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1、中国机动车减污降碳目标、路径、效益分析与政策建议2023年-、研究背景与内容1.1 研究背景中国当前同时面临“美丽中国建设与碳达峰碳中和双重挑战。全国生态环境保护大会强调要深入贯彻新时代中国特色社会主义生态文明思想,坚持以人民为中心,牢固树立和践行绿水青山就是金山银山的理念,把建设美丽中国摆在强国建设、民族复兴的突出位置,推动城乡人居环境明显改善、美丽中国建设取得显著成效。展望二。三五年,广泛形成绿色生产生活方式,碳排放达峰后稳中有降,生态环境根本好转,美丽中国建设目标基本实现。中国政府已明确提出力争在2030年前实现碳达峰,在2060年前实现碳中和。关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳
2、中和工作的意见和2030年前碳达峰行动方案进一步明确石油消费在“十五五”时期进入峰值平台期,陆路交通运输石油消费力争在2030年前达到峰值。与发达国家相比,中国实现“双碳目标”的时间更紧、难度更大。与此同时,中国还面临着实现2035年空气质量根本性改善的挑战。虽然自大气污染防治行动计划打赢蓝天保卫战三年行动计划实施以来,中国空气质量显著改善,2022年全国PM2.5年均值降至29微克/立方米,但仍是世界卫生组织指导值(WHO,2021)的5.8倍,且远高于欧美日等主要发达经济体的PM2.5浓度水平(美国、西欧各国和日本当前年均PM2.5浓度在815微克/立方米之间)。与此同时,中国03污染防治
3、形势日益严峻,2022年全国03浓度相比2015年增长了17.9%o机动车是二氧化碳与大气污染物的共同排放大户,其零排放对我国实现2030年前“碳达峰”、2035年“美丽中国”空气质量目标、2060年前“碳中和”具有重要意义。2019年我国交通二氧化碳(CO2)排放量在全国能源活动Co2排放量中的占比超过11%,其中公路排放约占总交通排放量的85%,是交通领域最大的排放源。从污染物排放角度看,2020年,全国机动车一氧化碳(CO)、碳氢化合物(HC)、氮氧化物(NOX)和一次颗粒物(PM)排放量分别为769.7万吨、190.2万吨、626.3万吨和6.8万吨R其中,汽车是污染物排放总量的主要贡
4、献者,汽车排放的CO、HCNOX和一次PM占比超过90%,kHC和Nor均是生成二次细颗粒物的重要前体物,一次PM也是细颗粒物的重要组成部分,因此移动源污染已成为空气污染的重要来源,是造成我国大中城市细颗粒物污染的重要原因。以北京市为例,2020年PM2.5源解析结果表明,移动源对北京市PM”浓度的贡献高达46%叫从人群健康角度来看,PM2,5NO2和Co等污染物会对人体健康产生不利影响,为减轻相关疾病负担,WHO于2021年修订了全球空气质量指南,加严了PM25、NOz和CO等污染物指导值。由于道路交通周边通常人口较为密集,机动车污染物排放量大,且排放高度与人体高度相近,因此机动车污染排放将
5、会给人体健康带来较大影响。因此,交通运输尤其是道路交通已成为推进减污降碳协同增效以及保护人群健康的重点领域曳亟需考虑不同区域和不同车型差异性,强有力推进道路交通零排放战略,以支撑实现美丽中国及双碳目标。美国千人汽车保有量约800辆,欧洲约600辆,2020年中国仅约为194辆。虽然国情不同,中国不一定会复制欧美的高保有量,但是预计在经济发展的驱动下,中国机动车保有量在一段时间内还将保持增加,如果没有强有力的政策管控,将会带来更多的化石燃料消耗、二氧化碳和污染物排放,给气候变化应对、环境质量改善以及公众健康改善造成巨大压力。此外,中国不同地区经济发展极不平衡、冬季气温迥异、公共交通发展差距很大,
6、机动车管控政策的宽松程度不同,都会影响未来机动车零排放路径。本研究以“2030年前碳达峰”和“2035年美丽中国”等战略目标为约束,考虑“2060年前碳中和”总体要求,探讨交通领域二氧化碳及各项污染物的减排需求。综合考虑不同区域差异性特征,分区域设计电动化、排放标准加严、节能措施、运输结构调整等机动车清洁政策措施发展路径。定量模拟2020-2035年不同机动车清洁路径下,全国及不同区域机动车二氧化碳及主要大气污染物的减排量、空气质量改善及其环境健康收益,并分解不同机动车清洁措施的贡献。此外,本研究也量化了不同机动车清洁路径实施后,机动车领域减排对实现“2035年美丽中国”和“2030年前碳达峰
