现代物流绿色运输模式的节能减排潜力分析

谷秀，赵志勇，任阵海，李捍东*

1.环境基准与风险评估国家重点实验室，中国环境科学研究院，北京 100012

2.北京巨柱智伟能源环保科技有限公司，北京 100012

以雾霾为代表的环境污染问题的加剧，引发了社会的高度关注。2014年3月5日，国务院总理李克强在《政府工作报告》中指出:“我们要像对贫困宣战一样，坚决向污染宣战。”2014年2月，持续7天、波及15 个省，影响国土面积181 万km2的重污染天气，使人们再次意识到环境污染形势的严峻性。随着能源危机的出现，先污染后治理的环境问题正逐步被关注［1-3］。物流业所依赖的交通运输业是仅次于制造业的第二大油品消耗行业，是导致大气污染不断加剧的重要领域，因此是实现低碳发展路径的重点行业［4］。

物流运输领域一直都是环境发展研究的重点，国外主要的能源和气候变化研究机构十分重视对交通领域节能减排的研究［5］。《运输、环境和可持续发展》报告主要分析了美国和西欧等发达国家交通运输对环境的影响等［6-9］，对交通领域能源模式的研究是寻求实现可持续交通理念和低碳经济的重要模式［10］。20 世纪80年代欧洲一些国家尝试采用新的联盟型或合作式的物流新体系，从而减少无序物流对环境的影响［11］。20 世纪90年代，欧盟发布了一系列政策，旨在减少物流运输对环境造成的不利影响;日本政府成立了“综合物流施策推进会议”，实施综合性、一体化的物流推进计划［12］。

近年来，我国城市物流业获得了迅速的发展，由此带来对城市环境的影响不容忽视［13］。石宝林［14］对物流运输发展模式及区域交通发展模式进行了深入的研究。科技进步是实现物流运输可持续发展的内在动力［15］，应鼓励物流企业采用新技术，降低能耗，减少污染［16-17］的物流方式。随着科技的进步和物流业的发展，绿色运输得到发展，逐步形成了高效的综合运输体系，大幅降低了对物流运输的能耗和对空气质量的影响［18］。2014年1月2日，北京市环境保护局公布的北京市2013年PM2.5的平均浓度为89.5 μg/m3，超标1.5 倍。在轻度污染以上的超标天数中，首要污染物PM2.5的超标天数占77.8%［19］。因此可见，控制和治理PM2.5成为大气防治的主要着力点。

笔者利用现有资源，设计一种绿色运输物流模式，综合考虑不同车型的耗能量和PM2.5的排放量，通过具体案例应用，得出不同的物流运输模式发生的能耗和排放量，通过对比反映绿色运输模式节能减排的效果和潜力。基于该研究结果，设计出一种适用于我国国情和实际情况，促进行业发展向国际接轨的物流运输模式，以期为物流业的节能减排工作提供参考依据。

1 研究方法

1.1 模式介绍

绿色运输指通过发展清洁能源汽车等环境友好型交通工具的方式，降低交通过程的大量能耗，减少交通造成的大气污染和噪声污染;通过合理的网点及配送中心布局而实现合理运输，实现集约化，提高运输效率;采用节能运输工具和清洁燃料，减少运输燃油污染;通过设计合理的存货策略，适当加大商品运输批量，进而提高运输效率等［20］。笔者提出了一种绿色运输物流模式(图1)，旨在通过铁路干线和区域配送的对接联运，改变运输模式和配送车辆的动力来源，避免货物迂回运输，减少货运总里程和车辆空驶率;降低在长途和配送方面产生的污染物排放，大幅降低能源消耗，从而减少污染物的排放。

图1 绿色运输物流模式Fig.1 Logistical operation mode

该绿色运输物流模式在选择仓储中心时充分利用现有铁路货场资源，整合现有企业货物和消费者市场;利用铁路长途运输配合新能源货车的区域配送和销售，充分体现绿色环保、节能减排的设计理念，在提高效率的同时实现现代物流企业发展，符合可持续发展的需要。

