新形势下城市轨道交通碳达峰的实现路径研究

文/苏拓 郑力中 李子曈

2016 年4 月，包括中国在内的全球大多数国家缔约签署了《巴黎协定》，旨在通过控制全球平均气温上升幅度等科学手段缓解全球性气候变化带来的紧迫威胁，并逐渐实现可持续的生活方式。2020 年9 月，习近平总书记发表重要讲话，强调要树立“创新、协调、绿色、开放、共享”的新发展理念，明确提出坚持绿色低碳转型的大方向，CO2排放力争于2030 年前达到峰值，2060 年前实现碳中和。“双碳”目标的提出，响应了《巴黎协定》，是中国勇于承担国际责任的直接体现，也是为统筹国内生态文明建设大局做出的重大战略决策。

绿色低碳转型代表当今社会经济发展的主流方向，碳达峰则是转型发展中的标志性事件，“双碳”工作已连续两年被写入政府工作报告。据统计[1]，截至2022年底，中国内地城市轨道交通运营线路总长度超过1 万公里，在建线路总长6675 公里，预计到“十四五”期末，运营线路将接近13000 公里，在公共交通中发挥的骨干作用将更加明显。城市轨道交通作为保障国计民生的重要组成部分，势必将在政府统筹安排下深度参与碳达峰工作。

一、城市轨道交通行业碳达峰面临的机遇与挑战

当前，我国仍处于城市快速发展阶段，经济方面已由高速增长阶段转向高质量发展阶段，但还面临着时间紧、难度大、发展不均衡等多重问题，兼之要防范化解各类重大风险发生，社会的真正改革与转型发展仍是任重道远。城市轨道交通行业本身用能需求巨大，目前正面临新一轮科技革命和产业变革的历史性机遇，同时也面临严峻的挑战。仅以电力方面为例，全国碳排放权交易市场于2021 年在京沪汉三地同时举行开市启动仪式，电力行业成为首个纳入全国碳市场的行业，峰谷电价等市场化政策也将出台，若不思求变，城市轨道交通运营电费支出将增幅明显。而随着线网规模持续扩大，运营成本逐年攀升，如何立足于“双碳”新时代，精准“控本增效”，实现良性发展，将非常考验城市轨道交通管理者的智慧。

《中共中央国务院关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见》（简称《意见》）已明确提出要推进经济社会发展的全面绿色转型。面对目前复杂的经济社会形势，城市轨道交通行业应抓住主要矛盾，强化规划引领。事实上，中国城市轨道交通协会已印发了具有指导意义的《中国城市轨道交通绿色城轨发展行动方案》。我们应当认识到，绿色低碳转型正是城市轨道交通行业发展的重大机遇，需尽快统一思想认识，贯彻绿色发展理念，凝聚行业力量，积极加快转型变革。

二、城市轨道交通行业碳达峰的实现路径

《国务院关于印发2030 年前碳达峰行动方案的通知》（简称《方案》）提出“碳达峰十大行动”，其中能源绿色低碳转型、节能降碳增效、城乡建设碳达峰、交通运输绿色低碳、绿色低碳科技创新、绿色低碳全民行动均涉及到城市轨道交通行业，这也为如何具体实现行业的碳达峰与绿色低碳转型发展指明了方向路径[2]。我们应当深入研究，探索适合城市轨道交通行业的碳达峰实现路径，以期2030 年前在绿色转型方面取得显著成效，同时早日完成行业碳达峰这项重要任务。

（一）推进能源绿色低碳转型，推动结构性碳减排

《意见》提出，要以能源绿色低碳发展为关键，深化能源领域改革。城市轨道交通应加快构建行业低碳高效能源体系，大力推进行业能源绿色低碳转型，实现能源清洁绿色与稳定供应，支撑碳达峰目标的实现。

