的数据、区块链等构建多式交通碳排放综合评估推演碳排放50%。研究推广路面材料100%高效能再生平台，支持综合交通系统规划方案的碳排放评估与技术，提升城市固废资源化应用水平，研发多种新预测。型低碳环保材料替代技术。2）研发五大新城“双碳”交通规划建设关键技术2）减量化精准设计技术（1）交通-用地联合规划理论与方法，重大交通建设长寿命道路、桥梁、隧道、港口和枢纽设计基础设施选址优化技术，减少频繁养护维修导致的交通拥堵排放及能研究城市用地更新与交通系统更新的耦合效源、材料消耗。研发设施精准化、减量化设计技术，应，建立耦合效应下的交通系统碳排放核算模型，显著减薄路面结构，提高设计技术水平，减少建筑构建“双碳”目标下的交通-用地联合规划理论与材料的使用量。方法。3）智能建造技术（2）多层公交线网一体化运行及通勤MaaS+公发展工厂化、装配式、智能化道路、桥梁、隧道、交专用道”出行模式港口和枢纽建造技术，严控施工过程的碳排放，减以“减碳”为目标，研究多源数据条件下公交出少各类弃方数量。低碳专栏138LOWCARBONCOLUMN

5No.02上海节能2023“双碳”背景下交通运输行业技术发展建议上海节能低SHANGHAIENERGYSAVINGSHANGHSHANGHAIENERGYSAVINGAIENERGYCONSERVATION碳专栏LOWCARBONCOLUMN4）低能耗轨道交通化方法研究轨道交通车站和运行过程中节能新技术，设施保持较优的服务水平可以降低交通运行有效降低能源消耗。发展隧道清洁照明技术，如采能耗和出行成本，以达到减碳的目的。探寻设施服用LED灯，照明智能化、可控化，自发光技术、逆反务水平-碳排放的定量关系及其演化规律，以此为射技术等，降低照明能耗。基础建立相应的管理决策优化方法。2）废旧材料的资源化利用4.3运行层面：远程化、低影响运行养护技术设施运维阶段产生大量废旧材料，促进废旧材随着交通发展和能耗总量的不断增长，交通碳料的再利用、提升再利用的效益是交通基础设施减排放总量将维持增长。延长使用寿命、延缓大修改碳的重要内容。在传统的材料再生利用的基础上，建或重建，可节约大量投资，减碳效益显著。同时，探索研究铁、公、水、空、管各类交通基础设施废旧设施状况保持良好、持续高水平运行，可减少大量材料的综合资源化利用技术，更大限度地提升利用的交通出行的社会成本，包含大量的环境成本，减率和利用效益。碳效益也十分显著。3）交通基础设施生态化提升改造1）远程化、低影响感知、诊断和运维技术探索研究交通基础设施生态化提升改造技术，（1）交通设施性能远程数字化全息感知与精确针对公路、城市道路、铁路、地铁等设施碳排放特点，诊断结合设施构造，研发与路域景观相结合的碳中和技在数字化转型背景下，探索研发远程技术和更术，建设绿色交通廊道。针对机场、港口等设施研发节能、更快、更全面的数据感知技术，建立更准、更陆域、水域生态修复技术，增加设施碳汇能力。有针对性的诊断方法，科学把握养护时机、有效延4.4系统层面：一体、高效、绿色长设施寿命。（2）低影响度设施养护维修技术我国交通领域低碳转型面临着诸多挑战：货重点从两个方面实现养护维修的减碳，一方面物运输结构以高能耗和高排放的道路交通运输为探索研发更节能的养护维修措施，另一方面建立低主；道路交通客运碳排放将保持继续增长的态影响度的养护维修方法，以快速修复、降低复修率势；航空脱碳难度大，非化石燃料替代面临技术瓶等实现减碳。颈，缺乏商业化量产的电动化技术（见图6）。为（3）面向“双碳”的设施优质运行管理决策优此，需要从以下几方面着手：图6公路、铁路、水路、民航碳排放对比低碳专栏2012023年8年第0027期139LOWCARBONCOLUMNSHANGHAISHANGHAIENERGYSAVINGENERGYCONSERVATION

6No.02上海节能2023SHANGHAIENERGYSAVING1）高效一体的社会交通和公共交通效降低货物运输碳排放强度。通过强制淘汰等举发展城市级交通网络效能和交通容量提升分措，逐步降低高耗能高排放燃油货车比重。析技术，构建一体化的城市交通虚拟仿真评价系5）载运工具统。规划建设绿色生态廊道和城市慢行通勤专用提高燃油车辆经济性，大力发展纯电动车和智道。利用大数据与信息化技术提高出租车运营效能化汽车，注重载运工具的制造和报废、回收再制率和促进顺风车与网约车拼车出行。优化公交能造全生命周期管理。创建智能网联汽车交通实验源及车辆结构、创新营运模式、完善节能管理。提室，面向交通和产业，研发智能新能源公交、智能配高轨道交通分担率，大力推进地铁票回收复用、地送车、智能零售车、智能重卡等新兴交通模式，探索下线路设计节能坡、智能照明技术、智能空调系统、智能生态驾驶技术。智慧车站服务、地铁碳账户、移动支付等措施。参考文献2）港口作业通过龙门吊“油改电”、集卡牵引头改LNG、港［1］气候变化2021：自然科学基础.光明日报.https：//theory.gmw.cn/2022-09/06/content_36006167.htm.区绿色照明等降碳措施，调整能源结构。通过淘汰/［2］习近平在第七十五届联合国大会一般性辩论上的讲话.中华人民共改造高能耗设备、推广船舶岸电技术创新应用等降和国中央人民政府.http：//www.gov.cn/xinwen/2020-09/22/content_低排放。优化装卸流程、提升接驳效率等方式降低5546168.htm?gov.能耗。［3］习近平在气候雄心峰会上的讲话.中共中央党校.https：//www.ccps.gov.cn/xxsxk/zyls/202012/t20201213_145612.shtml.3）航空交通［4］国际能源署（IEA）统计数据.光明日报.https：//theory.gmw.cn/2022-09/通过优化能源结构、使用清洁能源和新能源，06/content_36006167.htm.提高机场运行效率、自然通风、自然采光与遮阳、空［5］中共中央国务院关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳调系统节能、照明节能等技术，创新实现机场运营中和工作的意见.中国政府网.http：//www.gov.cn/xinwen/2021-10/24/content_5644613.htm.降碳。优化航路与机队、优化飞机硬件、减轻载重、［6］国务院印发《2030年前碳达峰行动方案》.中国政府网.http：//www.使用可持续航空燃油、多方协作优化外围资源环境gov.cn/xinwen/2021-10/26/content_5645001.htm.等技术创新实现航空交通减碳。［7］陆化普.交通强国建设的机遇与挑战.科技导报，2020，38(9)：17-25.4）货物运输［8］刘建国，朱跃中，田智宇“.碳中和”目标下我国交通脱碳路径研究.中国能源，2021，43(5)：6-12.推动“公转铁”“公转水”、多式联运等模式，有低碳专栏140LOWCARBONCOLUMN