程瑞:交通领域碳减排的特点及潜在机遇挑战

2024-2-2 15:39 来源: 双碳战略联盟

交通领域碳排放的显著特征

实现碳达峰碳中和,是以习近平同志为核心的党中央统筹国内国际两个大局作出的重大战略决策。党的二十大报告指出,“实现碳达峰碳中和是一场广泛而深刻的经济社会系统性变革。立足我国能源资源禀赋,坚持先立后破,有计划分步骤实施碳达峰行动”。

当前,我国碳排放主要来自能源、工业、交通、建筑、农业和土地利用等领域,其中交通运输领域碳排放约占我国全社会总排放的10%,且交通碳排放增速较其他领域相对较快,预计交通运输将成为我国碳排放进入平台期后决定达峰时间的关键领域。

相较于其他领域,交通领域的碳排放有几个显著的特征:一是直接排放占比高。与建筑领域以建造和运行阶段产生的间接排放为主不同,交通领域终端电气化水平仍相对较低,因此其排放主要是化石燃料燃烧产生的直接排放。二是碳排放增速仍较快。据统计,近年来我国交通运输领域碳排放增速长期保持在5%以上,已成为碳排放增长最快的领域之一。同时,欧美等发达国家的碳减排经验也表明,交通领域碳排放一般会滞后于工业和建筑等领域实现达峰。三是以移动源排放为主。与能源、建筑等领域以固定源排放为主不同,交通领域以车辆、船舶、飞机等移动源碳排放为主,碳排放监测、核算及归因难度大,相关数据的可得性及准确度仍有待提高。

交通领域碳减排面临的主要挑战

一是企业界对交通领域减排路径仍未达成一致。当前,关于交通领域不同细分场景的减碳路径,企业界仍未达成广泛共识。公路领域,我国交通运输碳排放约八成来自公路运输,推进公路运输低碳化是实现交通领域碳达峰的关键。目前,推进乘用车“电气化+快充/换电”模式的确定性较高,但商用车领域则存在纯电动重卡和氢燃料等技术路径的不同选择(一般认为中短途及封闭场景适合选择纯电动重卡,长途运输则氢燃料电池重卡较为合适,但目前的实践中两者应用场景均以封闭场景和固定路线为主);水运领域,内河航运以LNG作为过渡逐步转为电动船舶的路径较为清晰,远洋航运的脱碳路径选择仍存在较大的不确定性。目前,世界知名的海运企业在减碳技术路径的选择上有差异,一种是以马士基为代表,跳过LNG等过渡能源直接转向甲醇双燃料;另一种是以达飞轮船为代表,在零碳燃料技术路径尚未明朗前,仍以LNG动力等过渡能源作为主要技术路线,同时加快生物燃料的技术储备。由于LNG并不能完全避免碳排放,同时存在甲烷逃逸的风险,所以业界一般将LNG作为过渡技术,并普遍认为氢、甲醇和氨等零碳燃料将成为未来远洋船舶减碳的主要技术,但其各有局限,如氢燃料电池的功率密度、续航能力、加注设施等尚无法满足远洋航运需求,氨由于其存在人体毒性和设备腐蚀性,大规模应用仍有待于船舶安全管理规范的制定和技术的提升。目前来看,甲醇在综合安全性、能量密度和储运经济性等船用减碳技术关注点方面,没有明显的短板,因此,马士基等航运巨头选择将甲醇作为当前减碳技术的转型方向。

