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摘 要： 摘要：交通運輸業是低碳經濟建設關注的重要領域。作為引領全國發展的核心城市，國家中心城市的交通運輸業低碳發展在全國具有示范帶動作用。然而，從城鎮體系最高層級的視角量化分析國家中心城市交通運輸業低碳發展影響因素的研究基本空缺。為此，論文選取首
摘要：交通運輸業是低碳經濟建設關注的重要領域。作為引領全國發展的核心城市，國家中心城市的交通運輸業低碳發展在全國具有示范帶動作用。然而，從城鎮體系最高層級的視角量化分析國家中心城市交通運輸業低碳發展影響因素的研究基本空缺。為此，論文選取首批國家中心城市北京、天津、上海、廣州和重慶為研究對象，基于各類交通運輸方式核算了2005-2016年各地交通運輸業的碳排放量，建立影響因素模型并結合LMDI分解方法，分析了能耗強度、交通內部結構、交通結構、行業效率、行業比重、經濟發展水平及人口密度對交通運輸業碳排放的影響效應，為推進國家中心城市交通運輸業的低碳發展提供了實證依據。
關鍵詞：低碳經濟;國家中心城市;交通運輸業;影響因素;LMDI分解方法
交通運輸業是社會經濟發展的先導性基礎產業，也是燃料燃燒碳排放的主要來源。數據顯示，2016年全球燃料燃燒碳排放總量的24.34%來自交通運輸部門，僅次于電力和熱力生產部門的碳排放量[1]。為此，在發展低碳經濟應對氣候變化的過程中，交通運輸業成為了眾多國家關注的重要對象[2]。我國將交通運輸部門列為中長期節能減排工作的戰略性重點領域，并將交通運輸業確定為以低碳排放為特征的三大產業體系之一，制定目標任務推動建立低碳交通運輸體系發展現代交通運輸業[3]。同時，國家發展和改革委員會陸續開展低碳城市試點和低碳交通運輸體系試點工作，不斷結合低碳經濟探索交通運輸業的低碳發展模式。以節能減排為目標發展低碳交通運輸業的首要任務，在于核算交通運輸業碳排放量并量化分析其影響因素，而被納入低碳城市試點的國家中心城市則成為了最具代表性的研究對象。
國家中心城市處于我國城鎮體系的最高層級，在國內外經濟、交流以及全國城鎮化、交通、信息網絡、文化等建設發展方面處于核心組織地位，并發揮著重要的引導作用[4]。北京、天津、上海、廣州和重慶是住房和城鄉建設部確立的首批國家中心城市，并陸續成為低碳城市試點。以以上五個國家中心城市為研究對象，計算交通運輸業碳排放量并分析其影響因素，不僅可以為國家中心城市及其他城市低碳經濟發展提供思路，也是保障國家中心城市有效發揮各項組織功能推進區域可持續發展的關鍵依據。
一、研究概述
交通運輸業碳排放量可由交通運輸業能源消耗量與對應的碳排放系數相乘得到[5]。然而，受能源消耗量獲取方法的影響，交通運輸業碳排放(文中簡稱交通碳排放)核算方法主要可以概括為以下三種：一是能源消耗量直接采用研究區交通運輸業終端能源消費的統計數據，該方法主要用于國家或地區的整體研究[6-7]。二是由不同交通運輸工具保有量、行駛里程、單位里程能耗量相乘得到能源消耗量，該方法較多使用在公路運輸碳排放量計算中[8-9]。三是綜合前兩種方法的思路，通過各類交通方式的換算周轉量和能耗強度計算能源消耗量[10]，該方法常用于不同交通方式碳排放量的比較研究中[11-13]。
