一种基于碳减排的城市轨道交通环境效益量化方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及城市轨道交通技术领域，尤其是涉及一种基于碳减排的城市轨道交通 环境效益量化方法。
【背景技术】
[0002] 城市轨道交通方式以其运量大、速度快、安全舒适、准时、环境友好等优点，逐渐成 为都市解决交通问题，保障城市可持续发展的首要选择。在国家政策的指引下，我国城市轨 道交通进入跨越式发展阶段。截至2014年12月，中国内地已有21个城市建成并正式运营 了 80多条城市轨道交通，总里程超过2000km。然而，轨道交通巨大的外部效益由于缺少合 理的量化方法而无法实现内部化，不能依靠正常的市场机制转化为内部效益。尤其是环境 效益部分，更是难以通过估计影响程度而实现量化。因此研究合理的货币计量手段评估轨 道交通的环境效益，将有利于全面认识轨道交通为城市环境所做出的贡献，并引导轨道交 通重视自身对环境的影响，从而促进轨道交通的可持续发展。
[0003] 作为"低碳环保"的绿色交通方式，轨道交通给交通行业带来的环境效益主要体现 在节能减排方面，包括缓解空气污染、节约化石燃料、降低城区热岛效应等。目前现有的研 究成果中，专门针对环境效益量化方法的研究较为少见，仅有的成果大多是基于预防性支 出法或评价指标体系等间接手段反映。陈福贵、向红（2010)探讨识别城市轨道交通经济效 益的方法，对于间接效益中的改善环境效益部分分别构建基于支付意愿的健康成本计量法 和基于有无对比法的计量模型。张雪（2012)从城市轨道交通的生命周期入手，分两阶段来 分析城市轨道交通产生的社会效益内容，并构建基于防护支出法的计量模型测算城市轨道 交通社会效益中环境效益的定量指标值。石茗露（2009)将城市轨道交通外部效应分为交 通功能效应、环境效应、经济效应及社会效应四大类，通过定性和定量相结合的方法对四种 外部效应运作机理和作用路径进行描述，建立城市轨道交通外部效应评价体系，引入主成 分分析法计算外部效应综合评价指数，并以北京市为例进行实证研究。柳林（2014)提出 通过客流转移和影子价格方法评估城市轨道交通环境净环境效益货币值，影子价格虽然能 反映碳排放量限额的真实价值，但无法接入市场机制，实用性不强。
[0004] 综合分析，目前城市轨道交通环境效益量化方法还存在以下问题：
[0005] (1)虽然预防性支出法、防护支出法、支付意愿等方法是目前环境会计中常用的模 型，但是主观性太强，容易与真实价值产生偏离。
[0006] (2)现有的模型不能支持将巨大而难以测量的环境效益通过市场机制转化为内部 效益。尤其在轨道交通这一垄断性公共服务行业，需要创造合理的激励约束机制，促使该行 业的可持续发展。
【发明内容】
[0007] 本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于碳减排的 城市轨道交通环境效益量化方法，考虑碳减排、客流量、碳价格等因素，将城市轨道交通线 路运营所产生的环境效益量化，量化实体可作为政府碳税征收的基准额度。
[0008] 本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
[0009] -种基于碳减排的城市轨道交通环境效益量化方法包括以下步骤：
[0010] 1)建立基础数据库，所述基础数据库包括轨道交通周边居民调查数据、统计局数 据、交通局数据和碳交易市场数据；
[0011] 2)基于客流转移机理，根据轨道交通周边居民调查数据和交通局数据获得轨道交 通运营为道路交通节约的碳减排量；
[0012] 3)基于影子价格理论，根据统计局数据获得交通行业的碳排放影子价格；
[0013] 4)基于碳交易价格模型，根据碳排放影子价格和碳交易市场数据获得交通行业的 实际碳交易价格；
[0014] 5)根据碳减排量和实际碳交易价格获得轨道交通运营所产生的环境效益货币值。
[0015] 所述环境效益货币值作为政府碳税征收的基准额度。
[0016] 所述碳减排量CMllraduce满足以下公式：
[0019] ，其中，Craad为与轨道交通同等客流条件下道路交通的碳排放量，M i为汽油的年用 量，M#柴油的年用量，β i为汽油的排放因子，β 2为柴油的排放因子。
[0020] 所述轨道交通周边居民调查数据包括小汽车客流转移到轨道交通的比例θ Ρ小 汽车日平均出行距离s、小汽车日平均乘车人数％和公交客流转移到轨道交通的比例Θ bus， 所述交通局数据包括小汽车百公里油耗〇.s·.、公交车日平均运营里程L、公交百公里油耗 ?，和公交日平均载客人数Qbus，j为小汽车的车辆种类；
[0021] 所述汽油的年用量满足以下公式：
[0023] 所述柴油的年用量满足以下公式：
[0025] 其中，轨道交通客流分为轨道交通转移客流Pd、轨道交通趋势客流Pt和轨道交通 诱增客流。
[0026] 所述统计局数据包括交通行业中车辆数量m、交通行业全社会固定资产投资n、居 民出行量y和交通行业的碳排放量z ;
[0027] 所述碳排放影子价格Ssh_满足以下公式：
[0029] 其中，下标1：表示第1:个时间段，'\^、'^、'\^、'\^、'\^、'\^、'\^、'\^、'\^和￥"为超越对 数函数的相关系数。
