中国汽车二氧化碳减排路径：全球气候变化的挑战

不同于系统介绍成熟理论和方法的传统教材，本书试图为读者展现的是当前交通、能源、气候变化等交叉领域的热门研究主题、方法学及其应用。第壹章介绍了气候变化的科学背景及全球气候治理的发展历程和新进展；第二章对交通能源及二氧化碳问题的研究方法和典型模型进行了介绍；第三章是第二章方法学的应用实例，对我国的交通排放进行了估算；第四章和第五章介绍了一种将全球CO2排放目标与某个部门的减排路径相结合的研究方法及研究成果，这种将从上至下的目标与从下至上的技术路径相结合的研究方法可扩展到电力、建筑等其他主要用能和排放部门；第六章探讨了其他类型车辆的减排潜力；第七章对除道路以外的其他交通部门的减排潜力进行了定性阐述。

杨晶，博士，助理研究员。2001-2011年就读于清华大学，先后在土木工程系、建设管理系、公共管理学院、核能与新能源技术研究院学习，获工学学士、管理学博士学位。2007年获“通用汽车?中国发展研究青年奖学金”，在国务院发展研究中心实习一年；2009年获教育部国家公派留学奖学金，在美国加州大学河滨分校交流学习一年，并在美国福特汽车研究和创新中心短期实习。2011年进入国家发改委能源研究所工作，任助理研究员。研究方向为汽车全生命周期能耗和二氧化碳排放分析、石油和天然气发展政策等。2012年日本京都大学访问学者。

目　　录
丛书总序
推荐序一
推荐序二
前言
第一章　绪论1
　第一节　全球气候治理的进程1
　　一、科学背景1
　　二、《联合国气候变化框架公约》6
　　三、《京都议定书》8
　　四、“后京都”时代9
　第二节　新的里程碑：《巴黎协定》10
　　一、开启全球气候治理新篇章10
　　二、《巴黎协定》的局限性12
　第三节　中国交通部门面临全球气候变化的挑战13
　　一、中国交通部门处于快速成长期14
　　二、中国交通部门面临多重挑战18
　　三、急需寻求同一框架下的综合解决方案22
　参考文献23
第二章　交通用能和排放研究方法学25
　第一节　研究方法概述26
　　一、按照建模思路划分26
　　二、按照研究内容划分28
　第二节　部门活动水平分析法30
　第三节　IEA/SMP模型31
　第四节　碳排放估算方法34
　　一、IPCC排放清单法34
　　二、部门排放估算法35
　第五节　WTW分析法和GREET模型36
　第六节　CO2浓度稳定廓线38
　第七节　排放权分配方法40
　参考文献43
第三章　中国交通部门CO2排放状况48
　第一节　交通部门分类和范围界定49
　第二节　中国交通部门CO2排放量估算54
　　一、单个交通部门CO2直接排放量估算55
　　二、单个交通部门CO2生命周期排放量估算62
　第三节　交通部门CO2排放份额的计算与国际比较65
　　一、交通部门CO2排放份额计算65
　　二、交通部门CO2排放份额国际比较69
　参考文献70
第四章　“2℃”温升目标下中国轻型车的减排目标73
　第一节　汽车保有量模型预测75
　　一、模型设定76
　　二、参数选择78
　　三、求解模型79
　　四、模型预测80
　　五、结果分析83
　第二节　CO2浓度稳定目标分解86
　　一、CO2浓度稳定目标的生成86
　　二、WRE_SMP模型的建立89
　　三、WRE_SMP模型的数据90
　　四、浓度稳定目标分解原则和方法102
　参考文献110
第五章　“2℃”温升目标下中国轻型车的减排情景113
　第一节　基线情景115
　　一、情景假设116
　　二、CHINABAU结果分析116
　第二节　传统汽、柴油车进步情景117
　　一、550I稳定情景118
　　二、450I稳定情景120
　第三节　生物质液体燃料替代情景122
　　一、燃料乙醇发展现状123
　　二、燃料乙醇资源潜力和产量预测125
　　三、B减排情景131
　　四、550BI稳定情景132
　　五、450BI稳定情景136
　第四节　插入式混合电动车替代情景139
　　一、E减排情景141
　　二、EC减排情景143
　　三、E和EC情景比较145
　　四、550EI稳定情景146
　　五、550ECI稳定情景148
　　六、450EI稳定情景151
　　七、450ECI稳定情景152
　　八、550EI和450EI、550ECI和450ECI情景比较155
　第五节　限制发展政策情景156
　　一、R0减排情景157
　　二、550RI0、450RI0稳定情景158
　　三、R1减排情景160
　　四、450RI1稳定情景161
　　五、R0和R1情景比较162
　　六、550I和550RI0情景比较163
　　七、450I、450RI0和450RI1情景比较164
　　八、450R1IB稳定情景165
　本章小结166
　参考文献168
第六章　中国其他车辆减排潜力分析170
　第一节　其他车辆增长趋势与未来CO2减排重点171
　第二节　重型货车的减排潜力分析176
　　一、保有量预测176
　　二、行驶里程178
　　三、燃料经济性179
　　四、替代燃料179
　　五、CO2减排潜力181
　参考文献184
第七章　其他交通部门减排潜力分析185
　第一节　技术进步186
　　一、铁路运输186
　　二、民用航空运输188
　　三、水路运输188
　　四、管道运输188
　第二节　结构优化189
　第三节　管理创新193
　参考文献194

