一、前言
随着社会经济快速发展和城市机动化水平的提高，全球温室效应不断累积，石油燃料告急，机动车污染已成为空气污染的重要来源，所排放尾气中一氧化碳、可吸入颗粒物等更是侵蚀着人们的健康[1]。据科技部发布的《全球生态环境遥感监测2018年度报告》显示，2010-2017年全球大气二氧化碳浓度呈上升趋势, 且与前40年相比增速不降反增,我国碳排放增速虽逐渐降低，但总体仍然呈上升趋势, 仅2017年中国乘用车燃油消耗总量就达到11293.1万吨[2]。作为世界第一汽车产销大国，自然会带来巨大的能源、资源消耗，据国际能源署 (International Energy Agency, IEA) 统计, 2014年全球交通运输业的CO2排放量达75.47亿t, 占全部燃料消耗碳排放总量的23.31%；其中，我国交通运输业的碳排放量为7.81亿t，占全国燃料消耗碳排放总量的8.60%。所以，为有效控制汽车行业碳排放总量，发展新能源汽车刻不容缓，尤其是对公共交通系统的优化，这对我国尽早达到碳排放峰值尤为重要。
二、国内外研究现状
新能源的使用是从1970年开始, 全球大规模的利用太阳能转化成其他能源的方式来减少碳排放。[3]过去十年里，全球太阳能产业发展迅速，市场规模越来越大，走在全球新能源汽车研究前列的特斯拉目前就已经量产了两款可用太阳能转化为电能的车型，对推广新能源起到了积极的作用。虽然作为新兴的一种技术，新能源汽车在中国时间很短，但近年来，我国政府出台了一系列关于新能源汽车的政策。比如2007年11月1日，国家发改委正式颁布了《新能源汽车生产准入管理规则》，首次明确了新能源汽车的理念和范围[4]。2017年1月16日，工信部印发《新能源汽车生产企业及产品准入管理规定》[5]，旨在落实发展新能源汽车的国家战略，规范新能源汽车生产活动，促进新能源汽车产业持续健康发展，意味着新能源汽车在我国有了标准可依。2016年,山西省太原市在一年内将全市的8292辆出租车全部更换为电动车,成为全国第一个出租车全部电动化的城市,也是世界首例[6]。不仅如此，更有越来越多的专家学者对新能源汽车与公共交通碳排放之间的关系进行了深入的研究。
如卢卓建以佛山市为例，利用Urban-RAM模型工具，对市民机动车出行产生的碳排放量进行统计核算，结果显示其中直接碳排放量占到68.9%，间接碳排放量约占31.1%，且两者均呈逐年递增趋势，居民出行所选择的方式比较复杂，以传统燃油轿车为首贡献碳排放量较大，摩托车和计程车次之[7]。郑伟以温州为例，从公共交通工具和私家车的对比入手建立数学模型，并进行相应的计算、数据成图、数据分析工作，分析和预测燃料电池汽车相比传统能源汽车在节能减排两个大方面上的替代效果[8]。王杰从全生命周期的角度，量化分析了在不同基准情景下，不同出行方式的碳排放足迹，并以共享单车作为参考变量，分析其低碳效应，最后得出，共享单车的积极使用及有效的相关技术保障和监管，可以带来整体的低碳效益。[9]麦文隽、王毅等人则是从系统动力学的角度出发，通过构建模型，以镇江市为例，预测分析了该城市的碳排放情况，发现低碳情景下，公交车的能耗占比呈逐渐增大趋势，这与镇江市政府大力推进公交车优先政策的倾向是吻合的[10]，进一步说明了优化公共交通系统和发展新能源汽车的重要性。吴玉婷等人则是利用LEAP模型，分析和预测了北京市交通部门2013-2035年的能源消耗和污染物排放情况，通过定量化的分析，得出了在综合情景下，2013-2035年北京市汽油和柴油消耗量逐年递减，CO2的排放量也在递减，在不同措施下，机动车限行的碳排放量为32.70%，新能源汽车推广和机动车限购的碳排放量为28.65%[11]。 唐葆君和马也采用车用燃料生命周期分析法,对北京市推广的电动出租车、公交车、环卫车和租赁电动车的节能效应和减排效应进行量化分析,结合北京市电动车的运行情况对新能源电动车的碳排放影响因素进行分析,在此基础上对'十三五'期间北京市新能源汽车节能减排效果预测,并据此提出一定发展路径的政策建议[12]。杨为华等人以气电混合动力汽车为研究对象,以华北地区某公共交通建设项目为例,运用CDM方法学对气电混合动力汽车的碳减排进行了计算,并探索了气电混合动力汽车碳减排的影响因素;最后分别从优化发电能源结构、推广新能源汽车、加快蓄电池研发和改善我国交通情况四个方面提出了实现低碳交通的措施[13]。杨文越等人从多尺度分析，采用定量的数学模型探究居民社会经济属性和人口密度，土地利用混合度，与就业地、城市中心的距离，路网与交叉口密度、公共交通供给水平等建成环境要素对居民出行碳排放的影响。[14]
