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城市的交通“净零”排放：路径分析方法、关键举措和对策建议 1 WRI 奚文怡 蒋慧 鹿璐 蒋小谦 ACHIEVING NET ZERO CARBON EMISSIONS OF TRANSPORTATION SECTOR: ANALYTICAL FRAMEWORK, KEY ACTIONS AND POLICY SUGGESTIONS FOR CHINESE CITIES 城市的交通 “净零” 排放： 路径分析方法、 关键举措和对策建议 SUPPORTER FOR ACHIEVING NET ZERO EMISSION OF TRANSPORTATION2 WRI 校对： 谢亮 设计： 张烨 城市的交通“净零”排放：路径分析方法、关键举措和对策建议 I 目录 V 执行摘要 XI Executive Summary 1 第 1 章 交通净零排放 1 净零排放的意义 2 城市交通领域的重要性 7 交通净零排放的含义 9 第 2 章 交通净零排放路径分析方法 9 总体技术路线 11 未来排放路径分析 12 情景设置 13 宏观参数 15 交通需求 21 运输结构 23 能源效率 26 能源结构 35 第 3 章 实现交通净零排放的关键举措 35 传统交通政策措施 36 补充手段：碳吸收与市场机制 41 第 4 章 未来交通净零排放的对策建议 42 近期（至 2025 年） 42 中远期（至 2050 年） 44 参考文献 45 注释II WRI 图 1 交通排放信息比较 . 3 图 2 城市交通排放占比情况 . 3 图 3 北京市六环内全天各方式出行时耗以及出行平均距离 . 4 图 4 机动车道路基础设施及私人小汽车增长速度 . 6 图 5 路径分析总体技术路线 . 10 图 6 情景设置示例 . 12 图 7 30个发达国家2017年人口和人均GDP水平 . 14 图 8 武汉市20082018年货物运输平均运距变化趋势 . 16 图 9 武汉市汽车保有量预测 . 18 图 10 武汉汽车保有量Gompertz模型预测与实际对比图 . 19 图 11 1983-2017年美国家庭出行调查 . 20 图 12 2004-2018年北京市居民平均百户摩托车保有量 . 21 图 13 乘用车燃油经济性（百公里油耗）的年度变化 . 24 图 14 中国交通运输业能源结构历年变化 . 26 图 15 2005年和2012年交通能源消费结构对比 . 27 图 16 对策建议示意图 . 41 图目录城市的交通“净零”排放：路径分析方法、关键举措和对策建议 III 表 1 国家基本信息比较 . 2 表 2 我国城市道路面积与私人小汽车保有量的对比 . 5 表 3 主要宏观参数 . 13 表 4 Gompertz模型线性拟合结果 . 18 表 5 不同保有量数值下的未来汽车保有量预测 . 19 表 6 道路机动车年均行驶里程 . 19 表 7 北京市摩托车管理规定演变 . 20 表 8 武汉市货运结构示例 . 22 表 9 传统燃油车的节能潜力（至2030年） . 23 表 10 主要国家和地区汽车燃料消耗量标准目标对比（L/100km） . 25 表 11 航空运输五年平均单位周转量油耗下降率 . 26 表 12 天然气消费占比发展趋势 . 28 表 13 电力排放因子参数参考值 . 29 表 14 生物航油占比参考值 . 30 表 15 氢能创新路线图 . 31 表 16 广州市氢能源占交通行业能源消费量比重参考值 . 32 表 17 英国交通部道路交通零排放战略 . 36 表 18 交通净零排放措施潜力评估 . 37 表目录IV WRI城市的交通“净零”排放：路径分析方法、关键举措和对策建议 V 执行摘要 主要结论 随着城市化进程的加快及经济结构的转型升级，交通行业会成为城市中温室气体 排放增长最快的行业。在气候变化、空气污染、城市拥堵等多重压力下，城市的 交通行业也应尽早实现温室气体净零排放，助力巴黎协定目标的达成。 城市应首先建立精细化的碳排放核算体系，开展科学的路径分析研究。本文基于 在多个城市开展交通行业排放路径分析的经验，总结整理了研究方法学，并对情 景及参数设置提供了具体的建议，以供城市管理部门参考。 为了更好地帮助城市开展交通净零排放分析，本文还识别了交通行业主要的节能 减排政策措施对实现净零排放的贡献程度。减排潜力较高的政策措施为采用新能 源、发展多式联运、推广节能技术、提升燃料品质。 采用新能源、提升燃料品质等措施均需要行业整体的技术突破和政策支持，因此 通过对比可以发现，行业主导的政策措施的减排潜力普遍高于城市政府主导的本 地化措施的减排潜力。 虽然交通行业实现净零排放存在着极大的挑战，但城市应在近期从各类交通方式 的能效提升、城市内以及城市间的运输结构调整入手，并在中远期大力推广电动 化交通工具、发展远距离运输可应用的零排放燃料，同时辅以碳吸收手段，最终 实现交通领域净零排放这一中长期愿景VI WRI 背景 巴黎协定于2016年11月正式生效，其中提出全球各 国应共同努力确保将本世纪全球平均温升控制在前工业化水 平之上2C 以内并争取控制在1.5C 以内。根据IPCC 2018年 10月最新发布的1.5C 特别报告 1 ，如果温升控制在2C 左右， 2075年前要实现全球二氧化碳净零排放；如果要将温升控 制在1.5C ，则需要在2050 年实现全球二氧化碳净零排放。 然而，基于对现有国家减排目标的评估，按照现有政策发展 将无法实现将温升控制在1.5C 以内的目标。因此，各国需 要不断强化其气候变化行动。 城市作为人类的居住地，贡献了全球70%的温室气体排 放，是控制人为温室气体排放的关键主体。随着城市经济结 构不断调整与优化、第三产业的大力发展、城市化进程不断 加快，以及跨区域合作交流需求的日益增长，交通行业会成 为城市中温室气体排放增长最快的行业，同时也将带来交通 拥堵、空气污染等其他愈发严重及紧迫的问题。为了保持高 效的运输水平、营造清洁的城市环境，城市不应仅局限于排 放达峰这一目标，还应该关注交通发展的可持续性，力争在 中长期内早日实现交通领域的净零排放，全面支持全球应对 气候变化。 关于报告 近来关注交通领域低碳发展的研究越来越多，世界资 源研究所（WRI）也开展了多项研究，撰写了城市交通大 气污染物与温室气体协同控制技术指南和中国道路交通 2050年“净零”排放路径等研究报告，并帮助多个城市 开展了交通行业排放路径的分析。本研究在既往研究的基础 上，主要针对城市交通 2 未来排放路径的分析方法提炼出共 同的经验与思路，从而为中国城市进行交通低碳发展管理提 供研究方法学及政策制定的参考信息。特别地，本研究不仅 关注达峰，更关注达峰以后的中长期目标，以城市实现整体 交通净零排放为出发点，结合路径分析的研究思路，探讨与 识别实现交通深度减排、净零排放的契机，并提出实现城市 交通净零排放的关键举措，从而也更有效地为城市设置相关 情景与参数提供指导，探索出净零排放的路径。 