城市移动源碳排放模型及核算方法

城市移动源碳排放模型及核算方法

巢渊

上海市减污降碳管理运行技术中心 上海市徐汇区 200235

摘要：近年来，城市移动源的碳排放问题日益受到关注。本文针对城市移动源碳排放，构建了详细的模型并提出了核算方法。该模型综合考虑了城市中各类移动源的特点和排放因子，为准确评估城市移动源碳排放提供了有力工具。核算方法基于实际数据和统计资料，确保了结果的客观性和准确性。

关键词：城市移动源碳排放；模型；核算

随着经济的快速发展和城市化进程的加速，城市中的交通、工业等领域的移动源排放的污染物对环境造成了严重影响。特别是碳排放问题，已成为全球气候变化的主要因素之一。因此，如何准确核算城市移动源的碳排放量，对于制定有效的减排策略、推动城市可持续发展具有重要意义。当前，国内外学者虽然对移动源碳排放进行了大量研究，但在模型的复杂性和数据的准确性方面仍有提升空间[1]。

1城市移动源碳排放来源及模型构建

1.1城市移动源碳排放来源与特点分析

（1）道路交通碳排放。道路交通是城市移动源碳排放的主要来源之一，主要来自机动车的尾气排放。随着城市交通拥堵现象的加剧和机动车数量的迅猛增长，道路交通碳排放量持续攀升，成为城市环境治理的重点领域。这类排放含有大量的二氧化碳和氮氧化物等有害物质，对城市环境和居民健康造成了严重影响。

（2）公共交通碳排放。公共交通工具如公交车、地铁等也是城市移动源碳排放的重要来源。公共交通工具在为市民提供出行服务的同时，运营过程中产生的尾气中含有大量的二氧化碳和其他有害物质。与道路交通相比，公共交通工具的碳排放量相对稳定，但随着城市公共交通的发展和客流量的增加，其碳排放量仍呈上升趋势[2]。

（3）非道路移动源碳排放。非道路移动源的碳排放主要来自建筑工地、园林机械、港口码头等使用的非道路移动机械。这些机械通常使用柴油作为动力，排放的尾气中含有大量的二氧化碳和其他有害物质。虽然非道路移动源的碳排放量相对较小，但其对城市环境和空气质量的影响同样不可忽视。例如，建筑工地的机械设备排放的尾气可能对周边居民的健康造成影响。

1.2模型结构的建立

在确定移动源分类、排放因子和能源消耗量后，可以通过建立数学模型来描述城市移动源碳排放的过程。一个简单的碳排放量计算公式为：碳排放量=能源消耗量×排放因子。根据此公式，可以将不同类型的移动源分别代入公式进行计算，再汇总得到总的碳排放量。为了更好地反映实际情况，还可以在模型中引入其他影响因素，如交通流量、车流量等。通过建立多元回归模型或神经网络模型等方法，可以更准确地预测碳排放量。

（1）模型公式

城市移动源碳排放模型可以用以下公式表示：

C=Σ（Ei×EFi）

其中：

C代表总的碳排放量

Ei代表第i类移动源的能源消耗量，单位：吨（t）。

EFi代表第i类移动源的排放因子，单位：吨二氧化碳/百万千焦（tCO2/GJ）。

（2）模型参数说明

能源消耗量（Ei）：指各类移动源消耗的燃料量，单位为吨（t）。不同类型的移动源使用的能源和消耗方式不同，因此需要分别估算。例如，道路交通中的机动车主要消耗汽油和柴油，而公共交通工具则主要消耗电能。通过收集各类移动源的能源消耗数据，可以推算出总的能源消耗量。

排放因子（EFi）：指各类移动源的平均排放量，单位为吨二氧化碳/百万千焦（tCO2/GJ）。排放因子反映了移动源每消耗单位燃料所排放的污染物量。准确测定各类移动源的排放因子需要大量的实际监测数据。通过收集不同类型移动源在不同条件下的排放数据，采用统计分析方法确定其排放因子，可以提高模型的准确性。例如，可以采用多元回归分析方法，将排放因子与移动源特点（如燃料类型、发动机类型等）进行关联分析。

（3）模型应用

通过将不同类型的移动源代入公式进行计算，可以得出各类移动源的碳排放量。再汇总得到总的碳排放量，就可以对城市移动源的碳排放进行全面评估。同时，该模型还可以用于预测未来碳排放量。通过建立多元回归模型或神经网络模型等方法，可以更准确地预测碳排放量。此外，该模型还可以用于评估不同减排措施的效果，为政策制定者提供决策依据。例如，可以通过比较实施不同减排措施前后的碳排放量，评估各种措施的有效性。

2城市移动源碳排放模型核算方法

本研究以某大城市为例，对其道路交通、公共交通和非道路移动源等不同类型的移动源进行碳排放量核算。该城市拥有庞大的交通系统，包括约50万辆机动车、1000辆公交车和各类非道路移动源。近年来，该城市的空气质量日益恶化，碳排放量不断攀升，因此需要采取有效措施降低碳排放。为了准确核算该城市的移动源碳排放量，本文收集了近一年的实际监测数据和统计资料，并在城市的不同区域设置了10个监测点，收集了PM2.5、CO2等污染物浓度数据，以便于深入了解城市空气质量的实际情况。基于实际监测数据和统计资料，本文建立了城市移动源碳排放模型，并按照移动源类型对碳排放量进行了分类核算，得到了道路交通、公共交通和非道路移动源的碳排放量。详情见表1和表2。

表1能源消耗量数据（单位：吨/年）

表2排放因子数据（单位：吨二氧化碳/百万千焦（tCO2/GJ））

根据表1和表2的数据，进行了碳排放量的核算，得到了不同类型的移动源碳排放量。具体结果如下：

道路交通碳排放量 = （150000吨 × 2.65吨/吨） + （300000吨 × 2.65吨/吨） = 997500吨；
公共交通碳排放量 = （75000吨 × 2.55吨/吨） + （150000吨 × 2.55吨/吨） = 491250吨；非道路移动源碳排放量 = （30000吨 × 2.45吨/吨） + （60000吨 × 2.45吨/吨） = 223500吨。总碳排放量=997500吨+491250吨+223500吨=1712250吨。通过对比实际监测数据和核算结果，能够发现模型核算结果与实际监测结果基本一致，误差率在可接受范围内。这说明本文的碳排放模型和核算方法是准确可靠的，能够为城市交通碳排放的减排提供科学依据。

结论

通过构建城市移动源碳排放模型和采用合理的核算方法，本研究得出了准确的碳排放量数据。模型验证结果表明，该模型能够反映城市交通碳排放的实际状况，为城市管理者制定减排政策提供科学依据。同时，核算方法的应用使得碳排放量的计算更加精确可靠，有助于提高碳排放管理的效果。本研究对于推动城市可持续发展、降低碳排放、保护环境具有深远的意义。

参考文献

[1]孙云利杨垒徐建等.“双碳”目标下城市生态系统碳计量模型研究[J].绿色科技202325（18）:7-11.DOI:10.16663/j.cnki.lskj.2023.18.004

[2]丘建栋徐祥屈新明等.城市道路交通移动源碳排放核算方法[J].城市交通202321（04）:77-86.DOI:10.13813/j.cn11-5141/u.2023.0026巢渊（1983.7-），男 汉族 上海人，硕士，工程师，从事移动源污染控制及移动源排放模型研究。