莊天璽，程小慷，郝 芮，曾 實(shí)，孫曉悅

(中國(guó)民用航空飛行學(xué)院 機(jī)場(chǎng)學(xué)院，四川 廣漢 618307)

航空運(yùn)輸所產(chǎn)生的碳排放對(duì)地球大氣環(huán)境的影響一直備受關(guān)注。中國(guó)作為航空運(yùn)輸大國(guó)，積極承擔(dān)國(guó)際責(zé)任，高度重視民航運(yùn)輸?shù)木G色發(fā)展。在全球低碳經(jīng)濟(jì)和可持續(xù)發(fā)展背景下，中國(guó)民航運(yùn)輸業(yè)為了盡早實(shí)現(xiàn)行業(yè)節(jié)能減排，優(yōu)化配置民航運(yùn)輸資源以及提高民航運(yùn)輸效率，迫切需要對(duì)其碳排放的關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)因素及其影響程度進(jìn)行有效識(shí)別與分析，同時(shí)也對(duì)實(shí)現(xiàn)中國(guó)低碳發(fā)展的目標(biāo)具有重大意義。

當(dāng)前國(guó)內(nèi)對(duì)民航運(yùn)輸業(yè)碳排放影響因素的研究多采用LMDI法，為解決LMDI法因影響因素之間存在依賴性導(dǎo)致分解結(jié)果不準(zhǔn)確的問題，在此引入Vaninsky[1]提出的GDIM法對(duì)影響中國(guó)民航運(yùn)輸業(yè)碳排放的因素進(jìn)行分解。GDIM法在kaya恒等式的基礎(chǔ)上，構(gòu)建包含多個(gè)絕對(duì)因素和多個(gè)相對(duì)因素的多維因素分解模型，并且對(duì)所有因素之間的關(guān)聯(lián)性進(jìn)行區(qū)分，避免出現(xiàn)因素影響力重復(fù)計(jì)算的弊端，同時(shí)還對(duì)相關(guān)隱含因素的驅(qū)動(dòng)力作出考察，更加全面準(zhǔn)確分析各個(gè)因素對(duì)民航運(yùn)輸業(yè)碳排放的影響[2-4]。

1 影響因素的選擇與模型構(gòu)建

1.1 影響因素的選擇

民航運(yùn)輸業(yè)的碳排放主要是在飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒燃料的過程中產(chǎn)生的，采取物料衡算的方法，將民航運(yùn)輸業(yè)的能源消耗量與能源CO2排放系數(shù)相乘計(jì)算得出碳排放量[5]。因中國(guó)民航飛機(jī)的主要消費(fèi)能源種類為航空煤油，能源CO2排放系數(shù)為定值3.15[6]，在選取中國(guó)民航運(yùn)輸業(yè)碳排放量可能的影響因素時(shí)，根據(jù)中國(guó)民航運(yùn)輸業(yè)的基本發(fā)展特征以及各因素對(duì)航空煤油消耗量的影響來(lái)確定的可能影響因素有以下幾種：

1)民航運(yùn)輸業(yè)總周轉(zhuǎn)量，指一定時(shí)間內(nèi)民航運(yùn)輸業(yè)運(yùn)輸生產(chǎn)的總產(chǎn)量，是民航運(yùn)輸量與運(yùn)輸距離的復(fù)合指標(biāo)，綜合反映民航運(yùn)輸業(yè)運(yùn)輸生產(chǎn)的總?cè)蝿?wù)與總規(guī)模，單位為噸公里。

2)民航運(yùn)輸業(yè)總收入，主要為除機(jī)場(chǎng)服務(wù)收入外的民航客運(yùn)收入與民航貨運(yùn)收入的總和，反映了民航運(yùn)輸業(yè)的運(yùn)輸營(yíng)收水平。

3)民航運(yùn)輸業(yè)航空煤油消耗總量，反映民航運(yùn)輸業(yè)的能耗水平。

令C為中國(guó)民航運(yùn)輸業(yè)碳排放總量，Y為民航運(yùn)輸業(yè)總周轉(zhuǎn)量，Q為民航運(yùn)輸業(yè)總收入，E為民航運(yùn)輸業(yè)航空煤油消耗總量。