7、”目标的贡献。最后提出了2020-2035年区域差异化的机动车减污降碳路径与政策建议,助力推动中国机动车零排放进程。1.2 研究内容本项目主要包括3个研究任务,不同研究任务间的逻辑关系如下(图1-1)。任务一侧重考虑“美丽中国2035”及“碳达峰”两大战略目标,“自上而下”量化两大战略目标驱动下的道路交通减排需求。任务二侧重考虑机动车清洁路径的技术可行性及区域差异性,“自下而上”从供给侧提出全国及不同分区机动车减污降碳路径。任务三用于量化模拟任务二提出的不同机动车清洁路径的碳污排放量、空气质量改善及环境健康效益。结合任务一、二研究成果,综合考虑机动车清洁路径的环境健康效益,提出推动机动车零排放
8、进程的政策建议。减排需求“2035美丽中国”空气质目标2030年前碳达 峰目标路径设计机动车清洁技术可行性交通领域污染物及碳 减排需求分析机动车减排路径与 措施重要考虑全国及分区异质性中国机动车“减污降破”目标、路径、效益与政策建议路径评估污染物及空气质模拟(PM2 5 O3)WRF-CAMx环境健康效益(GEMM GBD)分解量化清洁措施对污染物及碳排放、空气质量和环境健康效益的贡献(电动化、排放标准升级、节能、运输结构调整)I政策产出I实现2020-2035年全国及不同分区机动车减污降碳路径优选(属于任务三)图Ll项目技术路线图1.2.1 ”2030年前碳达峰与2035美丽中国目标驱动下的
9、交通领域减排需求分析以2030年前碳排放达峰为约束,考虑2060年前碳中和目标,研究机动车领域2020-2035年二氧化碳排放路径。以“2035美丽中国”空气质量改善目标为约束,利用WRF-CAMx(WeatherResearchForecasting-ComprehensiveAirQualityModelWithEXtenSionSmodeD模型,模拟不同污染物的减排需求,进一步研究“2035美丽中国”空气质量目标驱动下交通领域各污染物减排需求。在量化交通领域二氧化碳和大气污染物减排需求时,本项目结合了交通领域发展阶段、技术进步及相关政策规划,并综合考虑了其他行业发展变化对交通领域产生的影
10、响。1.2.2 全国及不同分区的机动车减污降碳路径情景中国不同地区经济发展极不平衡、冬季气温迥异、公共交通发展差距很大,机动车管控政策的宽松程度不同,都会影响未来机动车零排放路径。此外,电动化、排放标准、节能和运输结构调整等机动车减排等政策对二氧化碳和不同污染物的减排贡献重要性不同。因此,本研究针对全国及不同分区,考虑电动化、排放标准、节能措施和运输结构调整等不同政策实施力度及技术可行性,提出了区域差异化的减排技术路径、控制措施与情景方案。1.2.3 中国机动车减污降碳路径、空气质量改善及环境健康效益耦合WRF-CAMX空气质量模型、全球暴露死亡模型(GlobalExposureMortali
11、tyModehGEMM)和全球疾病负担研究中采用的方法学(GlobaIBurdenofDiseaseStudy,GBD),评估了2020-2035年全国及各分区在不同的机动车零碳排放路径下的二氧化碳与污染减排、PM2.5与。3浓度改善及其健康影响效益;并以5年为步长量化不同机动车清洁措施对二氧化碳及污染物排放、空气质量改善及相关健康效益的贡献。进而基于空气质量效益优选最佳路径,系统设置电动化、排放标准升级、节能、运输结构调整等交通减排措施分步骤实施的路线图,分地区提出中国机动车“减污降碳”相关政策建议。二、研究方法及情景设置2.1 研究范围研究车型范围。交通领域包括道路机动车、工程机械、农业机