本套分析思路是世界资源研究所在多个城市实践经验的 基础上总结而来，主要参考了武汉市交通碳排放达峰路径 研究 3 、 成都市交通低碳发展路径研究 、 广州市交通 运输领域低碳发展路径研究 4 等，具体介绍了如何从城市 层面分析交通领域碳排放路径以及减排措施。整套方法包括 边界设定、历史排放计算（即清单编制，本文未详细介绍， 具体参考城市交通大气污染物与温室气体协同控制技术 指南、武汉市交通碳排放达峰路径研究等） 、 情景设 置、参数设置、未来变化预测等，并在研究方法的步骤、参 数的参考值方面提供了具体的建议。 关键分析 总结路径分析方法 城市交通碳排放路径分析的总体技术路线如图I 所示。 为了更加系统全面地分析交通领域，本套方法结合了常用的 计算交通排放的ASIF分析框架，围绕交通需求（Activity）、 出行结构（Structure） 、 出行方式的能源强度（Intensity） 和燃料的碳排放强度（Fuel）四个部分，分析各部分中不 同交通管理政策及措施对交通排放的影响。对于未来排放 的预测方法，从与城市的合作经验来看，城市最常用的是 采用LEAP模型（Long-range Energy Alternatives Planning System）以自下而上的方法进行能源消耗和排放的测算。因 此，本研究也主要基于LEAP模型的思路总结未来排放的测 算方法，提供情景搭建和关键参数设置的思路与经验，方便 城市管理部门直接借鉴利用。LEAP模型的情景设置中主要 应用了探索性预测方法，即基于不同的政策、技术发展情况 得到不同的排放路径，但在个别情景中如果已有清晰、明确 的目标，则可结合规范性预测方法共同使用。 本路径分析方法主要针对排放产生阶段的测算（包括 尾气直接排放及电力消耗的间接排放） 。 虽然如果不考虑碳 吸收技术，交通排放产生阶段较难实现零排放，但鼓励城市 在交通行业的前端排放阶段实现深度脱碳、尽可能接近零排 放，为净零排放愿景作出贡献。 提出关键举措 为了更好地帮助城市开展交通净零排放分析，本文还基 于国内外交通行业的主流研究及作者前期相关研究的经验， 汇总整理了交通行业主要的节能减排政策措施，识别其对 实现净零排放的贡献程度，并提供了各项措施的减排效果、 时间周期、管辖权等信息。城市管理部门在基于ASIF分析 框架探索净零排放路线图时可加强或减弱有关措施的实施强 度，并相应调整关键参数的设置。 根据研究，减排潜力较高的政策措施为采用新能源、发 展多式联运、推广节能技术、提升燃料品质。其次，合理开 展城市规划、优化货运运输（如货运甩挂技术等） 、 公交优 先措施、设置低碳标准等都将起到一定的作用。 同时可以发现，行业主导的政策措施的减排潜力普遍 高于城市政府主导的本地化措施的减排潜力。例如，节能技城市的交通“净零”排放：路径分析方法、关键举措和对策建议 VII 图 I | 路径分析总体技术路线 公路运输 铁路运输 航空运输 水路运输 轨道 交通 城市交通 社会车辆 慢行 公 路 货 运 铁 路 货 运 航 空 货 运 周 转 量 保 有 量 单位 周转 量能 耗 年平 均行 驶里 程 单位 能源 碳排 放 百公 里油 耗 单位 能源 碳排 放 水 路 货 运 公 共 汽 电 车 步 行 摩 托 车 其 他 地 铁 公 路 客 运 铁 路 客 运 航 空 客 运 城市规划 控制城市内交通需求 控制交通需求 大力发展地铁 高铁快速发展 公转铁 公交优先 优化运输结构 传统燃油车 其他交通工具 新能源车 提高能效水平 天然气 清洁电力 生物燃料 氢燃料 改善能源结构 路 运 客 运 出 租 车 自 行 车 私 家 车 城际交通 通过周转量计算和预测排放 通过保有量计算和预测排放 不排放 城市内交通 排放路径 减排贡献 政策建议 成本效益 情景分析 宏观因素 人口 产业结构 GDP 净零排放愿景VIII WRI 术、新能源、燃料品质均有赖于交通行业的整体技术性突 破，由行业协会、行业研究院所主导，不受地域限制；而城 市政府主导的政策措施则主要面向城市自身发展方向的转 变，如城市规划、交通需求管理政策。因此，城市在开展路 径分析时，应在力争实现净零排放的情景中积极推进减排潜 力大的措施，并参考行业发展的最先进水平设置相关参数。 另外，城市在实现交通净零排放的道路上，除了要依赖 以上交通行业的传统减排措施，也需要与其他创新手段（包 括碳吸收技术与市场机制）相结合，以保证消除余量排放。 建议 本研究提出了城市实现交通领域净零排放的政策建议， 如图II所示： 近期内，城市应首先加强基础能力建设，建立精细化的 碳排放核算体系，开展科学的路径分析研究，为实现交通领 域净零排放目标奠定重要的理论基础。 在此基础上，城市应以政策类措施为导向，结合相关行 业技术的研发，从提升各类交通方式的能效、调整城市内以 及城市间的运输结构入手， 尤以发展新能源交通工具、推广 货运多式联运、倡导市内公交优先、制定合理的城市规划和 低碳交通标准为主攻方向。同时，城市应当提出调整能源结 构的设想，制定初步方案和目标，为后续的结构优化工作提 供政策导向。 中远期来看，城市应通过进一步制定并落实切实可行 的具体措施，实现能源结构的优化、不同清洁能源的搭配使 用，即主要为大力推广电动化交通工具、发展远距离运输可 应用的零排放燃料， 以及结合利用碳吸收手段，从而使得交 通领域的各类运输方式真正达到净零排放。 图 II | 政策建议 交通净零排放近期、中远期关键政策与思路框架 净零排放指导思路 净零排放补充手段 净零排放主要手段 建立精细化的碳排放核算体系 碳去除技术和市场机制 提升运输能效 改善交通运输结构 完善城市规划及标准 大力发展交通工具电动化（应用清洁电力） 2050 2025 优化货运运输方式 发展远距离运输可应用的零排放燃料 开展科学的路径分析研究城市的交通“净零”排放：路径分析方法、关键举措和对策建议 IXX WRI城市的交通“净零”排放：路径分析方法、关键举措和对策建议 XI EXECUTIVE SUMMARY Highlights In the process of urbanization and economic structures upgrading, the transportation sector will show the fastest growth in greenhouse gas emissions. The pressure of climate change, air pollution and urban congestion should be sufficient reason to push cities to achieve net-zero emissions of greenhouse gases in the transportation sector as outlined in the Paris Agreement. Cities should begin by setting up refined systems to calculate carbon emissions and researching