以上述3個(gè)影響因素為絕對(duì)量因素構(gòu)建改進(jìn)的kaya恒等式模型為

(1)

采用Vaninsky提出的分解方法，將式(1)改寫為

(2)

式中：C/E為能源消費(fèi)碳強(qiáng)度，即為CO2排放系數(shù)，表示中國(guó)航空運(yùn)輸業(yè)消耗每單位航空煤油所釋放的碳排放量；C/Q為民航運(yùn)輸收入碳強(qiáng)度，即每單位收入釋放的碳排放量；C/Y為民航運(yùn)輸碳強(qiáng)度，即每單位周轉(zhuǎn)量釋放的碳排放量；E/Y為每單位周轉(zhuǎn)量消耗的能源總量，即為噸公里油耗，可以理解為民航運(yùn)輸業(yè)的能源強(qiáng)度；Y/Q為民航運(yùn)輸效率，即每單位民航運(yùn)輸收入下的周轉(zhuǎn)量成果。

1.2 GDIM模型構(gòu)建

將式(1)、式(2)分解出的C/E、C/Y、C/Q、E/Y與Y/Q作為相對(duì)量因素，根據(jù)GDIM法原理，構(gòu)建中國(guó)民航運(yùn)輸業(yè)碳排放因素分解模型為

(3)

(4)

(5)

(6)

基于民用航空業(yè)的各個(gè)影響因素以及中國(guó)民航運(yùn)輸業(yè)的基本發(fā)展特征，根據(jù)以上的GDIM法，將中國(guó)航空運(yùn)輸業(yè)碳排放變化的影響因素分解為以下3個(gè)絕對(duì)影響因素與5個(gè)相對(duì)影響因素的變化之和。其中，3個(gè)絕對(duì)影響因素為ΔY、ΔE與ΔQ，分別表示中國(guó)民航運(yùn)輸業(yè)運(yùn)輸總周轉(zhuǎn)量變化、民航運(yùn)輸業(yè)的能源消耗變化以及民航運(yùn)輸收入的變化對(duì)其碳排放量的影響；5個(gè)相對(duì)影響因素分別為：ΔC/Y為運(yùn)輸碳強(qiáng)度變化，表示民航運(yùn)輸?shù)牡吞汲潭龋沪/E為能源消費(fèi)碳強(qiáng)度變化，表示民航運(yùn)輸業(yè)的能源消費(fèi)低碳程度；ΔC/Q為單位收入碳強(qiáng)度變化，表示民航運(yùn)輸收入的低碳程度；ΔY/Q表示民航運(yùn)輸業(yè)成本的變化對(duì)碳排放變化的影響；ΔE/Y表示民航運(yùn)輸?shù)膯挝恢苻D(zhuǎn)量消耗的能源總量的變化對(duì)碳排放的影響。

2 碳排放的計(jì)算方法及研究數(shù)據(jù)來(lái)源

民航運(yùn)輸碳排放屬于移動(dòng)源式的排放。根據(jù)《IPCC國(guó)家溫室氣體排放指南》的指導(dǎo)計(jì)算方法，對(duì)民航運(yùn)輸碳排放采用“自上而下”的核算方法，通過總的能源消耗量和能源的排放因子計(jì)算得到總的排放量[7]。由于中國(guó)民航飛機(jī)主要消耗的能源種類主要為航空煤油，因此中國(guó)民航運(yùn)輸業(yè)碳排放量可由航空煤油消耗量和能源CO2排放系數(shù)I計(jì)算得出。碳排放總量的計(jì)算公式為

C=EI

(7)

選取2010—2018年中國(guó)民航運(yùn)輸業(yè)的總周轉(zhuǎn)量、總運(yùn)輸收入和航空煤油總消耗量均來(lái)自各年《從統(tǒng)計(jì)看民航》的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。航空煤油的CO2排放系數(shù)來(lái)自《中國(guó)能源統(tǒng)計(jì)年鑒》。

3 結(jié)果與分析

運(yùn)用MATLAB軟件對(duì)2010—2018年中國(guó)民航運(yùn)輸業(yè)的碳排放影響因素進(jìn)行廣義迪氏指數(shù)分解。其中各年各個(gè)影響因素的貢獻(xiàn)率如表1、圖1～圖3所示。