12、械、船舶、铁路内燃机车、飞机排放等。考虑到人群更多地集中在道路周边,道路机动车污染物排放对人体健康产生的危害更大。因此,本报告聚焦道路机动车(不包括低速汽车和摩托车),研究机动车在使用环节化石燃料燃烧引起的二氧化碳和常规大气污染物排放情况。本报告将道路机动车分为出租车、其他微小型客车、公交车、中大型客车、微轻型货车和中重型货车且考虑了汽油、柴油、天然气等不同燃料类型。研究时空范围。考虑到“2030年前碳达峰”和“2035年美丽中国”空气质量目标时间节点,本报告确定研究时间范围为2020-2035年,2020年为研究基准年。本研究的空间范围为全国(不包含港澳台地区)。经济发展水平是影响机动车保有
13、量的关键因素,且直接影响未来机动车清洁路径的发展速度。充分考虑不同区域差异性特征,进而推进分区域道路清洁化战略,本报告根据2020年人均GDP将全国划分为3个区域:人均GDP超过7万的发达区域(区域A)、人均GDP为3万-5万的欠发达区域(区域C)、介于两者之间的发展中区域(区域B)(图21)。机动车清洁措施。中国目前是全球电动汽车产销第一大国,新能源汽车产业发展规划(2021-2035年)51嘏忸235年纯电动汽挛成为新铺售车制的主流公共领域用车全面电动化.你蛔能购年同H划(2018-2020年和丽多也发展优化联运做构行动方案(2O2i.2O35年)中提出要大力推动运输结构调整。乘用车燃料消
14、耗量限值(GB19578)、轻型商用车辆燃料消耗量限值(GB20997)和重型商用车辆燃料消耗量限值(GB30510)对不同车型的油耗标准提出了要求。中国自2023年7月1日起,全国范围全面实施国六排放标准6b阶段,禁止生产、进口、销售不符合国六排放标准6b阶段的汽车。以上清洁措施在机动车污染物和二氧化碳减排方面发挥了重要作用。因此,本研究重点选择新能源汽车渗透、运输结构调整(公转铁、公转水)、排放标准升级和燃油经济性提升这四种机动车清洁措施开展全国及不同区域的机动车减污降碳路径研究。图21依据人均GDP的分区结果注:区域A人均GDP最高,区域C人均GDP最低,区域B人均GDP介于中间2.2
15、保有量预测方法机动车保有量的预测方法主要通过各种数学统计学模型以及各类机器学习算法,综合考虑各因素的影响效果来进行预测。机动车保有量预测方法大致可以分为4类:时间序列法,利用过去的资料预测未来机动车保有量。回归分析法,通过回归分析获得机动车保有量和影响因素之间的关系,进而预测未来保有量l9-101o判断分析法,主要依靠预测人员或专家过去的经验和综合分析能力来预测未来状态。神经网络预测,通过机器学习等智能化的技术预测未来机动车保有量UI-13)。表2-1机动车保有量预测方法预测方法具体方法特征时间序列法趋势外推简单、所需数据少回归分析法因果相关性所需数据要求高判断分析法专家判断对判断人员的专业性
16、要求高神经网络预测黑箱预测预测结果难以解释(1)乘用车保有量预测本报告中乘用车保有量采用国际上广泛使用的Gompertz模型法进行预测,Compertz模型呈S型,反映了机动车保有率随人均GDP的增长而呈现缓慢增长、井喷和饱和三个阶段的趋势I,。本研究首先利用2002-2020年人均GDP和千人乘用车保有量开展曲线拟合,获得拟合曲线后,再结合对我国到2035年经济社会发展的宏观形势判断,对未来乘用车保有量进行预测,预测公式如下:VP=YeaeXP(0g)(D式中,空为千人乘用车保有量;g为人均GDP;Y为乘用车保有率的饱和值,辆/千人;和0为模型回归参数。本研究中,千人车保有量(饱和值)取值为
17、340辆/千人,和取值分别为-4.63和-0.27。(2)商用车保有量预测商用车采用历史趋势修正法。根据国际经验凤2叫在人均GDP达到2.5万美元之前,商用车保有量与GDP或货运量呈线性关系;2.5万美元之后,商用车保有量基本保持不变。2035年底前,预测我国人均GDP未达到2.5万美元,因此利用2002-2019年GDP和商用车保有量变化情况开展线性拟合,结合对我国2021-2035年经济社会发展的宏观形势判断,对未来商用车保有量进行预测。Nc为商用车保有率(辆/千人);g为人均GDP;m和九为模型回归参数。2.3 二氧化碳及污染物排放量核算方法(1)二氧化碳排放量核算本报告中采用燃油法核算