一是我国清洁能源产业的不断发展壮大为城市轨道交通行业的绿色低碳转型发展提供了强劲动能。目前我国风力与光伏发电技术保持国际先进水平，近年来发电规模增加迅速，据统计，2022 年并网风电装机容量36544万千瓦，同比增长11.2%；并网太阳能发电装机容量39261 万千瓦，同比增长28.1%。城轨行业可充分利用段场基地、综合枢纽、地上车站、高架路段、线路沿线保护区，通过风电、光伏（光热）发电、地热能等方式大力发展可再生能源，再进一步开展清洁能源规模替代工作，推动结构性碳减排，如北京地铁就已系统梳理并制定光伏项目专项规划。

二是城市轨道交通行业要加强能源领域技术创新。《“十四五”能源领域科技创新规划》提出，加快构建新能源占比逐渐提高的新型电力系统。城轨行业同样应加强能源领域技术创新，发展“新能源+新型储能”“源网储荷一体化”等模式，加快建设以新能源为主体的适用于轨道交通的新型电力系统。通过优化电力系统配置，增强储能和调峰能力，提升电网对大规模高比例新能源的整体消纳与综合调控能力，实现资源高效利用，提高供给保障能力。

三是推动城市轨道交通行业的清洁能源装备研制和应用。可研究推广氢能等清洁能源营运车辆的规模应用，如佛山已开通世界首条商业运营的氢能有轨电车示范线；在建造、运维工程车辆或土建施工装备等制造方面，应研制新技术装备以实现全面电气化。

四是促进能源产业数字化升级。结合先进数字技术，依托轨道交通基础设施，进行能源、交通、信息领域的深度融合，加快能源大数据与云计算、能源基础设施智能化、能源装备数字孪生等的实现，促进能源产业数字化升级。通过实现信息互联的能源全局管理，精准智能优化，合理配置资源，促进能源综合利用，大幅降低能耗，深度节能提效，以数字化驱动城市轨道交通能源绿色低碳转型。

（二）推行高效低耗节能管理，发展全周期降碳增效

城轨行业能耗“双控”已经实施多年，目前应推进向碳排放“双控”转变。城市轨道交通行业正处于高速发展、规模新建阶段，在节能降碳增效方面仍是大有可为的，也只有通过科学合理的全生命周期节能降碳措施逐步控制碳排放总量与强度，方可如期实现行业发展与碳排放“脱钩”，达到经济发展与生态文明的动态平衡。

一是加快城市轨道交通绿智融合，绿智融合程度对于能否充分实现节能管理至关重要[3]。首先，节能设计应具有前瞻性与先进性，目前碳排放已被纳入环境影响评价体系，设计阶段需考虑碳排放总量、每人每公里碳排放强度等指标以形成最优绿色方案；其次，在运维环节，应以历史数据为基础，建立相应的能源消耗评价指标体系，通过对全线网能耗数据的系统采集、全面统计、分析计算、直观展示，从而实现监测、评估、控制、优化等智慧能源管理功能，全面提升能效。同时，应当建立智能化实时客流预测与调度系统，实现客流精准预测，合理调度安排车辆，科学规划行车组织，实现系统安全高效运转，便利乘客日常出行。

二是注重牵引、环控设备的能效提升，这也是城市轨道交通行业降碳措施的重要一环。对于电机、风机、变压器等重点用能设备选型应优先采用高效节能型产品，同时应尽快淘汰高耗能落后产品。针对地下线路、高架线路、城际线路、综合枢纽等不同场景研发相应的新型系统装备，如对永磁牵引技术、高效环控技术的研究等，来全面提升牵引、环控设备能效。如广州地铁集团有限公司正积极推进相关工作，在广州地铁13、21 号线等线路开展超高效机房应用与绿色三星车站建设，节能效果达到国际先进水平。

三是对于既有线路车站应当进行能效对标与测试，优先针对高能耗线路或基础设施开展节能改造，通过总结试点经验教训，逐步推广成功案例。如上海地铁通过强调“匹配运行”，经过系列节能改造与“四新”技术应用，已有90% 以上车站应用节能灯具，80%以上地下站空调系统实现节能控制。