从图1 可以看出，全国各地的优质供应商通过铁路干线运输到相应的货运站做短暂的科技仓储，经由绿色环保货运车辆送往社区或指定地点直销，整个过程对商品不再另加价格，保证平价销售，惠及民生。该模式干线运输采用我国改良后的电力机车代替传统物流运输大货车，大幅降低能源消耗和污染物的排放。配送环节采用国家鼓励的新能源环保车辆代替传统物流配送小货车，污染排放接近为零。通过绿色运输配送方式的组合实现交通资源的整合优化，从而有效实现节能减排。

截至2013年9月，北京市拥有538 万辆机动车，还有每天20 余万辆汽车从北京过境，夜间数万辆重型货车进城将货物卸在各集贸市场［21］。消耗汽油400 多万t/a、柴油200 多万t/a，燃烧产生的大量废物全部低空排放［22］。据统计，城市路面上有60%的车辆用于运送货物［23］。5%的重型货车贡献了50%的尾气排放［19］。

2013年成立中国铁路总公司后，在全铁路系统进行了货运组织改革，北京市规划建设物流基地、物流中心、配送中心三层次物流节点，力争形成物流节点布局为“三环、五带、多中心”的模式，为北京铁路局货运融入现代物流带来了难得的契机。

基于以上环境，北京铁路局某货运中心与北京某环保有限公司，就共同开发北京市大宗民生物资现代物流绿色运输模式达成战略合作意向。作为基础平台的三家店货场已经动工，将作为现代物流绿色运输模式的示范项目进行运营。

1.2 计算方法

利用中国分年度机动车基础数据，结合文献获得的各型运输车辆的PM2.5排放因子和二次转化因子，建立PM2.5排放量清单。能源消耗量是利用各型运输车辆的百公里油耗或者电耗等转化为标煤消耗量。能源消耗量和PM2.5排放量采用下式计算。

式中，Q1为PM2.5一次排放量，t;Q2为PM2.5二次转化量，t;Ki为PM2.5一次排放系数，g/km;Ni为i 种运输车辆(大货车、火车、小货车、电动车、燃气车)使用数量，辆;Hi为i 种运输车辆行驶里程，km;Kj为j污染物(包括THC、CO、NOx、SO2)转化为PM2.5排放量的二次转化系数，g/km;Qj为j 污染物的一次排放量，计算方法同Q1。

式中，E 为能源消耗总量(以标煤计)，t;Fi为i 种运输车型标煤折算系数;Gi为i 种运输车辆百公里能源消耗量。

1.3 数据来源

1.3.1 运输车辆类型

不同类型的机动车在燃料类型、排放控制技术、车辆用途等方面大不相同，导致能源消耗水平和PM2.5排放量存在巨大差异，为了准确计算不同运输车辆类型的能源消耗量和污染物排放量，须对其进行合理分类。传统运输模式主要以柴油为动力，为了利于计算，长途运输进京大货车(以10 t 计)全部按照柴油动力为折算标准;市内小货车(以1 t 计)按柴油为燃料动力来计算。绿色运输物流模式采用电力火车进行长途运输，该类型火车全部按照电力来计算，市内的配送货车使用国家大力推广的电动货车和燃气货车(作为电动货车不足时的补充)2 种新能源货车进行配送(表1)。

表1 运输车辆类型Table 1 Vehicle type classification

1.3.2 运输车辆使用量及行驶里程

运输车辆使用量来源于长期的经验统计和实地调研，铁路三家店货场的运输量按35 万t/a 计算，结合表1，传统运输模式和绿色运输模式的年均使用车辆(次)见表2。平均行驶里程是计算各类运输车辆能源消耗量和PM2.5排放量的重要参数，现有铁路线和公路线里程基本相仿，在广泛调研后确定运输车辆的行驶里程:长途运输的距离为1 500 km/a，市内配送车辆的运输距离为80 km/a;2 种模式的运输距离取值相同，并与实际物流运输距离相符(表2)。

表2 三家店货场不同类型车辆使用量和行驶里程Table 2 Vehicle population and mileage by type in use in Sanjiadian pilot test site