18、道路交通领域二氧化碳排放总量241,公式如下:Eij=ijADijXEFi(3)ADij=VPijXFijNCVij(4)44EFt=CCiOFt-(5)Ftj=FCRijXVTKtjIO-6(6)Ftj=FCRijVMCXVTKij10-5(7)式中,坳为不同燃料类型的不同车型(J)的C02排放,4%代表化石燃料的活动数据,单位为吉焦(GJ),EFi为化石燃料的二氧化碳排放因子(tCO2GJ)oVP为机动车保有量,F为化石燃料消耗量(t;104m3),NCV为化石燃料的平均低位发热量(GJ/t;GJ104m3)oCC为化石燃料的单位热值含碳量,单位为吨碳每吉焦(tCGJ);OF为化石燃料的碳
19、氧化率,单位为百分数(%);44/12为二氧化碳与碳的分子量之比,单位为吨二氧化碳每吨碳(tC02tC)FCR表示每百公里燃料消耗量(L/lOOkm;m3100km),VTK为机动车年均行驶里程(km),VMC表示体积质量转换系数(kgL)0(2)大气污染物排放量核算本报告中采用行驶里程法核算道路交通领域大气污染物排放总量31,公式如下:E=PxEFVKT(8)式中,E代表大气污染物排放量,P为机动车保有量,EF为排放因子(gkm),VKT为机动车年均行驶里程(km)o目前仅有国一前到国五的污染物排放因子。国六排放标准已经实施,本研究中的国六排放因子根据GB18352.6-2016轻型汽车污染
20、物排放限值及测量方法(中国第六阶段)和GB17691-2018重型柴油车污染物排放限值和测量方法(中国第六阶段)进行预测。本研究假设相比于国V,国VI可以将重型柴油车的N0vVOCs和PM排放分别减少约78%、70%和50%,将轻型车的CO、VOC和NO排放分别降低约50%、50%和42%。为进一步控制机动车污染排放,降低对人群健康的影响,按照排放标准加严速度,本研究假设国七排放标准将会于2026年实施,且一直到2035年国七依旧是最严的排放标准。考虑到国六排放标准已经是史上最严,全球最先进的标准之一,本研究认为国七污染物排放因子降幅类似国六降幅变化的难度较大,因此假设国七排放标准相对于国六的
21、降幅参照国五降幅设置。2.4 WRF-CAMx空气质量模型本研究利用中尺度气象模型WRFl261和空气质量模型CAMXl2刃来定量不同机动车清洁措施对2020-2035年空气质量改善的贡献。CAMx模型所需排放清单的化学物种主要包括SO2、NQ八颗粒物(PMIo、PMz5及其组分)、NH3和VOCS等多种污染物。So2、NOxPMi0、PM25BC、OC、NH3、VOCs(含主要组分)等人为源排放数据均来自2020年MElC排放清单(http:/WWW.meicmodel.org)28-29,生物源VOCs排放清单利用MEGAN天然源排放清单模型(MOdeIofEmissionsofGases
22、andAerosolsfromNaturemodel)计算网】。在本研究中,假设从2020年到2035年,除交通领域外,其他行业的污染物排放量保持不变,因此最终空气质量改善仅归因于道路交通清洁化贡献。此外,机动车领域的污染物排放清单根据本研究中测算的不同机动车清洁路径的排放量结果进行更新。CAMX模型所需要的气象场由中尺度气象模型WRF提供;CAMX模型采用Lambert投影坐标系;模拟范围为中国大陆地区,X方向为-2690-269Okm、Y方向为-2150-2150km;网格间距为20km,共将全国划分为270x216个网格;垂直方向共设置14个气压层,层间距自下而上逐渐增大。对于WRF模型
23、,其与CAMX模型采用相同的模拟时段和空间投影坐标系;WRF模型的初始场与边界场数据采用美国国家环境预报中心(NCEP)提供的6h一次、1分辨率的FNL全球分析资料(http:da.uca.edu/datasets/ds083.2/),每日对初始场进行初始化,每次模拟时长为30h,Spin-up时间设置为6h,并利NCEPADP观测资料进行客观分析与资料同化(httpprda.ucar.edudatasetsds461.0/)。2.5 环境健康模型除定量机动车清洁化带来的空气质量改善效益外,本研究还进一步利用全球暴露死亡模型(GlobalExposureMortalityModeLGEMM)和
