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摘  要：根据天津市2011年-2020年的数据，对天津市的城市交通能源消耗与碳排放进行评估，为减少碳排放，优化碳减排政策做出理论参考。本文利用系统动力学方法建模，然后利用Vensim 仿真模拟不同碳减排政策的实施效果。研究发现，小客车总量调控以及新能源公共汽车推广政策对天津市道路交通运输领域减少碳排放的作用明显。

关键词：城市交通；碳减排政策；政策模拟；系统动力学

一、前言

随着我国的经济高速发展，伴随着能源消耗的增加，二氧化碳的排放量也随之增加，交通行业的碳排放已经成为主要来源之一。据统计，仅2010年我国交通领域CO2排放就达到了7.7亿吨。日益增长的交通碳排放不仅对城市气候和环境造成影响，也严重阻碍了城市生态文明建设和可持续发展。 因此，如何通过政策手段优化交通结构，减少城市交通能源消耗和排放，促进双碳目标的实现是亟待研究的问题。

城市交通能源消耗与碳排放系统包含人口、经济、能源、交通等众多子系统，这显然是一个复杂系统，并且结合当下的双碳目标，城市交通系统处于一个时刻变化的状态，系统动力学在处理这类高阶非线性的复杂系统和长期性问题时有着显著优势。因此，本文在现有的研究基础上，首先利用SPSS定量的分析城市交通能源消耗与碳排放系统的关系，然后利用系统动力学方法定性的建立双碳政策下的城市交通模型，以天津市的数据为例，仿真模拟双碳政策对城市交通能耗及碳排放的影响，并得出如何通过政策助力双碳目标的实现。

二、研究区域与数据

（一）研究区概况

天津地处华北平原北部，截至2020年末，全市下辖16个区，总面积11966.45平方千米，常住人口1373万人。2021年全年实现地区生产总值15695.05亿元。在交通方面，天津市公共交通主要包括95条公交线路、3.2万余辆出租汽车、150辆共享汽车以及8条轨道交通线路等。

（二）数据来源

本实验中城市统计数据主要来自《天津市统计年鉴》，能源消耗和碳排放参数主要来自《国家温室气体清单指南》、《道路机动车排放清单编制技术指南》。

（三）研究方法

系统动力学是一种定性——定量——定性、逐渐深化推进，分析和解决问题的方法，此方法在处理非线性、多变量、多反馈的复杂系统问题方面具有无可比拟的优势。城市交通环境系统是一个复杂的大系统，而且系统各因素之间相互影响、相互作用，而且是动态的，非常适宜用系统动力学方法进行分析。

三、模型构建及检验

（一）系统边界的确定

本文空间边界设定为天津市，时间边界为：2011—2020年，模拟基期年为2011年，主要历史数据时段为2011—2020年。模拟步长定为1年。

（二）模型的构建

1因果回路图

利用因果链表示城市交通能耗与排放系统要素间的相关关系，得到系统的因果回路图，如图1所示。

2系统流图

为了清晰、定量地描述城市交通能耗与排放统的积累效应，在因果关系图的基础上建立流图对模型变量进行详细、具体的分析。为方便研究，本文将城市交通能耗与排放系统划分为4个子系统：人口子系统、私家车子系统、公共交通子系统、能源消耗与排放子系统。每个子系统内部分别包含：状态变量、速率变量、辅助变量和常量。

3模型检验

模型构建完成之后往往达不到理想的精度，通常需经过历史仿真检验，精度在±10%内可认为模型有效[1]。将2011-2020年的历史数据带入模型进行模拟验证，选取能源消耗与碳排放子系统中能源消耗和碳排放量作为检验变量，将模型测算出的预测值与历史实际值进行误差计算，这些指标的相对误差值都在±5%以内，说明模型通过了有效性检验。

四、政策模拟及分析

在双碳目标下，本文选取小轿车拥有量、新能源汽车数量、交通拥挤程度以及地铁数量四个变量作为调控变量，在初始方案基础上，通过调整这些变量，建立以下四种仿真模拟方案。

（一）方案一：小汽车总量调控

小汽车总量调控政策是以控制车牌和上路车辆数量等方式来控制小汽车拥有量和使用量的政策。2014年12月天津市出台的《小客车总量调控管理办法》里[1]，规定小客车增量指标以12个月为一个配置周期，每个周期配置额度为10万个。政策实施以来，民用汽车年均增长量为3.5万辆，增速大幅减缓。其中传统能源汽车减少较多，新能源汽车反而在增加。截至2020年，累计减少潜在购车量125.0万辆。因此，方案一在初始方案的基础上降低10%的汽车购置率。在能源消耗方面，虽然整个系统的能源消耗并未下降，但保持与初始方案持平。另外，在碳排放方面，整体呈现下降的趋势，其中在2019下降幅度最大，下降比例高达30%。

（二）方案二：新能源汽车推广

近年来，我国政府把发展新能源汽车作为减少汽车尾气排放、推动汽车制造业转型升级的重要战略部署，制定了一系列扶持新能源汽车发展的产业政策。2018年10月天津市出台的《天津市2018-2020年新能源公交车更新实施方案》里指出[2]，需要进一步加快新能源公共汽车的推广应用。截至2020年底，天津市新能源纯电动公共汽车占比较2017年增长7.26%。一方面，新能源汽车并不单单是指纯电车，还包括其他能源，进而降低了公交车的油耗；另一方面，纯电汽车会在发电过程中产生二氧化碳，因此需要增加纯电汽车的变量，其中二氧化碳排放因子为车辆百公里耗电量×单位发电量二氧化碳排放因子。在能源消耗方面，能源消耗整体呈现下降趋势。另外，在碳排放方面，二氧化碳排放量随着能源消耗量的降低而降低。

（三） 方案三：中心城区限行

2017年6月1日起，天津市全天禁止本市及外埠中型、重型载货汽车在外环线以内（含外环线）道路通行；进入外环线以内 （含外环线）道路通行的中重型载货汽车，须持有公安交通管理部门发放的通行证，且满足尾气排放标准[3]。政策实施以来，交通路况的拥挤程度明显降低。因此，在该政策模拟情况下，将交通拥挤程度降低。在能源消耗方面，通过限号限行，减少了车辆的出行量，其中在2016年较初始方案能源消耗量降低了25.5%。另外，在二氧化碳排放量方面，整体趋势都是低于初始方案。

（四） 方案四：优化公共交通路线

2020年天津市政府出台《天津市综合交通运输“十四五”规划》政策，政策中指出建设双碳引领、精明增长的绿色交通体系。因此，该政策模拟情况下，将增加地铁数量、降低公共交通的出行量以及里程。在能源消耗方面，降低了公共交通的出行量，能源消耗也得到了明显的降低，各年降低均达到了30%。另外，在二氧化碳排放量方面，虽然优化公共交通能够降低能源的消耗，但由于地铁被大多数人作为转乘工具，那么很多人最后都是搭乘出租车或者公交到达目的地，进而二氧化碳的排放并未显著减少，与初始方案相比每年有15%的稳定增加。

五、结论

通过分析不同减排政策的能源消耗与碳排放发现，小客车总量调控以及新能源公共汽车推广政策对天津市道路交通运输领域减少碳排放的作用明显。未来可进一步挖掘政策的减排潜力和从其他角度推行相关政策。

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作者简介：贺君（1998——）女，蒙古族，辽宁朝阳人，单位：中南林业科技大学商学院，学历（硕士），研究方向（环境会计）.