表1 2010—2018年中國(guó)民航運(yùn)輸業(yè)各個(gè)分解因素排放貢獻(xiàn)率匯總

圖1 2010—2018年ΔC/Q與ΔC/Y貢獻(xiàn)率變化

圖2 2010—2018年ΔY與ΔE貢獻(xiàn)率變化

圖3 2010—2018年ΔY/Q與ΔE/Y貢獻(xiàn)率變化

將上文的8個(gè)影響因素分為3個(gè)效應(yīng)，其中強(qiáng)度效應(yīng)由ΔC/E能源消費(fèi)碳強(qiáng)度，ΔC/Q單位運(yùn)輸收入碳強(qiáng)度與ΔC/Y運(yùn)輸碳強(qiáng)度體現(xiàn)；規(guī)模效應(yīng)由民航運(yùn)輸周轉(zhuǎn)量ΔY、民航運(yùn)輸總收入ΔQ，能源消耗量ΔE體現(xiàn)；效率效應(yīng)由能源強(qiáng)度ΔE/Y，民航運(yùn)輸效率ΔY/Q體現(xiàn)。

3.1 強(qiáng)度效應(yīng)分析

能源消費(fèi)碳強(qiáng)度ΔC/E主要考察的是能源結(jié)構(gòu)的變化對(duì)碳排放的影響。中國(guó)的民航運(yùn)輸業(yè)的主要能源為航空煤油，在能源技術(shù)沒有得到充足的進(jìn)步時(shí)，中國(guó)民航運(yùn)輸業(yè)的能源結(jié)構(gòu)改變較緩，因而能源消費(fèi)碳強(qiáng)度對(duì)民航運(yùn)輸業(yè)的碳排放的影響較低水平的促進(jìn)作用。單位運(yùn)輸收入碳強(qiáng)度ΔC/Q與運(yùn)輸碳強(qiáng)度ΔC/Y對(duì)中國(guó)民航運(yùn)輸業(yè)碳排放量的長(zhǎng)期起著抑制效應(yīng)，對(duì)民航運(yùn)輸業(yè)碳排放的累積貢獻(xiàn)率分別為-3.03%與-19.84%。這表明中國(guó)民航運(yùn)輸業(yè)的收入結(jié)構(gòu)隨著民航運(yùn)輸業(yè)的快速發(fā)展變得越來(lái)越科學(xué)，同時(shí)低碳運(yùn)輸?shù)哪芰Φ玫教岣摺?/p>

3.2 規(guī)模效應(yīng)分析

民航運(yùn)輸業(yè)的總周轉(zhuǎn)量的增長(zhǎng)與總耗油量的增長(zhǎng)是中國(guó)民航運(yùn)輸業(yè)碳排放量上升的最主要的兩個(gè)影響因素。隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的繁榮發(fā)展，中國(guó)民航運(yùn)輸業(yè)也進(jìn)入了高速發(fā)展時(shí)期。在2019年之前，中國(guó)民航運(yùn)輸業(yè)的起降架次始終保持約5%的增長(zhǎng)[8]。中國(guó)民航運(yùn)輸業(yè)業(yè)務(wù)量的大量提升帶來(lái)了民航運(yùn)輸業(yè)耗油量劇增，自然也對(duì)其碳排放量產(chǎn)生了高額的貢獻(xiàn)值。從圖2中數(shù)據(jù)來(lái)分析，中國(guó)民航運(yùn)輸業(yè)的總周轉(zhuǎn)量變化ΔY與能源消耗量變化ΔE對(duì)碳排放總量變化ΔC具有明顯的促進(jìn)碳排放的現(xiàn)象，對(duì)中國(guó)民航運(yùn)輸?shù)奶寂欧爬鄯e貢獻(xiàn)值分別達(dá)到12 717萬(wàn)t和10 130萬(wàn)t，但在2018年二者皆有明顯的下降。同時(shí)，中國(guó)民航運(yùn)輸業(yè)的總收入對(duì)碳排放的貢獻(xiàn)率一直呈現(xiàn)為穩(wěn)定的促進(jìn)效應(yīng)。