24、全球疾病负担研究中采用的方法学(GlobalBurdenofDiseaseSludy,GBD),分别计算了机动车清洁路径下PM2.5和。3长期暴露改善带来的健康效益。定量模拟环境健康效益需要网格化的空气质量数据和人口数据。网格化的空气质量数据在2.4节中模拟获得,空间分辨率为20km20km;人口空间分布数据来自中国科学院地理科学与资源研究所提供的1km1km分辨率网格人口数据集口叫本研究在计算PM2.5健康效应时选用了GEMM模型,考虑的健康终点包括慢性阻塞性肺病、缺血性心脏病、肺癌、中风和下呼吸道感染等。本研究在计算C)3健康效应时选用了GBD研究中采用的综合暴露响应模型(Itegrate
25、dExposure-ResponseModel,IER)国),考虑的健康终点包括呼吸系统问题与心血管疾病。计算公式如下:Mort=AFPopXyo(9)式中,Mort表示归因于PM”和。3暴露的超额死亡人数;AF为归因系数,表示总死亡中归因于大气污染物暴露的占比;PoP表示网格化人口数据;yo表示对应疾病的基准死亡率,本研究中采用的基准死亡率数据来源于全球疾病负担研究(GBD);RR为相对风险度,表示一定暴露浓度情景下的人群健康效应与无暴露情景下人群健康效应的比值1刈。三、2030年前碳达峰与“2035美丽中国目标驱动下的交通领域减排需求分析3.1 道路交通二氧化碳减排需求交通领域发展阶段、技
26、术进步及相关政策规划,以及其他行业的发展变化均会对道路交通的二氧化碳排放产生影响。本研究团队聚焦电力、钢铁、水泥、铝冶炼、石化化工、煤化工共6个重点行业以及建筑、交通2个重点领域,已经开展了碳排放达峰路径系列研究35-36。研究中采取“自上而下”和“自下而上”相结合的方式,以满足社会经济高质量稳定发展需求和国家碳达峰碳中和双重目标为约束开展自上而下的宏观路径研究;以重点行业和领域为对象,开展自下而上的重点行业领域碳达峰路径研究;通过“自上而下”和“自下而上”路径反复迭代、行业间耦合优化,打通宏观路径与微观措施的联动和双向反馈,最终形成基于重点行业/领域的我国碳达峰路径。我国新能源汽车发展速度远
27、超预期,2022年全国新能源汽车渗透率为25.6%,提前完成新能源汽车产业发展规划(20212035年)中提出的2025年新能源汽车新车销售量达到汽车新车销售总量的20%左右的目标。此外,汽车行业属于全球化的产业,欧美、日韩等发达经济体的交通碳中和战略必然会传导影响到中国交通行业的零排放进程。因此,基于研究团队已经开展的碳排放达峰路径系列研究成果,综合考虑新能源汽车渗透速度及全球整体形势,采用CAEP-CP模型进行重新模拟(图3-1)。结果表明,对于道路交通CO2排放需要于2024年2026年左右达峰峰值约为1L613.O亿吨左右。前期准备IPCC-SSP加景方法中国中长期目标CHRED网格数
28、据排放模型CAEP排放路径分区域、分部门网格化排放IpCe排放情景对比分析决策支撑模型稳健性碱据不确定性典型区域和部门分析和调研国豕、也娱、即IJ守XKTW京Trm图3-1CAEP-CP研究技术路线图3.2 面向美丽中国的污染物减排需求3.2.1 美丽中国2035空气质量目标(一)美丽中国2035”空气质量目标设置我国到2035年生态环境根本好转,基本实现社会主义现代化,人均国内生产总值(GDP)达到中等发达国家水平,经济总量或人均收入相对2020年翻一番,即略高于2万美元,约为当前南欧及东欧部分国家的经济发展水平。南欧及东欧部分国家当前PM”年均浓度约为1530微克/立方米。主要发达经济体中
29、,美国、西欧各国和日本当前年均PM2.5浓度在815微克/立方米之间,在其人均GDP达到2万美元时,年均浓度约为15-30微克/立方米;韩国自2006年人均GDP超过2万美元之后至今,其年均PM2.5浓度在25微克/立方米附近上下波动。按照“美丽中国”空气质量改善愿景,对标发达国家的经济发展与环境空气质量改善历程,至2035年我国迈入中等发达国家行列时,宜以25微克/立方米作为全国PM2.5浓度目标,达到欧盟现行PM2.5浓度标准和WHO过渡时期第二阶段目标。过去十五年间,美国的PM2.5浓度降幅约为36%,日本则约为44%,欧盟PM2.5浓度在2008-2017共十年间下降了30%,均在较低