前　　言2016年11月4日正式生效的《巴黎协定》提出，将21世纪内全球平均升温控制在工业化前水平2℃以内，并努力追求1.5℃以内的目标。这标志着全球气候治理已经走出低谷，再次回到国际政治舞台的前端。作为世界上二氧化碳排放最大的国家，中国积极参与减排行动，提出二氧化碳排放在2030年左右达到峰值并争取尽早达到峰值等一系列量化目标。
以汽车为代表的交通部门，是我国重要的二氧化碳排放来源。作为移动排放源，汽车的二氧化碳排放控制比固定排放源（如电厂）更加困难，目前几乎没有有效的控制措施。加之我国私人汽车正处在快速普及阶段，2040年以前汽车保有量将持续大规模增长，并带来汽车排放的二氧化碳数量成倍增加。这对我国而言，不仅将带来能源资源、环境生态、能源安全等多方面的问题，而且意味着一项重要的政治挑战，关乎我国在全球气候治理中的承诺是否能够如期兑现，并影响我国在全球政治格局中的领导力和大国形象。因此，我国汽车部门控制二氧化碳排放的任务非常重要且艰巨，探索未来的汽车二氧化碳减排路径成为一项重要的研究命题，也成为汽车、能源、环境、气候变化、管理等学科交叉领域培养研究生的重要内容。
不同于系统介绍成熟理论和方法的传统教材，本书试图为读者展现的是当前热门研究领域的方法学及其应用。第一章从气候变化的科学背景开始介绍，展现了全球气候治理的发展历程和最新进展，并进行了研究意义上的评述。同时，引出我国交通部门在应对气候变化过程中所面临的挑战。第二章主要介绍交通用能和二氧化碳排放的研究思路、研究方法、典型模型及重要研究成果。第三章是第二章方法学的应用实例，对我国交通部门的二氧化碳的直接排放和生命周期排放进行了估算，并介绍了交通部门排放在全国排放中的贡献率。第四章和第五章是本书的核心内容，介绍了一种将全球排放目标与某个部门的减排路径相结合的研究方法，并展示了该方法在我国轻型车部门的实际应用。这种将从上至下的目标与从下至上的技术路径相结合的研究方法可扩展到电力、建筑等其他主要用能和排放部门。第六章以重型货车为重点，介绍了其他类型车辆的二氧化碳减排潜力。第七章对除道路以外的其他交通部门的二氧化碳减排潜力进行了阐述。
本书是基于作者的博士论文撰写而成的。在成书过程中，作者尽最大努力将自己在汽车用能和二氧化碳减排领域的理解与经验融入其中。作者感谢韩维建博士、张阿玲教授、David P. Chock博士、Joseph M. Norbeck教授对方法学和内容的悉心指导，以及申威博士、柴沁虎博士、黄诗尧博士等在交流和讨论中提供的有益参考，同时感谢家人和朋友的理解、支持与陪伴。由于时间仓促和作者阅历所限，本书中的疏漏和不妥之处在所难免，欢迎读者提出批评和修改意见。
杨晶2017年6月于北京