pathway analysis options. Referencing the experiences of several cities in developing emission pathways, this paper outlines research methodology and provides specific suggestions for scenario and parameter settings for other cities to reference. To better assist cities to analyze net-zero emissions in the transportation sector, this paper identifies the contribution of major energy saving and emissions reduction policies and measures in the transportation sector working toward the goal of net-zero emissions. Policies and measures with the highest potential for reducing emissions include the adoption of new energy sources, multimodal freight transport, energy- saving technologies and improved fuel quality. Measures such as applying new energy sources and improved fuel quality require industry-wide techno- logical breakthroughs and policy supports. This study finds that industry-led policies have greater potential in reducing emissions than local government-led policies. Despite the challenges faced by the transportation sector in achieving net-zero emissions, in the short-term cities can start by improving energy efficiency in all modes of transport and upgrading urban and intercity transportation structure. In the mid- and long-term, cities should vigorously promote the electrification of vehicles and work on developing zero-emission fuel for long-distance transportation. At the same time, cities should implement carbon removal measures to achieve net-zero emissions in transportation sectorXII WRI Background The Paris Agreement came into force in November 2016 and proposed the countries of the world work together to ensure that temperature increases are kept below 2C and ideally below 1.5C. According to the latest Special Report on Global Warming of 1.5C issued by the IPCC in October 2018 1 , if temperature increases are kept within 2C, net- zero global carbon dioxide emissions need to be achieved before 2075; if temperature increases are kept within 1.5C degrees, net-zero emissions have to be reached by 2050. However, current national emission reduction goals and existing policies make it impossible to keep temperature increases below 1.5C. Therefore, the current climate measures need to be strengthened drastically. As major population centers, cities contribute to 70% of global greenhouse gas emissions and are the main focus in controlling man-made greenhouse gas emissions. With the continued adjustment and improvement of urban economic structure, strong growth in tertiary industries and rapid urbanization as well as expanded inter-regional cooperation and exchange, the transportation sector will become the fastest growing contributor to greenhouse gases in cities and bring with it additional problems including urban traffic congestion, air pollution and other pressing issues. To streamline transportation systems and clean up urban environments, cities should not only focus on peak emission levels, but also pay attention to sustainability of transportation