“公轉(zhuǎn)鐵”三個(gè)字你一定不會(huì)陌生，它是近兩年來(lái)交通節(jié)能減排領(lǐng)域的時(shí)尚熱詞。顧名思義，“公轉(zhuǎn)鐵”指的是將一定比例的大宗商品貨運(yùn)從公路運(yùn)輸轉(zhuǎn)為鐵路運(yùn)輸（或者水路運(yùn)輸），目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)交通行業(yè)的節(jié)油減排，從而助力打贏藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)。
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但問(wèn)題是：“公轉(zhuǎn)鐵”是否真的能夠助力節(jié)油減排？
為了回答這一問(wèn)題，我們以唐山港鐵礦石運(yùn)輸?shù)?ldquo;公轉(zhuǎn)鐵”為案例，基于唐山港所提供的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行了量化分析，得到了一些有趣的結(jié)論。
唐山市與唐山港
唐山市，以其支柱性的鋼鐵產(chǎn)業(yè)而聞名。2019年，唐山一個(gè)市的粗鋼產(chǎn)量超過(guò)全球除中國(guó)外的任何一個(gè)國(guó)家。同時(shí)，唐山也以中國(guó)的“霧都”而聞名，其空氣質(zhì)量排名長(zhǎng)期位居全國(guó)重點(diǎn)城市的后十到二十位。
鋼鐵的生產(chǎn)需要鐵礦石。其中，進(jìn)口的鐵礦石以海運(yùn)的形式源源不斷地經(jīng)由唐山港卸船，然后再經(jīng)陸路運(yùn)往各大鋼鐵企業(yè)。2018年，唐山港鐵礦石的運(yùn)輸量高達(dá)2.2億噸，而其中絕大部分是通過(guò)柴油卡車(chē)進(jìn)行疏港運(yùn)輸?shù)摹?/p>
柴油卡車(chē)，尤其是能效和排放控制水平較差的柴油卡車(chē)會(huì)帶來(lái)大量的燃油消耗和大氣污染物排放。為解決這一問(wèn)題，唐山市在全國(guó)率先開(kāi)展“公轉(zhuǎn)鐵”實(shí)踐，禁止使用柴油卡車(chē)運(yùn)輸鐵礦石，并提供了超過(guò)25.6億元人民幣的資金用于在16家主要鋼鐵企業(yè)和唐山港碼頭之間修建鐵礦石運(yùn)輸專(zhuān)用的鐵路軌道。此外，這筆資金也會(huì)用于補(bǔ)貼小型的鋼鐵企業(yè)搬遷至港口附近并采用傳送帶進(jìn)行鐵礦石運(yùn)輸。
7個(gè)模擬情景
我們的研究包括7個(gè)政策情景，對(duì)每一個(gè)政策情景，我們都利用ICCT的排放清單模型模擬了唐山港2.2億噸鐵礦石疏港運(yùn)輸?shù)娜加拖牧亢腿剂先芷诘奈廴疚铮≒M，NOX，CO2）排放量。這7個(gè)政策情景包括一個(gè)基準(zhǔn)情景，5個(gè)不同方式的公轉(zhuǎn)鐵情景，以及一個(gè)作為對(duì)比用的卡車(chē)排放技術(shù)升級(jí)情景。具體如下：
情景1：當(dāng)前卡車(chē)車(chē)隊(duì)情景（基準(zhǔn)情景）
鐵礦石全部采用卡車(chē)運(yùn)輸，其中10%為天然氣卡車(chē)，20%為國(guó)三柴油卡車(chē)，40%為國(guó)四柴油卡車(chē)，30%為國(guó)五柴油卡車(chē)。
情景2：國(guó)六卡車(chē)車(chē)隊(duì)情景（卡車(chē)排放技術(shù)升級(jí)情景）
鐵礦石繼續(xù)全部采用柴油卡車(chē)運(yùn)輸，但100%為國(guó)六柴油卡車(chē)。
情景3：當(dāng)前鐵路機(jī)車(chē)情景（“公轉(zhuǎn)鐵”情景1號(hào)）
鐵礦石全部轉(zhuǎn)用鐵路運(yùn)輸，其中70%為電氣化機(jī)車(chē)，30%為柴油機(jī)車(chē)，柴油機(jī)車(chē)在中國(guó)目前沒(méi)有排放控制標(biāo)準(zhǔn)，電網(wǎng)能源87%為煤電，7%為可再生能源發(fā)電，6%為其他傳統(tǒng)能源發(fā)電。
情景4：全電氣化鐵路機(jī)車(chē)情景（“公轉(zhuǎn)鐵”情景2號(hào)）