分析交通碳排放影響因素的研究方法包括面板數據模型、非參數回歸模型、可拓展隨機性的環境影響評估模型、結構分解法、指數分解法、對數平均迪氏指數法和主成分分析法等[14]。其中，對數平均迪氏指數法(LMDI)因具有分解完全、適用性強等優點，成為應用較為廣泛的方法[15-16]。綜合國內外相關研究，可將交通碳排放影響因素及指標概括如下[13，16-21]：(1)碳排放強度因素，即能源碳排放強度或單位運輸周轉量碳排放強度;(2)能源消耗因素，如：不同交通方式的內部能源結構、能源消費結構、單位GDP能耗量或單位運輸周轉量能耗量等;(3)經濟發展因素，包括行業比重、單位GDP的運輸周轉量、人均GDP等;(4)交通運輸組成因素，包括交通結構和交通內部結構;(5)其他因素，即人口總量、交通運輸總量、人均車輛擁有量等。其中，因數據較為復雜，交通內部結構因素的研究相對較少。同時，基于交通運輸的需求程度，還應補充考慮區域面積或人口密度等因素。
目前，國家中心城市交通運輸業低碳發展影響因素的相關研究多以某個城市為研究對象，也有少量研究圍繞京津冀區域或京、津、滬、渝四個直轄市開展，而從城鎮體系最高層級的視角對國家中心城市進行的總體研究基本空缺[22-26]。且在已有相關研究中，計算交通碳排放量所需的能源消耗量以終端能源消費數據為主，既無法比較不同交通運輸方式的碳排放量，也無法分析交通內部結構對碳排放的影響效應。同時，大多數研究聚焦在能耗強度、能源結構、經濟產出、人口數量、運輸周轉量等影響因素上，尚未考慮與交通需求相關的區域面積或人口密度因素。針對以上問題，本文將北京、天津、上海、廣州和重慶五個國家中心城市作為研究對象，基于數據可獲取性和便于比較等因素選取2005-2016年作為研究時段，根據不同交通運輸方式核算各市的交通碳排放量，綜合一般分析因素及交通內部結構和人口密度因素建立交通碳排放影響因素模型，并運用LMDI分解方法分析對比不同因素的影響效應，為低碳經濟背景下國家中心城市交通運輸業的發展提供實證依據。
三、數據來源與說明
(一)能源碳排放強度
由上文可知，交通運輸業能耗主要包括汽油、柴油、航空煤油、燃料油和電力。其中，供電標準煤的碳排放強度取值國家發改委的建議系數[28]。取《綜合能耗計算通則》(GB/T2589-2008)中的平均低位發熱量為能源熱值[31]，并取《省級溫室氣體清單編制指南(試行)》中的能源單位熱值含碳量和燃燒過程碳氧化率[29]，由式(2)計算得到汽油、柴油、航空煤油和燃料油的碳排放強度。同時，按照低位發熱量為29307千焦的能源折算1千克標準煤的方式，可得到各類能源的折算標準煤系數。
(二)能耗強度
假設五個城市同一交通方式的各類能耗強度相同，且優先取用相關指標的全國數據。在歷年《中國交通年鑒》和相關資料的基礎上[13]，參考2010-2012年《公路水路交通運輸行業發展統計公報》、2013-2016年《交通運輸行業發展統計公報》、《公路水路交通運輸節能減排“十二五”規劃》[32]以及歷年《天津統計年鑒》中的相關數據及其變化率，可整理推算得到各年份客運汽車和貨運汽車分別在汽油和柴油方面的能耗強度，以及研究期內內河、沿海和遠洋運輸的能耗強度數據。鐵路內燃機車、電力機車及航空運輸的能耗強度數據均取自歷年《北京統計年鑒》，其中與電力機車能耗相關的供電標準煤耗數據來源于歷年《中國電力年鑒》。
(三)換算周轉量
各地的旅客周轉量與貨物周轉量數據主要取自歷年各地統計年鑒，并參考《北京市國民經濟和社會發展統計公報》和《天津市國民經濟和社會發展統計公報》進行補充與調整。其中，旅客周轉量可通過客貨換算系數轉換成貨物周轉量，將其與貨物周轉量相加即得到換算周轉量。參考我國統計制度規定的客貨換算系數，鐵路、沿海和遠洋運輸客貨換算系數為1，公路運輸客貨換算系數為0.1，航空和內河運輸則分別取值0.072和0.33[12]。由于北京無水路運輸周轉量數據，因此北京交通運輸方式僅考慮公路、鐵路和航空。