3.3 效率效應(yīng)分析

能源強(qiáng)度反映了每單位的運(yùn)輸產(chǎn)出對(duì)能源的消耗總量，體現(xiàn)出了中國(guó)民航運(yùn)輸業(yè)的發(fā)展對(duì)能源的依賴程度。目前中國(guó)民航運(yùn)輸業(yè)的能源種類較為單一，能源強(qiáng)度的變化主要由現(xiàn)有能源的能源效率變化產(chǎn)生，能源強(qiáng)度的下降意味著能源效率提升，能夠遏制碳排放量的增長(zhǎng)。2010—2018年是中國(guó)民航運(yùn)輸業(yè)進(jìn)入了繁榮發(fā)展的階段，這一時(shí)間段內(nèi)中國(guó)民航運(yùn)輸業(yè)的業(yè)務(wù)量劇增，從圖3可見，中國(guó)民航運(yùn)輸業(yè)的能源強(qiáng)度對(duì)碳排放量的貢獻(xiàn)率僅保持了微弱的促進(jìn)性。在“十一五”期間，中國(guó)首次在5年發(fā)展規(guī)劃中將節(jié)能減排作為經(jīng)濟(jì)發(fā)展的約束指標(biāo)。在中國(guó)中央及各級(jí)政府的領(lǐng)導(dǎo)下，各行業(yè)更加重視節(jié)能減排。中國(guó)在《能源減排“十三五”規(guī)劃》之中提出能源強(qiáng)度在“十三五”期間的下降目標(biāo)為15%。同時(shí)，中國(guó)的民航運(yùn)輸業(yè)的能源效率仍有較大的提升需求與提升空間。

民航運(yùn)輸效率的提高是遏制中國(guó)民航運(yùn)輸業(yè)碳排放的增長(zhǎng)的主要因素之一。中國(guó)民航運(yùn)輸效率對(duì)民航運(yùn)輸業(yè)碳排放總量的遏制效果總體來(lái)看逐年增強(qiáng)。在中國(guó)民航運(yùn)輸業(yè)的高速發(fā)展之下，民航運(yùn)輸業(yè)的結(jié)構(gòu)體系逐步完善，中國(guó)的民航運(yùn)輸效率也隨之提高，為降低中國(guó)民航運(yùn)輸業(yè)碳排放做出了巨大的貢獻(xiàn)。

4 對(duì)策及建議

通過GDIM法對(duì)2010—2018年中國(guó)民航運(yùn)輸業(yè)的碳排放影響因素進(jìn)行分解，從強(qiáng)度效應(yīng)、規(guī)模效應(yīng)和效率效應(yīng)3個(gè)角度進(jìn)行分析。分析結(jié)果指出，在分解出的八大影響因素之中，單位運(yùn)輸收入碳強(qiáng)度和運(yùn)輸碳強(qiáng)度體現(xiàn)出的強(qiáng)度效應(yīng)對(duì)中國(guó)民航運(yùn)輸業(yè)的碳排放量具有顯而易見的抑制效用。規(guī)模效應(yīng)之中包含的民航運(yùn)輸業(yè)的總周轉(zhuǎn)量與總收入以及能源消耗總量皆對(duì)中國(guó)民航運(yùn)輸業(yè)的碳排放量產(chǎn)生促進(jìn)作用。在效率效應(yīng)因素之中，民航運(yùn)輸效率對(duì)碳排放的有重要的抑制作用，能源強(qiáng)度則對(duì)中國(guó)航空運(yùn)輸業(yè)的碳排放的促進(jìn)作用逐漸減弱，并且逐漸體現(xiàn)出抑制作用。

中國(guó)正在由單一的民航運(yùn)輸強(qiáng)國(guó)向多領(lǐng)域的民航強(qiáng)國(guó)發(fā)展。雖然2020年遭受了新冠疫情的阻礙，但是隨著新冠疫情的緩解，中國(guó)民航運(yùn)輸業(yè)將會(huì)快速恢復(fù)，并重新進(jìn)入快速發(fā)展的高速通道。以綠色為導(dǎo)向的高質(zhì)量發(fā)展是中國(guó)民航運(yùn)輸業(yè)持續(xù)健康發(fā)展的內(nèi)在要求。在中國(guó)民航運(yùn)輸業(yè)的高速發(fā)展之下，綠色的高質(zhì)量發(fā)展要求更顯緊迫。為了將中國(guó)民航與國(guó)家碳達(dá)峰路徑進(jìn)行有效銜接，科學(xué)合理的規(guī)劃碳達(dá)峰路徑，全面提升民航碳減排的技術(shù)創(chuàng)新能力，推動(dòng)行業(yè)綠色發(fā)展，現(xiàn)提出以下相關(guān)建議。