鐵礦石全部轉(zhuǎn)用鐵路運(yùn)輸，且100%為電氣化機(jī)車(chē)，電網(wǎng)能源87%為煤電，7%為可再生能源發(fā)電，6%為其他傳統(tǒng)能源發(fā)電。
情景5：全柴油鐵路機(jī)車(chē)情景（“公轉(zhuǎn)鐵”情景3號(hào)）
鐵礦石全部轉(zhuǎn)用鐵路運(yùn)輸，且100%為柴油機(jī)車(chē)，柴油機(jī)車(chē)目前在中國(guó)沒(méi)有排放標(biāo)準(zhǔn)。
情景6：電氣化鐵路機(jī)車(chē)+清潔電網(wǎng)情景（“公轉(zhuǎn)鐵”情景4號(hào)）
鐵礦石全部轉(zhuǎn)用鐵路運(yùn)輸，且100%為電氣化機(jī)車(chē)，電網(wǎng)能源20%以上為可再生能源發(fā)電，減少煤電占比，同時(shí)在電廠(chǎng)應(yīng)用先進(jìn)的排放控制技術(shù)。
情景7：先進(jìn)柴油鐵路機(jī)車(chē)情景（公轉(zhuǎn)鐵情景5號(hào)）
鐵礦石全部專(zhuān)用鐵路運(yùn)輸，且100%為符合美國(guó)Tier 4排放標(biāo)準(zhǔn)的柴油鐵路機(jī)車(chē)。
“公轉(zhuǎn)鐵”確實(shí)節(jié)油，但不一定減排！
我們的模擬結(jié)果顯示，與全部采用卡車(chē)運(yùn)輸?shù)幕A(chǔ)情景相比，所有5個(gè)公轉(zhuǎn)鐵情景都可以有效減少燃油消耗量。其中，“全柴油鐵路機(jī)車(chē)情景“和”先進(jìn)柴油鐵路機(jī)車(chē)情景“均可減少46%的燃油消耗量，混合使用柴油機(jī)車(chē)和電氣化機(jī)車(chē)的”當(dāng)前鐵路機(jī)車(chē)情景“可減少83%的燃油消耗量，而”全電氣化鐵路機(jī)車(chē)情景“則可以減少100%的燃油消耗量。
并且，每年唐山港進(jìn)口的2.2億噸鐵礦石均改由鐵路運(yùn)輸，每天可減少約三萬(wàn)次卡車(chē)進(jìn)出港，這將能大大緩解擁堵，減輕唐山港及唐山市周邊的交通壓力。
但是，并不是全部5個(gè)公轉(zhuǎn)鐵情景都可以實(shí)現(xiàn)污染物的減排。下面的視頻中介紹了7個(gè)政策情景下燃料全生命周期的PM、NOX和CO2排放。對(duì)于每一種污染物，我們都既考慮了尾氣排放（TTW），也考慮了上游排放，兩部分相加就是全生命周期的排放量。不難看出，卡車(chē)排放技術(shù)升級(jí)情景（采用國(guó)六卡車(chē)）可以有效降低PM和NOX排放量，而5個(gè)“公轉(zhuǎn)鐵”情景有的可以實(shí)現(xiàn)污染物減排，而有的卻呈現(xiàn)負(fù)作用，會(huì)帶來(lái)更多的污染物排放。
具體來(lái)說(shuō)：
如果采用“當(dāng)前鐵路機(jī)車(chē)車(chē)隊(duì)情景”來(lái)實(shí)現(xiàn)“公轉(zhuǎn)鐵”，可以減少NOX排放，但PM和CO2排放均會(huì)增加。
如果采用“全電氣化鐵路機(jī)車(chē)情景”來(lái)實(shí)現(xiàn)“公轉(zhuǎn)鐵”，可以減少PM和NOx排放，但CO2排放會(huì)增加。
如果采用“全柴油鐵路機(jī)車(chē)情景”來(lái)實(shí)現(xiàn)“公轉(zhuǎn)鐵”，可以減少CO2排放，但PM和NOX排放均會(huì)增加。
如果采用“電氣化鐵路機(jī)車(chē)+清潔電網(wǎng)情景”來(lái)實(shí)現(xiàn)“公轉(zhuǎn)鐵”，PM，NOX和CO2的排放均可大幅減少，且其PM和NOx排放量是所有政策情景中最低的。
如果采用“先進(jìn)柴油鐵路機(jī)車(chē)情景”來(lái)實(shí)現(xiàn)“公轉(zhuǎn)鐵”，PM，NOX和CO2的排放也均可大幅減少，且其CO2排放量是所有政策情景里最低的。
影響“公轉(zhuǎn)鐵”減排與否的關(guān)鍵因素
電氣化鐵路機(jī)車(chē)與柴油鐵路機(jī)車(chē)的比例