在交通內部結構的計算中，由于2005年以后國家不再單獨統計道路運輸能耗，且其能耗結構基本趨于穩定[12]。在此通過2005年全國客運汽油、柴油和貨運汽油、柴油消費量分別除以對應的能耗強度數據[33]，計算各自的運輸周轉量，由此得到汽油車和柴油車的旅客周轉量比例以及二者的貨物周轉量比例。由以上比例分別乘以各年份的旅客周轉量與貨物周轉量，即可得到公路運輸中不同能耗方式對應的運輸周轉量。研究期間，內燃機車和電力機車之和占全國鐵路總機車數的98%以上，在此通過歷年《中國統計年鑒》中二者的比例及鐵路總換算周轉量，計算內燃機車和電力機車對應的換算周轉量。
(四)其他指標
各地的交通運輸業增加值、地區生產總值、常住人口數據分別來源于全國和各市統計年鑒，區域面積數據取自《中國城市統計年鑒》。其中，考慮數據可獲取性和實際情況，交通運輸業增加值近似取值于交通運輸、倉儲和郵政業增加值，且與地區生產總值均已調整為2005年可比價數據。
四、結果與分析
(一)交通運輸業碳排放量變化分析
1.碳排放量
2005-2016年，國家中心城市交通碳排放量變化趨勢如圖1所示，除天津外其他四個城市交通碳排放量均有所增長，且重慶的增長速度最快，其次依次為廣州、北京和上海。具體來看，重慶交通碳排放量由118.37萬噸上升至599.39萬噸，其中公路、鐵路、航空和水路運輸的碳排放量均呈現了較快的增長趨勢，年均增長率分別為16.46%、11.61%、18.11%和13.02%。廣州交通碳排放量呈現持續上升狀態，由305.36萬噸上升至1077.80萬噸，其中公路與水路運輸的碳排放量增幅相較于鐵路、航空更加顯著，年均增長率分別為16.20%和15.77%。北京交通碳排放量由254.56萬噸增加至443.06萬噸，其中公路、鐵路和航空運輸的碳排放量均呈現總體增長趨勢，平均增長速度分別為5.70%、1.76%和5.16%。上海交通碳排放量在經歷波動增長后從2012年起呈現較為穩定的狀態，其公路、鐵路、航空、水路運輸碳排放量的年均增長速度分別為12.20%、3.14%、5.49%和2.24%，交通碳排放量由2005年的475.54萬噸增加至2016年的795.23萬噸。研究期間，雖然天津公路、鐵路與航空運輸碳排放量分別以9.77%、0.79%和16.44%的年均速度增長，但水路運輸碳排放量以16.35%的年均速度快速下降，導致天津交通碳排放量由257.38萬噸下降至243.30萬噸。
2.碳排放的組成結構
研究期間，北京交通碳排放的組成結構基本保持穩定態勢，且交通碳排放的主要來源為航空運輸，其碳排放量占總碳排放量比重的平均值為78.49%。天津交通碳排放組成結構的變化非常顯著，總體表現為公路運輸碳排放比重由24.50%持續增至72.29%，而水路運輸碳排放比重由69.44%持續降至10.31%。相對于公路和航空運輸碳排放比重的波動上升，上海鐵路和水路運輸的碳排放比重均有所下降，且航空運輸碳排放比重逐步超過水路，二者在2016年分別為42.76%和39.40%。廣州鐵路和航空運輸的碳排放比重持續下降，而公路和水路運輸碳排放比重均呈現總體上升的趨勢，其中公路自2008年起成為交通碳排放的最主要來源，其碳排放比重在2016年達到46.64%。重慶公路運輸碳排放比重基本保持穩定狀態，研究期間平均比重高達73.73%，除航空運輸碳排放比重小幅度上升外，鐵路和水路運輸碳排放比重均出現波動下降的趨勢。