2 结果与讨论

2.1 示范点节能减排分析

2.1.1 排放量对比

以铁路三家店货场为例，传统运输模式与绿色运输模式的PM2.5排放量见表3。

表3 三家店货场示范点PM2.5排放量Table 3 Certified emission reductions in Sanjiadian pilot test site

从表3 可以看出，通过使用新能源运输代替传统燃油的动力来源每年可减少PM2.5排放90.9 t，减排效果显著。

2.1.2 节能量对比

铁路三家店货场采用传统运输模式与绿色运输模式由于采用不同的运输车辆，其消耗的能源量也不同(表4)。从表4 可以看出，运用绿色运输模式，每年可减少能源消耗20 555 t(以标煤计)，节能效果显著。

表4 三家店货场能源消耗对比Table 4 Amount of energy saving in Sanjiadian pilot test site

2.1.3 节能减排分析

(1)该项目模式在三家店货场运行后，在运输量为35 万t/a 时，可减排上百t/a 的PM2.5，减少能源消耗20 555 t/a(以标煤计);减少进京货车35 000辆/a，由于绿色运输模式的配送采用每日定时定点的方式，所以可有效减少路面上配送小货车的数量，对目前北京市交通拥堵有缓解作用。

(2)进京货车量的减少，降低了晚间大货车噪声的超标排放，有效降低扬尘污染;绿色运输的定时定点配送(夜间配送)，降低白天道路上机动车辆的噪声污染，改善了首都人民生活水平。由表3 和表4 可以看出，PM2.5的排放量减少和能源消耗量降低显著，对缓解北京市严重的大气污染问题具有重要的意义。

(3)通过铁路货场的升级改造，仓储和接卸、发运能力可大幅增加。目前，正在升级改造的三家店货场计划实现运输量为35 万t/a，未来将形成运输量达700 万t/a 的大宗民生商品供应基地。这既实现了国有资产保值增值，又为北京市民生高端物流提供了基础平台。

2.2 物流业节能减排潜力分析

2.2.1 物流业发展迅速

随着我国经济的快速增长，社会物流总额实现高速增长。2012年，物流业发展取得新进展，物流专业化、社会化进程在结构调整中明显加快，全年社会物流总额达145.7 万亿元，比上年增长13%，与GDP 的比率升至18%，略高于上年17.8% 的水平［24］。随着铁路运力的释放，海铁、公铁、空铁等多式联运具备发展条件。物流装备市场改造升级，物流信息化水平较快提高。物流基础设施条件的逐步改善将为我国现代物流业的发展提供更好的硬件支持。2012年铁路运营里程已达12 万km，规划的“四纵四横”高速铁路网正在稳步推进，将大幅提高物流效率，作为衔接城市内外货物交流的枢纽，将为发展多式联运搭建良好的公共信息平台［25］。物流业的蓬勃发展为物流企业的发展和新型模式的开发提供了前进的推力和现实基础。

政策的支持为现代物流业发展提供了强劲的动力。我国现代物流业的发展已经引起政府的高度重视，2009年，十大振兴规划中唯一针对服务业的《物流产业调整和振兴规划》进一步明确了我国物流业发展的方向，其中有关土地、税收等政策支持的细则也将陆续出台。为现代物流业的发展提供了指导和发展方向。

2.2.2 铁路提供了绿色运输平台

截至2013年，全路18 个铁路局共有6 325 个货运站，除去不办理货运的2 546 个，现有3 779 个办理货运的站场。物流企业租用铁路货场、仓库或自筹资金在临近货场、专用线、物流密集的适宜点建立新型货场提供城市日用品、快速消费品仓储、装卸、配送等业务，迈出了积极的一步［26］。物流化是铁路货运发展的大趋势，货运企业运用现代物流的服务理念来规划设计新货运站［27-28］。依托大型货运站建设现代物流中心的多种运营模式:一体化模式、共同配送模式、异地代理模式等［29］。货运站是铁路现代物流中心最重要的依托场所，其运能运力是物流中心业务得以顺利开展的关键。铁路部门专门开发了一系列可以满足不同需求的货运产品［30］，其为铁路货运站拓展为现代物流绿色运输模式的仓储中心提供了强大的能力保障。铁路运输作为综合交通运输体系的骨干，拥有发展现代物流绿色运输服务的诸多优势，不仅符合运输物流一体化的国际发展趋势，同时也为该模式的示范推广提供了有力的平台。