在交通运输体系方面，路径的优化也有着直接影响[15]，这也是新能源汽车发展和城市公共交通碳减排的推动面临着同样难题，比较有直接联系的是车辆路径的优化问题和新能源车辆涉及的相关基础设施建设，新能源汽车发展所带来的基础设施势必会改变公共交通格局，从而影响行进路线。朱明和左海同两人对新能源汽车发展所面对的难题做出了总结，并提出要抓好规划布局，提高路线运行效率，完善充电保障，紧贴运营实际，优化车辆选型。[16]张琳玲认为交通出行结构是影响城市交通碳排放的关键因素，她通过构建碳减排目标下城市交通出行结构的优化模型，整合城市交通系统、经济系统、社会系统、环境系统、资源系统以及政策系统，并创建碳减排、外部成本、能源消耗、财政补贴、路网效率、出行成本和出行品质7个目标函数，以上海市为例进行分析，发现各类优化路径效果最好的三种方式分别是交通管理和交通资源同事调控（Gamp;Z）、交通管理和土地利用同时调控（Tamp;G）以及单一的交通管理参数变动（G），结论显示，扩大公共交通规模，提高个体机动化出行的门槛是主要内容[17]。黄经南等人以武汉为例,结合问卷调查和基础地理空间数据,计算样本家庭日常交通出行碳排放量，分析交通设施便利度与家庭日常交通出行碳排放的关系,结果表明:全市层面,公交线路条数越多,交通出行碳排放越低[18]。
2017年以来，为缓解碳排放的压力和气候变暖问题，西方欧洲国家已纷纷制定了禁售燃油车时间表。英国和法国计划2040年禁售燃油车，德国和印度计划2030年推车燃油车的生产[19]。宝马也正式与电池公司Solid Power建立新的合作伙伴关系，双方将联手开发电动汽车专用的固态电池技术，目前已开发出一种由无机材料制成的电池，与传统的液基电池相比，这种技术在安全性、使用寿命和环境影响方面更具优势。Bao-jun Tang等人利用物流曲线预测了未来十年内NEVs（New Energy Vehicles）的市场份额，然后根据IPCC（2006）的报告，计算平均每辆车的潜在环境效益或总量。结果显示是有益的，电动车在实现上述目标上有较大贡献，尤其是电动汽车。[20]M.Zhang等人利用LMDI（对数平均Divisia指数）方法，发现人均经济活动效应和运输模式转变效应是推动运输部门碳排放量增长的主要原因，公共交通的强度最大，应是我国减少二氧化碳排放的主要驱动因素和着手点。[21]Zhiliang Yao等人使用便携式排放测量系统（PEMS）测量了20辆出租车的排放，并对排放特性进行分析，表明了试验的出租车在公路道路条件下的平均CO2、CO、HC分别为1.6、4.0、2.0倍，而采用新能源的欧洲汽车所排放污染物有明显降低[22]，这些研究都对中国发展新能源汽车有着重要意义。Guanghui Zhou等人通过对传统汽油内燃机车和纯电动汽车的能源消耗和温室气体排放进行对比，并根据《中国节能与替代能源汽车产业发展规划》中的预期发展目标，对两种汽车的中长期耗能和温室气体排放量进行了预测[23]，最后为我国电动汽车的合理发展提出了政策建议。
对于新能源汽车的效率、成本和温室气体排放方面，Oscar van Vliet等人对当前和未来电动汽车（EV） 进行了研究，包括电动汽车充电对电力需求以及发电和配电基础设施的影响。他们发现，随着电动车的普及率逐渐提高，不协调的充电将使全国峰值负荷增加7%，家庭负荷将增加54%。目前电动车行驶产生的温室气体大部分取决于用于发电的燃料类型（煤或天然气），所以，未来电动车发展，汽车的配电是一大成本和环境问题。[24]齐兴达等人则是从减排成本有效性的出发,研究了纯电动汽车的碳排放和减排成本的特性及其相互关系,对纯电动汽车减排成本的关键影响因素进行了敏感性分析。结果显示:在现有的技术条件下,纯电动汽车的减排成本较高,在万元每吨数量级上;纯电动汽车的减排成本随着其电池容量的加大而增加;减排成本受多方面因素的影响,有较大的下降潜力。[25]
三、结语
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