(二)各因素對交通運輸業碳排放變化的影響
根據式(5)-(7)將研究期間各地交通碳排放逐年變化量分解成各因素的影響效應，其中2005-2016年累計影響效應如表1所示，具體分析內容如下。
1.能耗強度
計算結果顯示，研究期間能耗強度因素對五個城市的交通碳排放均產生了抑制作用，累計共減少碳排放量548.11萬噸。從交通運輸方式來看，除鐵路運輸促進了碳排放量增加外，其他三項交通方式均對碳排放產生了負向效應，且按累計效應大小排序依次為航空、水路和公路。在鐵路運輸中，內燃機車的能耗強度以年均3.98%的速度增加，電力機車的能耗強度總體以年均0.08%的速度下降，二者共同引起鐵路運輸綜合能耗強度由0.0358噸標準煤/萬噸公里緩慢增加至0.0433噸標準煤/萬噸公里，從而導致北京、天津、上海、廣州和重慶的交通碳排放量分別累計增加2.48萬噸、2.83萬噸、0.59萬噸、4.14萬噸和1.96萬噸。航空運輸能耗強度由5.14噸標準煤/萬噸公里下降至3.38噸標準煤/萬噸公里，帶動北京、天津、上海、廣州、重慶的交通碳排放量分別累計下降122.42萬噸、7.48萬噸、122.15萬噸、99.31萬噸和11.63萬噸。由于水路與公路運輸耗能種類并不單一，且客貨換算系數不全為1，因此不同城市計算得到的能耗強度及變化并不相同。在水路運輸方面，天津、上海、廣州和重慶的能耗強度年均下降速度分別為1.92%、1.96%、2.03%和1.70%，分別累計減少碳排放8.73萬噸、65.30萬噸、29.53萬噸和26.89萬噸。在公路運輸方面，雖然相對于2005年，2016年北京與廣州的能耗強度稍有增加，天津、上海、重慶的能耗強度略有下降，但五個城市公路運輸中汽油和柴油的能耗強度都經歷了先上升后波動下降的過程，使得研究期間各市的累計碳排放量均有所下降。具體而言，北京、天津、上海、廣州和重慶公路運輸碳排放量分別減少1.70萬噸、10.87萬噸、6.85萬噸、7.82萬噸和39.42萬噸。
2.交通內部結構
研究期間，交通內部結構對交通碳排放的影響最小，其變化導致北京、天津、上海和廣州碳排放量分別累計減少0.55萬噸、0.58萬噸、2.96萬噸和8.56萬噸，重慶碳排放量累計增長0.94萬噸。在公路運輸中，各市換算周轉量中貨物周轉量比重非常高，且因假設消耗汽油和柴油產生的各項運輸周轉量比例保持不變，所以公路運輸內部結構的變化并不顯著，由其引起的碳排放變化量較小。結果顯示，研究期間公路運輸內部結構的變化使得北京、天津和重慶的交通碳排放量分別累計增加了0.0326萬噸、0.0492萬噸和0.0005萬噸，而上海和廣州的交通碳排放量分別累計減少了0.0133萬噸和0.0055萬噸。2005-2016年，五個城市鐵路運輸內部結構的變化在總體上均對碳排放產生了抑制作用，累計減排共2.69萬噸。其原因在于，能耗強度持續上升的內燃機車比重由70.10%下降至41.86%，而能耗強度總體下降的電力機車比重持續上升，并從2013年起超過內燃機車比重成為鐵路運輸的主要方式。由于能耗強度相對較高的內河運輸換算周轉量比重有所上升，天津與重慶的交通碳排放量在研究期間分別累計增加了0.0075萬噸和1.3649萬噸，而內河運輸換算周轉量比重有所下降的上海和廣州，碳排放量分別累計減少了2.8207萬噸和7.6326萬噸。——論文作者：黃羿，常向陽
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