2.2.3 减少运输环节能源消耗

研究［31］表明，中国和印度等发展中国家已经成为交通运输需求快速增长的国家。数据［32］显示，全球温室气体排放的近30%来自交通运输业。据专家预测，我国物流业占能源消耗的7%～8%，全国从事运营货车总数约1 100 万辆。交通运输部《2012年交通运输行业节能减排工作总结》数据［33］显示，2012年，交通运输行业节能420 万t 标煤，二氧化碳减排917 万t。

通过运输环节的有机衔接，发挥综合运输的条件，改变运输动力来源，从而降低能源消耗。中国铁路总公司现阶段估算可改造2 546 个货运站，运用该模式的绿色运营模式经营，至少可提供89 110 万t/a 的货物供应，与传统运输模式相比，可节约能耗达到5 000 多万t/a。随着交通运输业的大力发展，基础设施建设投入力度加大，各种运输方式(客、货运)的规模增加，降低能源消耗，提高节能减排能力，是促进我国交通运输业持续发展的客观需要和必然选择。

2.2.4 降低运输车辆的PM2.5排放

多式联运的方式也是世界各国优先发展的运输方式，而在我国现阶段进展缓慢，将是今后行业发展的重点。“零排放”新能源车的发展和推广将会在现代物流业发挥更大的作用。物流业应用推广新能源车也被写进了2013年10月国家出台的新一轮补贴新政。环境保护部发布的《2013年中国机动车污染防治年报》统计数据显示:机动车污染物排放中，全国货车排放的氮氧化物和PM(颗粒物)明显高于客车，其中重型货车是主要贡献者;如果按燃料分类，全国柴油车排放的氮氧化物接近汽车排放总量的70%，PM(颗粒物)超过90%。

运用铁路干线运输和新能源货车配送的绿色运输模式，利用现有铁路闲置货场进行改造，盘活固定资产，可实现PM2.5排放减少20 多万t/a，对物流模式的推广和开发具有巨大的发展前景。物流业作为能源消耗和污染物排放大户，在发展现代物流的同时，如何实现节能减排，发展绿色运输，不仅是物流业应该承担的社会责任，也是推动行业转型，打造中国现代物流的重要使命。现代物流绿色运输模式的成功设计将对我国落实节能减排工作具有重要意义。

2.3 不确定性分析

不确定性主要来源:1)物流运输里程主要来源于实地调研和相关文献，在估算平均行驶里程时，可能存在一定误差，因此会导致计算结果产生不确定性。2)排放因子的选择，PM2.5一次排放和二次转化均用到排放因子，由于缺乏中国机动车排放因子的实测数据，文中排放因子的选取主要来源于国外相关研究成果，由此计算的排放量可能存在一定的高估;由于目前开展运输车辆监管力度等的研究较为困难，所以对其排放量还需进一步的分析探讨。3)对配送小货车的准确数量存在不确定性，所以按照重量进行了车辆分拣配送，实践中货运车辆超载率较大，因此在使用车辆的数量上存在误差。

3 结论

(1)以北京三家店铁路货场改造为例，通过社会企业和铁路公司的合作经营，运用现代物流绿色运输模式可实现节约能源20 555 t/a(以标煤计)，减少PM2.5排放90.9 t/a。按北京市1 500 万t/a 进京货物计算，以该模式运营后，可实现节约能源883 864 t/a(以标煤计)，减少PM2.5排放3 908.7 t/a。可有效降低能耗和污染物排放，不仅利于可持续发展的推进和节能减排的实践，并且对于发展现代物流业进行了有益的探索和实践。

(2)按照现代物流绿色运输模式进行经营，全国现有闲置货场占到将近1/2，在2012年物流业相关统计的基础上，结合所研究案例及该模式在北京例证的效果，对现有铁路闲置的2 546 个货运站进行固定资产盘活改造，可实现节约能源约5 000 万t/a(以标煤计)，减少PM2.5排放约20 万t/a，同时激活沿途经济发展，节能减排潜力巨大。

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