4.1 加快制定民航綠色發(fā)展的戰(zhàn)略規(guī)劃

中國(guó)民航運(yùn)輸業(yè)實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰和碳中和的目標(biāo)任重而道遠(yuǎn)，需要制定清晰明確的發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃，明確碳達(dá)峰路徑。中國(guó)民航運(yùn)輸業(yè)規(guī)模效應(yīng)是使民航運(yùn)輸業(yè)碳排放量增多的主要因素，同時(shí)也是中國(guó)民航運(yùn)輸業(yè)發(fā)展的重要?jiǎng)恿?。因此中?guó)應(yīng)當(dāng)制定科學(xué)的發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃，實(shí)施供給側(cè)改革，調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)布局，統(tǒng)籌兼顧經(jīng)濟(jì)發(fā)展效益和環(huán)境影響，加強(qiáng)航空公司與機(jī)場(chǎng)之間的溝通和協(xié)調(diào)，在進(jìn)行充分的市場(chǎng)需求調(diào)研分析后有計(jì)劃地拓展民航運(yùn)輸業(yè)務(wù)量，控制過剩產(chǎn)能的產(chǎn)出，并推進(jìn)提出碳達(dá)峰與碳中和的行動(dòng)方案。

4.2 提高民航運(yùn)輸效率

提高運(yùn)輸效率是降低中國(guó)民航運(yùn)輸業(yè)碳排放量的重要手段，也是中國(guó)民航運(yùn)輸業(yè)實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰的重要路徑。通過合理的經(jīng)營(yíng)方式，優(yōu)化航線結(jié)構(gòu)，科學(xué)分配航班時(shí)刻布局等手段提高單次航班的運(yùn)輸量和客座率而減少單位運(yùn)輸?shù)哪茉聪牧浚瑥亩糁铺寂欧帕康纳蠞q。

4.3 節(jié)約能源，加快技術(shù)創(chuàng)新，提高能源利用率

中國(guó)的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)從粗放型經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)變?yōu)榧s型經(jīng)濟(jì)，需要將提高能源利用率、節(jié)約能源作為中國(guó)民航發(fā)展的一項(xiàng)長(zhǎng)遠(yuǎn)戰(zhàn)略方針。同時(shí)，積極推進(jìn)研發(fā)新型節(jié)能發(fā)動(dòng)機(jī)與開發(fā)利用生物能源。目前中國(guó)民航運(yùn)輸業(yè)的主要能源為航空煤油，研發(fā)新能源，使用新型生物燃料，提高能源利用率，能夠有效地減少中國(guó)民航運(yùn)輸業(yè)的碳排放。除此之外，推進(jìn)優(yōu)化機(jī)場(chǎng)地面資源的運(yùn)行，推廣“油改電”與APU替代等工作進(jìn)行，提高機(jī)場(chǎng)的能源利用率，也是降低中國(guó)民航運(yùn)輸業(yè)碳排放的重要途徑之一。

4.4 加強(qiáng)國(guó)際交流合作，取長(zhǎng)補(bǔ)短

積極開展國(guó)際民航合作與交流活動(dòng)，吸取其他民航運(yùn)輸業(yè)發(fā)達(dá)先進(jìn)國(guó)家的工程技術(shù)經(jīng)驗(yàn)與碳減排策略，提升中國(guó)低碳節(jié)能的技術(shù)水平。推進(jìn)重點(diǎn)國(guó)家與地區(qū)之間的合作平臺(tái)構(gòu)建，引領(lǐng)民航運(yùn)輸業(yè)綠色發(fā)展的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的制定與實(shí)施。發(fā)揮大國(guó)的能力以及體現(xiàn)大國(guó)的責(zé)任擔(dān)當(dāng)，統(tǒng)籌推進(jìn)國(guó)際民航應(yīng)對(duì)氣候變化的相關(guān)工作。