二是交通领域碳减排有赖于运输结构的优化。推进交通领域减排,不仅需推动运输工具端的单点技术革新,更加需要加快我国运输结构和运输模式的优化。近年来,我国交通领域碳排放增速长期高于世界交通碳排放平均增速,关键的原因之一就是公路运输占比偏高,铁路和水路等低碳运输方式潜力尚未充分发挥,公转铁、公转水等多式联运占比仍有待提升。国务院印发的《2030年前碳达峰行动方案》明确提出,要“大力发展以铁路、水路为骨干的多式联运”。当前,推进多式联运仍需应对以下挑战:一是推动联运硬件基础设施的标准化和共享化。主要表现为装载单元器具标准不一,跨运输方式的设施设备衔接共享困难。二是加强区域性货运枢纽及集疏运体系建设。铁路作为低碳集约运输方式的优势尚未充分发挥,制约因素之一就是区域性物流网络的干支线联通不畅。我国自2019年开始,基于“通道+枢纽+网络”的建设思路,分批启动国家物流枢纽的建设,显著提升了全国物流网络干支线的连接效率。后续将加强铁路专用线建设,推进铁路进港口、物流园等,加强多式联运的“最初一公里”和“最后一公里”建设。三是加强跨环节物流信息数据的共享,推进“一单制”。一方面,不同运输方式对货运的计价方法、包装规格、安全管理等标准不一,难以实现“一单制”;另一方面,跨运输方式的物流数据接口和格式不一致,导致跨环节、跨主体的物流数据信息共享困难。当前,政府部门和行业领军企业都在积极探索成立跨环节、跨主体的物流大数据平台,运用区块链、大数据、物联网等数智化技术,实现跨环节多主体货运数据的实时共享,进而为多式联运“一单制”奠定数据基础。

三是需要加快制定交通碳排放统一规范核算体系及行业标准。科学、规范、统一的碳排放核算清单体系是推进交通领域碳达峰工作的重要基础。已有相关研究机构和国际组织提出了适用于不同空间尺度和核算目标的碳排放核算清单体系(例如适用于不同空间尺度的《2006年IPCC国家温室气体清单指南》、《省级温室气体清单编制指南(试行)》和《城市温室气体核算工具指南》等)。但是,目前仍缺乏规范统一的交通碳排放核算清单体系。具体表现在:一是交通领域碳排放的核算方法、空间尺度及统计边界不清晰,针对细分场景的强度考核指标有待完善。目前,交通碳排放的计算主要包括自上而下和自下而上两种计算方法,前者主要用于区域交通领域碳排放总量核算,后者主要用于研究不同运输方式和工具的碳排放情况,有时会同时使用这两种方法进行对比验证。但是,自下而上方法中大量的私人非营运车辆及中小企业营运车辆的碳排放数据难以准确得到。横向维度上,不同组织和城市对过境交通是否纳入本区域的交通碳排放核算规定不同。纵向维度上,不同碳排放核算清单对是否纳入燃料开采制备阶段的上游碳排放规定也不一致。组织模式上,不同核算方法对网络货运等新业态产生的碳排放归因不同。关于碳强度考核指标,尽管IMO等组织提供了CII等碳排放强度指标的参考值,希望通过严格限制远洋航运的碳排放强度来减少航运碳排放,但香港理工大学王帅安等学者的研究表明在某些场景下CII指标与总量指标减少相悖,针对不同的细分场景,应当确定更加科学适用的碳强度指标。二是缺乏本地化的权威碳排放因子。准确、全面、科学的碳排放因子是碳排放数据核算的重要基础。值得指出的是,碳排放因子本质上是一种加权的转换系数,需同时考虑空间和时间的差异。即使均为间接排放,也需要考虑不同电网的电力来源和技术差异确定个性化的碳排放因子。时间维度上则需要区分是否包括了燃料开采阶段(油田至油箱)的碳排放。目前,加快建立国家、城市、行业等不同层面的权威碳排放因子库,由相关部门及行业协会牵头形成标准规范,统一推广使用,是规范碳排放数据核算的当务之急。三是缺乏交通领域的碳排放数据共享机制和平台。如前所述,公路运输排放占我国交通碳排放超八成,同时交通领域的碳排放以移动源为主,部分非营运的私家车和物流企业的货运车辆碳排放数据获取难度较大,数智化技术为解决这一问题提供了可行的方法。乘用车方面,随着乘用车电气化和智能化程度的提升,乘用车已逐步进入软件定义时代,实时监测车用能源消耗和碳排放数据已具备技术基础,可研究将脱敏后的实时碳排放数据上传至云端及国家碳排放大数据平台予以汇总。货运用车方面,网络货运等模式为货运碳排放统计提供了新的思路。当务之急是需要建立行业和区域层面的交通领域碳排放数据共享机制和行业级碳排放大数据平台,通过汇总不同维度及终端的实时碳排放数据,为我国交通领域碳减排任务的制定、实施及考核提供决策支撑。