5個(gè)公轉(zhuǎn)鐵情景中的1號(hào)、2號(hào)、3號(hào)的唯一區(qū)別就是電氣化機(jī)車(chē)與柴油機(jī)車(chē)的比例。顯然，在保持我國(guó)電氣化機(jī)車(chē)和柴油機(jī)車(chē)排放水平不變的情況下，電氣化機(jī)車(chē)的占比越高，則PM和NOx的排放越低，而柴油機(jī)車(chē)的占比越高，CO2的排放越低。
電網(wǎng)清潔度
目前中國(guó)鐵路系統(tǒng)的電氣化比例已經(jīng)高達(dá)70%，但是電網(wǎng)的清潔程度仍然有待提高。在煤電占比仍然較高的情況下，公轉(zhuǎn)鐵可能導(dǎo)致部分污染物（尤其是CO2）的排放不降反升，從而影響公轉(zhuǎn)鐵整體的環(huán)境效益。而通過(guò)增加可再生能源的應(yīng)用、降低煤炭依賴(lài)度、改進(jìn)上游排放控制技術(shù)等多種方式不斷提升電網(wǎng)的清潔度，則可以保障公轉(zhuǎn)鐵產(chǎn)生顯著的環(huán)境效益，例如本研究中的“電氣化鐵路機(jī)車(chē)+清潔電網(wǎng)情景”就可以實(shí)現(xiàn)PM減排90%，NOx減排94%，CO2減排40%。
柴油機(jī)車(chē)的排放控制水平
中國(guó)針對(duì)汽車(chē)的排放標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)升級(jí)到國(guó)六，躋身全球最嚴(yán)標(biāo)準(zhǔn)之列。但是，中國(guó)尚未有任何針對(duì)鐵路機(jī)車(chē)的排放標(biāo)準(zhǔn)。在這種情況下，如果公轉(zhuǎn)鐵使鐵礦石運(yùn)輸從柴油卡車(chē)轉(zhuǎn)向柴油鐵路機(jī)車(chē)，就可能面臨PM和NOx排放不降反升的風(fēng)險(xiǎn)。與中國(guó)不同，歐盟和美國(guó)的鐵路電氣化水平還相對(duì)較低，他們已經(jīng)將柴油鐵路機(jī)車(chē)納入非道路排放管理的范圍，提出了相應(yīng)的排放標(biāo)準(zhǔn)。美國(guó)的Tier 4排放標(biāo)準(zhǔn)和歐盟Stage V排放標(biāo)準(zhǔn)均可幫助柴油鐵路機(jī)車(chē)實(shí)現(xiàn)90%的PM和NOx減排。如果中國(guó)“公轉(zhuǎn)鐵”的方案中包括使用柴油鐵路機(jī)車(chē)，那么柴油鐵路機(jī)車(chē)的排放控制水平提升也非常重要。
返程空駛率
相較于卡車(chē)運(yùn)輸，鐵路運(yùn)輸?shù)能?chē)次安排和線(xiàn)路設(shè)計(jì)的靈活性相對(duì)較差，在降低返程空駛率方面面臨較大困難。我們通過(guò)敏感性分析發(fā)現(xiàn)，如果鐵路運(yùn)輸?shù)姆党炭振偮曙@著高于卡車(chē)運(yùn)輸，那么“公轉(zhuǎn)鐵”就很難產(chǎn)生可觀的減排效益。
最后一公里
唐山目前正在大力建設(shè)連接鋼鐵企業(yè)與碼頭口岸之間的專(zhuān)用軌道；同時(shí)協(xié)助小型鋼鐵企業(yè)搬遷至港口附近并采用傳送帶進(jìn)行鐵礦石運(yùn)輸。這些措施有效避免了使用短駁運(yùn)輸卡車(chē)來(lái)進(jìn)行最初和最后一公里的運(yùn)輸。但在其他一些城市，“公轉(zhuǎn)鐵”之后可能還需要采用短駁運(yùn)輸車(chē)來(lái)完成這“最后一公里“的運(yùn)輸，難以獲得最大的減排效益，需要考慮將這些短駁運(yùn)輸車(chē)更新為國(guó)六卡車(chē)或者新能源卡車(chē)。
展望未來(lái)
“公轉(zhuǎn)鐵”是一次全新的政策嘗試，如果合理規(guī)劃，可具有巨大的節(jié)油減排潛力。本研究以唐山港鐵礦石運(yùn)輸?shù)墓D(zhuǎn)鐵為案例進(jìn)行分析，僅僅是管窺一豹，數(shù)據(jù)和方法學(xué)方面也尚有改進(jìn)提升的空間。ICCT將持續(xù)關(guān)注以公轉(zhuǎn)鐵為代表的中國(guó)綠色貨運(yùn)發(fā)展進(jìn)程并提供相應(yīng)的研究和技術(shù)支持，并且針對(duì)中國(guó)運(yùn)輸結(jié)構(gòu)調(diào)整的持續(xù)推出相關(guān)研究，敬請(qǐng)期待。
驗(yàn)證碼：