30、浓度水平条件下实现了PM2.5浓度大幅改善。着眼于国际经验,初步考虑我国PM”年均浓度在2035年下降至25微克/立方米,全国95%左右的城市达到现行环境空气质量标准。(二)城市层面空气质量目标测算规则为实现全国PM2.5浓度到2035年下降至25微克/立方米的目标,需要各城市设定自身PM2.5浓度改善目标值,驱动全国空气质量改善。本项目根据各城市污染水平,分级制定浓度下降比例需求。整体上,城市基准年2020年PM2.5浓度越高,需要进行改善的幅度越大。其中:基准PM2.5浓度在60微克/立方米以上的城市,其PM2.5浓度需要在2020年的基础上下降35%;基准PM2.5浓度在5160微克/立
31、方米(含)的城市,2020-2035年PM”浓度需要下降30%;基准PMzs浓度在4150微克/立方米(含)的城市,2020-2035年PM2.5浓度需要下降25%;基准PM”浓度在3640微克/立方米(含)的城市,2020-2035年PM2.5浓度需要下降15%;基准PM2.5浓度在3135微克/立方米(含)的城市,2020-2035年PM2.5浓度需耍下降10%;基准PM25浓度在2530微克/立方米(含)的城市,2020-2035年PM2.5浓度需要下降5%;基准PM2.5浓度在25微克/立方米(含)以下的城市空气质量持续改善,原则上不设降幅目标(表31)。对和田地区、喀什地区等21个绿
32、洲城市,按照其扣除沙尘影响后的PM”浓度所在的区间提出对应的改善要求。表3-1分档测算规则PM2s浓度降幅需求基数PMzs浓度下降比例(%)60微克/立方米以上3551-60微克/立方米(含)3041-50微克/立方米(含)253&40微克/立方米(含)1531-35微克/立方米(含)IO25-30微克/立方米(含)525微克/立方米(含)以下持续改善(三)测算结果分析(I)若到2035年PM2.5浓度实现降至25微克/立方米的目标,则全国PMzs年均浓度需要在2020年基础上下降24.2%o此外,不同区域的机动车清洁路径具有明显区域异质性,为更好地研究分区域机动车清洁路径,本研究按照经济发展
33、水平将全国31省份划分为3个不同区域(详见2.1节)。项目组也测算了不同区域到2035年的PM2.5浓度及降幅需求:到2035年,区域A(人均GDP水平最高)、区域B和区域C(人均GDP水平最低)的PM2.5浓度均值分别为25、28和23微克/立方米左右,相比2020年分别下降21.9%、24.3%、17.9%。(2)本项目除考虑到2035年PM2.5浓度降至25微克/立方米的目标外,也考虑了到2035年全国PM2.5平均浓度达到WHO过渡时期第三阶段目标15微克/立方米的激进情况。若到2035年PM2.5浓度实现15微克/立方米的目标,则全国PM2.5平均浓度需相比2020年下降54.5%,
34、全国100%左右的城市达到现行环境空气质量标准。对于3个不同区域,2020-2035年PM2.5浓度降幅均需达到50%以上,具体来看,区域A、区域B和区域C的PM”浓度均值分别为15、17和14微克/立方米左右,相比2020年分别下降53.1%54.1%、50.0%o表3-22035年全国及各分区PM2.5改善目标区域2020年基数(gn)2025年目标(gm3)目标25目标15浓度(gm3)相比2020年变幅浓度(gm3)相比2020年变幅全国333025-24.2%15-54.5%A区322925-21.9%15-53.1%B区373228-24.3%17-54.1%CE282623-17
35、.9%14-50.0%3.2.2 道路交通污染物减排需求(一)模拟方法全口径减排需求核算:本节以2035年PM25浓度目标为约束,耦合排放清单和WRF-CAMX空气质量模型,定量核算PM”目标约束下So2、N(,、PM25等多污染物的环境容量,进一步结合基准年污染物排放量,核算全口径多污染物排放量的减排需求。以PM2.5达标约束下的多污染物环境容量本质是各空间大气污染物的最大允许排放量,核心技术是多种污染物排放量在空间和污染物指标的多目标最优化问题。识别研究区域的PM2.5组分中硫酸盐、硝酸盐、镂盐、一次PM2.5所占比例,解析SO2、NOx、一次PM25NH3等前体物对PMzs的污染贡献,分