（三）强化绿色设计，城市轨道交通建设与城乡建设协同发展

《意见》指出，要加快推进低碳交通运输体系建设、提升城乡建设绿色低碳发展质量。2021年，USGBC 联合奥雅纳发布的《城市建设碳中和白皮书》，强调了城市对于实现碳中和的关键性。城市空间会趋于紧凑，交通基础设施作为城市血脉网络的作用会更加突出，城市轨道交通具有大容量、高效率、低污染、集约化等优点，在缓解城市交通拥堵、优化城乡规划布局等诸多方面都发挥着重要作用。城轨行业应当因地制宜编制线网规划、建设规划、既有线路改造规划等，并与城乡规划相协调[4]，以此促进城乡建设绿色低碳转型发展。

一是积极探索工程总承包、合同能源管理等发展模式，充分发挥市场与资本作用，优化资源配置与工程造价的关系；强化轨道交通绿色设计，通过数字科技优化建筑布局与设施负载控制建设规模，并与城乡建设匹配；发展新型智能建造和全过程绿色建造方式的绿色车站与站场，重点推进建造过程的产业化、工业化；推动智慧工地建设，提高施工效率；还可通过积极推进绿色TOD综合枢纽开发、有序开展海绵城市建设等方式推动城乡建设与城市轨道交通的协同发展。

二是尝试推广光伏建筑一体化应用[5]，提高地铁车站内终端用能电气化水平，加快优化建筑用能结构，比如天津地铁已在积极开展基于绿智融合技术的城市轨道交通“光储直柔”研究。一方面要注重把控建材生产环节，积极推广绿色低碳建材应用，加快公共建筑节能改造，实现建筑物的整体节能降碳：另一方面可推动高品质绿色建筑发展，加强城轨建筑绿色认证，推进超低能耗、近零碳建筑物的规模化发展，提升建筑设施运行能效水平。

（四）加强基础设施建设，构建清洁低碳交通运输体系

《绿色交通“十四五”发展规划》要求，建设绿色交通基础设施，以深度降碳为目标打造清洁低碳的绿色运输服务体系。《方案》也提出，常住人口100 万以上的城市绿色出行比例要达到70% 的目标。据统计，2022 年全年城市轨道交通累计完成客运量193.02 亿人次，占公共交通客运总量的分担比率为45.82%，其中，北上广深等10 个城市占比超过50%。城市轨道交通作为低碳出行的重要交通方式，在构建绿色智慧交通运输体系建设中被委以重任。城市轨道交通行业要在绿色智慧交通运输体系建设中发挥行业优势、贡献行业力量。

一是建设多层次轨道交通网络，可重点加快发展城际铁路、市域快线等，促进多城跨区域融合，加强轨道交通与其他各类交通方式的有效衔接，促进多网跨制式融合，力争打造轨道上的都市圈。如南京地铁已立项开展南京都市圈智慧市域快轨示范工程项目，广州地铁的18 号线和22 号线市域快速轨道交通示范工程已完成首通段并开通运营，广佛双城也开展了互联互通研究并逐步实施。

二是贯彻落实《中国城市轨道交通智慧城轨发展纲要》，加强大数据、云计算、人工智能、区块链、物联网与5G 等新兴技术的应用，大力发展数字科技与绿色低碳融合的战略性新兴产业；发挥城市轨道交通独立路权的优势，统筹线位、土地、空域等资源，提升基础设施建设水平与管理运营水平；加速交通基础设施网、运输服务网、能源网与信息网络的融合发展，推进数据资源赋能运输服务发展，提升交通基础设施数字化水平，打造高效绿色智慧交通运输体系。