[0030] 所述碳交易市场数据包括；碳交易制度规章和每月碳交易价格；
[0031] 所述实际碳交易价格万7满足以下公式：
[0033] 其中，为交通行业的无风险基本价格，与每月碳交易价格有关，为系统性风 险系数，与碳交易制度规章有关，^为交通行业的碳交易预期价格，取值为碳排放影子价 格 Sshade。
[0034] 所述环境效益货币值V_iron_t满足以下公式：
[0036] 其中，Crailrad_为碳减排量，7Γ为实际碳交易价格。
[0037] 与现有技术相比，本发明具有以下优点：
[0038] 1)本发明从客流（包括潜在客流）转移机理入手，结合GHG Protocol标准中碳 排放计算公式模型，构建了运营期内城市轨道交通线路的碳减排量化模型，用来描述城市 轨道交通环境效益中碳减排效果。
[0039] 2)本发明采用方向性距离函数构建了交通行业的碳排放影子价格模型，碳排放影 子价格，用来描述碳排放量在交通行业中的稀缺程度（假设实行碳排放配额限定），同时以 影子价格作为交通行业预期价格，改进资本资产定价模型，计算交通行业实际碳交易价格， 反映实际价值，与市场机制接轨，实用性强。
[0040] 3)本发明将实际碳交易价格结合城市轨道交通碳减排量化模型，形成城市轨道交 通环境效益的货币化方法，能更准确地计算以通用货币单位为基准单位的城市轨道交通环 境效益值，克服现有方法主观性强的缺陷，实现环境效益的货币化式量化，量化的实体可以 直观地、准确地评估城市轨道交通环境效益，有利于后续依据环境效益进行城市的规划设 计。
[0041] 4)本发明应用于城市轨道交通技术领域方面，主要解决城市轨道交通外部性效应 中环境效益部分的货币化计量问题，针对政府补贴基准额度寻求可行的货币计量方法，首 次将市场机制引入评估城市轨道交通环境效益，以促进交通行业低碳减排，为政府对城市 轨道交通运营企业的补偿机制提供有力的数据参考。
【附图说明】
[0042]图1为本发明基于碳减排的城市轨道交通环境效益量化原理图；
[0043]图2为本发明基于碳减排的城市轨道交通环境效益量化方法的流程图。
【具体实施方式】
[0044] 下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案 为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于 下述的实施例。
[0045] 如图1所示，本发明的思路为基于客流构成研究城市轨道交通环境效益作用机 制，并结合客流转移率和碳交易价格模型形成城市轨道交通环境效益货币化方法，提出了 城市轨道交通外部效益通过市场机制内部化的新途径，为政府对城市轨道交通运营企业的 补偿机制提供有力的数据参考，其中城市交通行业分为轨道交通和道路交通。如图2所示， 具体包括以下步骤：
[0046] 1)建立基础数据库，基础数据库的来源主要分为四部分：
[0047] 一是来源于轨道交通周边居民调查数据，即新线周边小区居民的意愿调查和居民 出行调查，获得客流转移率（即城市轨道交通替代其他道路交通方式承担的客流比重）、小 汽车日平均乘车人数、小汽车日平均出行距离；
[0048] 二是来源于统计局数据，包括交通行业中车辆数量、交通行业全社会固定资产投 资、居民出行量，交通行业碳排放量；
[0049] 三是交通局数据，包括百公里油耗（小汽车和公交）、公交车平均载客人数、公交 车日平均运营里程等；
[0050] 四是碳交易市场数据，包括碳交易制度规章、每月碳交易价格。
[0051] 2)基于客流（或潜在客流）转移机理，根据轨道交通周边居民调查数据和交通局 数据获得轨道交通运营为道路交通节约的碳减排量，用来描述城市轨道交通环境效益中碳 减排效果，具体为：
[0052] 首先基于GHG Protocol (温室气体核算体系）标准规定的温室气体排放公式：活 动水平数据X排放因子=温室气体排放量，可以得到环境效益中碳排放计算的基本公式：
[0054] 式中，C为碳排放总量；i为燃料种类，Mi为第i种能源的使用量；β i为第i种能 源的排放因子可取值1和2,分别表示汽油、柴油；GHG Protocol提供了排放因子的计算 方法及缺省值，则汽油的排放因子β i和柴油的排放因子β 2分别为2. 2 (kg/L)和2. 7 (kg/ L) 〇
[0055] 其次，为了方便计算，模型进行以下简化假设：
[0056] (1)设小汽车（私家车、出租车）均使用汽油作为动力燃料，公交使用柴油作为动 力燃料；
[0057] (2)出租车与私家车均以标准小汽车作为计算标准，可合并考虑；
[0058] 城市轨道交通环境效益中碳减排总量的计算公式为：
[0060] 其中，汽油的年用量满足以下公式：
[0062] 柴油的年用量满足以下公式：
[0063]
[0064] 其中，轨道交通客流分为轨道交通转移客流Pd、轨道交通趋势客流Pt和轨道交通 诱增客流，如图1所示，三者比例大致为3 : 4 : 3, Mi为汽油的年用量，M2为柴油的年用 量，用Θ表示城市轨道交通客流转移率，用Q表示平均乘车人数，Qs用表示平均百公里油 耗，下标j为小汽车的车辆种类，可取值1和2,分别表示私家车、出租车（二者可合并为标 准小汽