推进交通领域碳达峰过程中的相关产业机遇

推进交通领域碳达峰碳中和,不仅面临着种种挑战,更加蕴藏着重大的机遇,结合交通领域“双碳”工作的主要场景,笔者建议可重点关注以下几个方面:

一是低碳交通基础设施建设及交通能源清洁化替代。公路侧可重点关注我国乘用车领域的电动化替代机会,当前电动车行业已进入“软件定义汽车”的新阶段,预计电动车行业的集中度将进一步提升,同时电动车产业衍生的换电服务及退役动力电池的二次储能利用及回收等新机会也值得关注。商用车领域可重点关注两条赛道,一种是“纯电动重卡+换电”模式,另一种是氢燃料电池重卡模式。航运侧可重点关注甲醇、氢、氨等船舶用绿色能源发展机遇。尽管多数交通碳排放核算口径并未纳入远洋船舶的碳排放,但是IMO等国际组织对远洋航运的碳减排制定了清晰的路线图,因此世界领先的船公司都已加快部署低碳零碳船舶。目前来看,甲醇将成为短期内确定性较高的低碳船舶技术路线,随着安全管理及技术规范的不断完善,氨能在低碳航运燃料中的渗透率将逐步提升。

二是低碳化催生的多式联运发展机遇。如前所述,运输结构的不合理及公路运输占比较高是交通领域碳排放增速较快的原因之一。充分发挥铁路和水路的长距离低成本低排放优势,加快发展多式联运,是助力交通领域结构化减排的重要途径。建议重点关注硬件和软件两个维度的产业机遇:一是联运运输设施的共享机会。近年来驮背运输、公铁两用车、智能空轨系统等设备陆续出现。另外,多式联运中的托盘等标准化单元器具的共享服务也将受益于“双碳”迎来新的发展机遇。二是多式联运信息共享平台发展机会。跨环节、跨主体的货运信息共享不畅是制约多式联运发展的软性壁垒。我国尚未形成跨环节、全覆盖,动态化的多式联运信息共享平台。未来可重点关注国家层面及行业层面的多式联运信息共享平台发展机会,以及平台带来的物流全链路碳足迹核算及优化服务机会。

三是交通领域碳减排衍生的数智化节能降碳机会。公路侧重点关注车联网在路况检测、预报预警、路线优化等方面的作用,通过公路大数据进行道路资源的优化配置,可有效规避交通拥堵,降低汽车出行排放。国务院印发的《2030年前碳达峰行动方案》中明确“发展智能交通,推动不同运输方式合理分工,有效衔接,降低空载率和不合理客货运周转量”。货运侧重点关注网络货运平台的发展机会。受益于“双碳”政策驱动,网络货运平台将迎来进一步发展,通过数智化技术提升车货匹配效率,减少车辆空驶里程,进而有效减少碳排放。物流侧重点关注全链路碳可视和碳足迹优化服务,领先物流企业DHL从2010年起就为客户提供定制化运输路线的碳排放报告和碳核算服务,同时可为客户提供多种个性化碳排放优化服务组合,助力客户构建更加绿色的端到端供应链解决方案。海运侧建议重点关注航运碳排放智能监控平台及绿色船舶数智化解决方案等机会。通过动态监测船舶航行状态和碳排放状况,采取优化船速、调整航线和基于最佳纵倾的船舶装载方案等措施,助力远洋船舶高效降碳。

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[8]CMA-CGM, CMA CGM and Total Energies Launch Port of Marseille Fos’ First Ship-to-Containership LNG Bunkering Operation[EB/OL]. https://www.cma-cgm.com/news/4083/cma-cgm-and-totalenergies-launch-port-of-marseille-fos-first-ship-to-containership-lng-bunkering-operation, 2022-01-21/2022-11-10.

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