36、析大气污染物排放与PM”的响应关系,建立多种前体物贡献矩阵。采用贡献大的前体物优先削减原则,制定不同污染物削减方案。以PM2.5浓度目标为约束,以各空间、各种污染物排放量最大为目标,计算最大允许排放量,即PM25目标约束下的环境容量。结合基准年污染物排放量,核算2035年PM2.5浓度目标约束下的全口径污染物减排需求。行业贡献矩阵前体物贡献矩阵源分类与 受体点选择气象模型达标空间传输矩阵图3-2基于三维优化的大气环境容量核算方法UM道路交通减排需求分解:依据“对PM2.5浓度的贡献大小,分担减排责任的原则,将全口径污染物减排需求分解到道路交通领域。本项目耦合了排放表征、大气化学传输模型、污染源
37、解析和源敏感性模拟技术等跨学科工具,从空间.行业多维度多尺度系统识别了全国338个地级及以上城市的PM2.5污染来源,获得了不同空间及行业(电力、工业、生活、交通、农业)对PM”浓度的贡献,建立了空间行业交叉传输贡献矩阵。进一步利用空间行业对PM2.5浓度的交叉贡献矩阵,将2035年PM2.5浓度目标约束下的全口径污染物减排需求分解到道路交通领域。图33PM”空间输送行业贡献解析技术路线(二)美丽中国空气质量目标驱动下的污染物减排需求全口径减排需求:模型分析表明,从全国层面来看,若考虑到2035年全国PM”年均浓度达到25微克/立方米的目标,2020-2035年PM”浓度需要下降24.2%,对
38、应需减排32%的NO八VOCs,同时削减相应比例的一次PM25SO2和大气NH3等污染物排放。若考虑全国PM2.5年均浓度达到15微克/立方米的目标,则2020-2035年PM2.5浓度需要下降54.5%,对应需减排61%的NO八VOCs,同时削减相应比例的一次PM”、SO2和大气NH3等污染物排放。不同分区的全口径污染物减排比例需求见表3-3o表332035年各项污染物减排比例需求(全行业/领域口径)目标25约束下全口径2035年各项污染物减排比例需求污染物减排需求全国区域A区域B区域CSO2-14%-12%-14%-10%NOx-32%-30%-32%-22%VOCs-32%-29%-32
39、%-22%NH3-23%-20%-23%-16%PMzs-36%-33%-36%-25%目标15约束下全口径2035年各项污染物减排比例需求污染物减排需求全国区域A区域B区域CSO2-29%-26%-29%-20%NOv-61%-58%-61%-43%VOCs-61%-55%-62%-43%NH3-44%-39%-44%-31%PM25-70%-63%-70%-49%道路交通减排需求:考虑到机动车排放的主要污染物类型包括NO、VOCs和颗粒物,因此主要测算了机动车的这三项污染物的减排需求。利用空间-行业对PM2.5浓度的交叉贡献矩阵,将全口径污染物减排需求分解到道路交通领域。从全国层面看,模型
40、分析表明,若考虑到2035年全国PM”年均浓度达到25微克/立方米的目标,全国道路交通NOoVOCsPM2.5排放需在2020年的基础上分别减排约45%、40%和30%。若考虑到2035年全国PM2.5年均浓度达到15微克/立方米,全国道路交通NOvVOCs.PM2,5排放需在2020年的基础上分别减排约80%、72%和50%o不同分区的道路交通排放污染物减排比例需求见表3-4o表3-4道路交通2035年各项污染物减排比例需求目标25约束下道路交通2035年各项污染物减排比例污染物减排需求全国区域A区域B区域CNOv-45%-47%-45%-42%VOCs-40%-42%-40%-36%PM2
41、5-30%-32%-30%-28%目标15约束下道路交通2035年各项污染物减排比例污染物减排需求全国区域A区域B区域CN0*-80%-82%-80%-78%VOCs-72%-75%-72%-68%PM25-50%-51%-50%-47%四、全国及不同分区的机动车减污降碳路径情景4.1基准年车队结构根据城市大气污染源排放清单编制技术手册,对于机动车,不同车型、不同燃料类型、不同排放标准阶段的污染物排放因子(gkm)均不同。因此,为核算机动车的污染物排放量,需要确定基准年不同车型的排放标准结构。本研究基于1999年以来各年份337城市不同汽车类型的保有量、注册量(分车型、分燃料类型)数据库,结合