development, to achieve net-zero emissions in the mid- and long-term, while fully supporting global efforts to combat climate change. About this report An increasing amount of research focuses on low- carbon development in transportation. The World Resources Institute (WRI) has produced a number of research reports, including Technical Guidance for Coordinated Control of Urban Traffic Air Pollutants and Greenhouse Gases, Toward Net Zero Emissions in the Road Transport Sector in China and assisted several cities to develop transportation emissions pathways. Building on previous studies, this paper extracts common methodology in the analysis of urban transportation 2 emission pathways to provide reference information for Chinese cities to conduct similar research and formulate policies on low-carbon transportation. In particular, this paper identifies ways to ensure transportation emissions peaks in the short-term as well as deep decarbonization and net-zero emissions in transportation in the mid- and long-term. The paper also proposes key measures to achieve the net-zero emissions in the transportation sector and provides guidance on setting up scenarios and parameters for emissions pathway analysis. The analytical framework proposed in this paper outlines how to develop city-level carbon emission pathways and emissions reduction measures for the transportation sector based on previous WRI city-based research projects, including the Wuhan Transport Sector Carbon Emissions Roadmap Study 3 , the Study on the Low Carbon Development Pathway of Chengdus Transportation Sector, the Study on the Low Carbon Development Pathway of Guangzhous Transportation 4 , etc. Methodology includes boundary setting, historical emission accounting (i.e. inventory preparation 5 ), scenario setting, parameter setting and future projections. Suggestions for research steps and reference values of parameters are also provided Key findings Summary of pathway analysis methodology The overall methodology framework for analyzing carbon emissions pathways for transportation sector in cities is shown in Figure I, which combines the commonly used ASIF analysis framework to estimate the impact of reductions in transportation emissions in four major areas: transportation demand (Activity), travel structure (Structure), energy intensity of different modes of transport (Intensity) and the carbon emission intensity of fuels (Fuel). In projecting future emissions, the most commonly used method, based on experience in city-based projects, is the LEAP model (Long-Range Energy Alternatives Planning System), which adopts a bottom-up approach to help measure energy consumption and emissions. Therefore, this paper also provides reference for scenario building and key parameter settings in accordance with the methodology of the LEAP model. Scenario settings in the LEAP model mainly utilize the Exploratory Forecasting method, i.e., projecting emission pathways based on different policies and technology