（五）坚持科技创新，加快绿色新技术推广

科技进步是推动轨道交通绿色低碳转型升级的核心驱动力，也是实现“双碳”目标的重要支撑。城市轨道交通行业应在促进“政产学研用”深度融合上下功夫，在政策指导下，围绕基础研究、技术研发、装备研制、示范应用开展全链条一体化的研发工作，解决制约行业绿色低碳转型发展的共性问题。

一是加强政校企合作，注重专业人才的培养。我国已经初步搭建了“双碳”专业人才培养方面的政策框架雏形，包括政府、高校、企业在内的多方均积极参与。《意见》中明确要求建设碳达峰、碳中和人才体系，鼓励高等学校增设碳达峰、碳中和相关学科专业。下一步还要鼓励高校加快“双碳”相关专业学科建设，加强与交通运输、土木工程、地下工程等专业学科交叉融合，重视加强师资力量，引进培育一批跨学科、跨专业的高层次人才；加强校企合作，通过职校技校与城轨企业联合培养，培育发展一批行业急需的技能型人才。

二是通过政府政策引导联建共建绿色低碳创新平台。鼓励围绕绿色低碳、智慧城轨、韧性安全等方面开展战略性、前瞻性研究，加快适用于城轨行业的绿智融合技术研发和推广应用，通过技术创新促进行业绿色转型；制定并发布绿色新技术目录，创建绿色品牌效应，尽快形成规模化应用，实现良好经济社会价值；实施标准化战略，建设全专业的轨道交通绿色低碳标准体系，进一步带动产业发展，加强国际合作交流，力争“整船出海”，促进绿色“一带一路”建设。如中国中车就探索构建了全产业链上下游联盟的绿色低碳协同机制，引领全价值链减碳降碳。

（六）公益引导环保，开展绿色低碳全民行动

绿色低碳全民行动可凝聚起生态文明建设的共识，也可有效降低城市轨道交通行业转型变革中的经济风险与社会阻力，助推行业安全降碳。地铁环境受众群体广泛，是开展绿色低碳全民行动的绝佳载体，以广州地铁为例，单日客流可破千万人次。

一是应以乘客需求为导向，通过提供便捷高效、舒适顺畅的优质出行服务，吸引公众优先选择城市轨道交通出行；二是积极通过绿色文创产品、环保公益广告等方式开展全民低碳科普、进行文化熏陶，践行垃圾分类、节约用能等绿色行动，引导绿色低碳消费，营造绿色低碳生活新风尚。如深圳地铁通过拓展团体票客户、开发“空轨联运”产品、加强品牌视讯宣传等多种方式积极倡导绿色出行。

三、结束语

国家已经围绕“十四五”时期以及2030 年前的重要时间节点提出了碳达峰的战略目标，这也必将为社会各行各业带来广泛深刻的变革，在此新形势下，我们应充分认识到“双碳”工作对于城市轨道交通行业的重要意义，主动适应行业绿色低碳转型发展、产业升级、经济高质量发展的趋势。绿色低碳转型需结合本行业的发展现状与规律，充分发挥城轨绿色交通方式的优势，在能源发展、资源节约、土地使用、产业结构、生活方式、环境保护等诸多方面进行协同调整，过急过快无异于揠苗助长，犹疑过慢则会痛失良机，这注定将会是一项复杂而长期的系统工程。

城轨行业碳达峰与绿色低碳转型相辅相成，应立足当下科学规划、审时度势看准时机、保持定力长期奋斗。通过实施坚持绿色发展理念，推动能源绿色低碳转型，深入挖掘行业节能潜力，持续提升能效水平，促进行业发展与城乡建设有机融合，打造清洁低碳绿色运输体系，开展科技创新，深化绿智融合，号召全民绿色低碳出行等具体行动，在保障运营安全的前提下循序渐进、稳步落实，最终实现全产业覆盖的绿色低碳转型和城市轨道交通的碳达峰，走上安全发展、可持续发展乃至高质量发展的道路。