42、车辆登记注册日期、全国新生产机动车排放标准实施进度和机动车使用年限标准口叫更新推定2020年车队排放标准结构。研究结果表明,2020年,国4和国5在整个车队中的占比整体较高;国3在中大型客车、中重型货车和微轻型货车中占比较高,约26%-36%;公交车队中新能源占比超过60%。9iMMM4 7060504030201034 卬H眩2020年车队排放标准结构Jlull,iLll.lllirJll出租车其他微轻型客车公交车中大型客车微轻型货车中重型货车国2国3国4国5国6新能通车图4-12020年不同车型的车队结构4.2 机动车保有量预测本研究利用Gompertz模型和线性模型分别预测了至2035年
43、乘用车和商用车的保有量,具体预测方法介绍见2.2部分,全国GDP年均增速()、人口(亿人)、人均GDP(元)等关键参数设置见表4-1o2022年中国出现近61年来的首次人口负增长14。】;此外,参考联合国发布的世界人口展望2022HU中主要国家及中国的人口变化趋势,设置本研究中的人口情景。在本研究中,中国人口数量在十四五期间达到峰值,到2035年全国人口约为14.02亿人。国民经济和社会发展第十四个五年规划和二O三五年远景目标纲要【42】提出到2035年中国人均国内生产总值达到中等发达国家水平。在本研究中,预测到2025年,我国人均GDP约为9.0万元;到2030年,我国人均GDP约为11.7
44、万元;到2035年,我国人均GDP约为14.7万元。本项目研究结果表明到2025年、2030年和2035年全国机动车总量预计分别为3.68亿辆,4.39亿辆和4.7亿辆。到2035年,乘用车保有量约4.1亿辆,商用车保有量约5000万辆。对于三个经济发展水平不同的区域,2020年-2035年区域A(经济发达区域)机动车保有量在全国总保有量中占比约为41%-45%;区域B为32%-34%;区域C(经济欠发达)为23%-25%o整体上,2020年-2035年区域A的机动车保有量占比逐年下降,区域B和区域C逐年上升。表4-1保有量预测关键参数年份全国GDP年均增速(%)年份人口(亿人)人均GDP(元
45、)2020-20254.6202514.11902312025-20305.2203014.071167012030-20354.7203514.021469754.3 全国及不同分区机动车减污降碳路径情景本报告考虑了排放标准升级、新能源渗透、公转铁水、燃油经济性提升四大机动车清洁措施。针对四大清洁措施2020-2035年的发展路径,本研究设置了温和情景与激进情景两种情景。本研究中假定机动车污染物排放可稳定达到相应机动车的污染物排放标准;机动车实际使用油耗与理论油耗一致。4.3.1 排放标准升级情景分析中国从2000年开始实施机动车尾气排放标准,之后每3-5年进行一次升级,目前已经从“国一”升
46、级到“国六”,污染物排放因子大幅下降43】。为进一步控制机动车污染排放,降低对人群健康的影响,本研究假设国七排放标准将会于2026年实施,且一直到2035年国七依旧是最严的排放标准;且假设国七污染物排放因子相对于国六的降幅参照国五降幅设置。本研究基于1999年以来各年份337城市不同汽车类型的保有量、注册量数据库,结合车辆登记注册日期、全国新生产机动车排放标准实施进度(图42)和机动车使用年限标准(表4-2),推定2020年-2035年车队排放标准结构。由于机动车使用年限全国统一,因此没有分区域设置排放标准演变路径,仅从全国层面设置了温和情景与激进情景。温和情景:出租车、其他微小型客车、公交车、中大型客车、微轻型货车和中重型货车的使用年限分别为8年、18年、13年、16年、13年和15年。激进情景:出租车、其他微小型客车、公交车、中大型客车、微轻型货车和中重型货车的使用年限分别为8年、15年、10年、13年、10年和12年。图4-2全国新生产机动车排放标准实施进度同表42机动车使用年限(年)温和情景激进情景出租车88其他微小型客车(包括私家车)1815公交车1310中大型客车1613微轻型货车1310中重型货车