applications. The Normative Forecasting method may also be applied for specific objectives in certain scenario analyses城市的交通“净零”排放：路径分析方法、关键举措和对策建议 XIII Figure I | Overall Analytical Framework Road Railway Civil aviation waterborne Subway Public transport Private vehicle Non- motorized Passenger and freight volume Automobile ownership Fuel efficiency VKT Emission factor Fuel efficiency Emission factor Walk Bike Motorcycle Others Bus Freight Freight Freight Freight Subway Private car Taxi Passenger Passenger Passenger Passenger City Planning Control travel demand in the city Control transport demand Promote subway High speed rail Substitute road transport with rail Prioritize public transport Optimize transport structure Fossil engine Others New energy vehicle Improve energy eiciency Natural gas Clean electricity Biomass Hydrogen Improve energy structure External transport Method 1 Method 2 Not emit Intermale transport Emissions scenario Major contributor Policy recommendation Co-benet analysis Scenario Analysis Macro-factors Population Industry structure GDP Net zero visionXIV WRI This method focuses specifically on CO2 emissions, including direct exhaust emissions and indirect emissions from electricity consumption. While it is difficult to achieve complete net-zero emissions in the carbon generation stage of transportation (if not considering carbon removal), cities still need to take concerted action to achieve deep decarbonization of direct and indirect transportation emissions and approach net-zero emissions. Proposed key actions In analyzing net-zero emissions pathways at the city level, this paper summarizes major energy-saving and emission reduction policies and measures from mainstream studies and previous research experience focusing on the transportation sector to identify the contributions of different measures to net-zero emissions efforts and provide information on the effectiveness, time span and administrative structure of each measure. In exploring net-zero emissions roadmaps using the ASIF analysis framework, cities can increase or decrease implementation intensity of relevant measures and adjust key parameters accordingly. This study shows that adopting new energy sources, utilizing multimodal freight transport, promoting energy-saving technology and improving fuel quality have the highest potential to reduce emissions. It is also found that reasonable urban planning strategies, improvements to freight transport (drop and pull transport, etc.), prioritizing public transport and setting low-carbon fuel standards also play an important role. Meanwhile, it is also found that industry-led policies generally have a greater potential to reduce emissions than local government-led policies. Policies, such as energy-saving technology, developing new energy sources and improving fuel quality largely rely on technological breakthroughs, which are usually led by industry associations, industry research institutes and enterprises, regardless of re