交通运输碳排放决策支持平台建设探讨

摘要：数据是做好碳达峰碳中和工作的重要基础，是制定政策、推动工作、开展考核的重要依据。为适应我国车船总量规模大、运输流动范围广、货运企业集中度低、碳排放底数不甚清晰的特点，推动移动源碳排放相关大数据便利化汇聚、精细化治理、系统化挖掘、创新性应用，量化驱动我国交通运输从高碳到低碳到零碳路径选择过程中的科学决策，数字化平台必不可少。本平台以“夯实数据底座、服务决策应用”为指导，探索构建统一的碳排放监测网，打造一套各部门协同互认的权威数，建设一个智能化核算预测预警体系，支撑一体化工作管理，实现交通运输碳排放关键指标的可分析可追溯、可预测可预警，为统筹做好交通运输碳达峰碳中和工作、促进全面绿色低碳转型提供基础支撑。

关键词：碳排放；数据监测；碳达峰；碳中和

0引言

作为全球最大的发展中国家和碳排放国（慎重发言），我国需要协同推进经济发展、减排降碳增绿，走绿色低碳的高质量发展道路。交通运输是我国国民经济中基础性、先导性、战略性产业和重要的服务性行业，是碳排放的重要领域之一，目前交通运输碳排放占比大数是10%[1]。相对能源、工业、建筑等以固定排放源为主的行业，我国交通运输碳排放以移动源为主，管控治理难度大。发达国家经验表明，随着其他行业碳排治理成效逐步显现，交通运输碳排放占比有增加之势。相比英国、美国、德国、法国等已达峰国家20%~40%的交通运输碳排放占比，我国仍处上行区间，亟需用信息化手段强化碳排放数据监测，精准跟踪研判走势变化，因时因地量化施策，确保我国交通运输碳排放科学达峰、按时中和。我国交通运输以能耗为关键要素的碳排放监测总体经历了三个发展阶段。一是重点企业统计监测。2010年，在“总量数据通过国家统计局获取，行业建立重点企业能耗统计监测体系”思路指导下，我国对120余家交通运输重点联系企业开展能耗数据采集。这些重点企业承载了全国约33%的城市公交客运量、35%的海洋货物运输周转量、50%的港口吞吐量，对于规范性好的子行业具有较强代表性。二是上设备在线监测。2012年，为解决货运行业能耗监测问题，我国基于营运车船在线监测思路，在货运车辆和船舶上直接安装监测设备，实时采集车船地理坐标、燃油消耗等信息，推动油耗、碳排放数据实时在线获取，并在典型地区试点示范。因管理部门组织协调难、驾驶员配合度低、设备运维成本等问题，在全国范围未能全面推广。三是广泛统计监测。2019年，依托交通运输企业一套表联网直报，我国实现公路客运、公路货运、水路客运、水路货运、城市公共交通、巡游出租车、城市轨道交通、城市轮渡、港口等九个子行业、3万余家企业的能耗统计监测，基本实现客运行业和货运规上企业的全覆盖。前三阶段实践探索积累了丰富的能耗统计监测理论经验、信息化建设和实施经验，但我国交通运输行业以碳排放为核心的统计监测体系未能系统建立，货运行业的短板问题未能有效解决。随着大数据时代的到来，行业内外越来越多数据可用于交通运输碳排放监测，但多源数据汇聚共享不到位、模型方法不统一、缺乏信息化支撑载体等问题一直掣肘行业绿色低碳精细化发展。在此背景下，本文提出交通运输碳排放监测平台的实践探索思路和主要建设内容，旨在全面梳理交通运输碳达峰工作要求的基础上，充分利用现代信息技术手段，构建“统一数据底座＋多维业务应用”体系，实现交通运行、能耗、碳排放等数据全面汇聚、深度分析，交通运输行业碳排放精准核算、科学预测，推动数据、技术、应用融合创新，支撑交通运输绿色低碳发展科学决策，数据赋能交通运输碳排放科学达峰、尽早达峰。

1需求分析

1.1时代要求

实现碳达峰、碳中和，是党中央统筹国内国际两个大局作出的重大战略决策，是着力解决资源环境约束突出问题、实现经济社会全面绿色转型高质量发展的必然选择，事关各行各业当下和未来几十年的发展路径选择。我国是世界交通大国，高速公路、高速铁路、万吨级以上港口泊位、城市轨道交通里程等很多指标居世界首位。随着交通基础设施规模的增长和人民生活水平的提高，人们对交通运输需求越来越旺盛，交通运输能源消耗和碳排放负荷压力与日俱增[3]。在数字经济和交通强国建设新阶段，以数据为核心要素驱动交通运输绿色低碳发展是不容回避的时代责任。我国交通运输碳排放源规模庞大，营运货车1100多万辆、营运客车近60万辆、船舶12.6万艘、公共汽车70万辆、巡游出租车139万辆、铁路机车2.2万辆、飞机4000多架，全国跨区域运输流动，且运输周转量占比高、碳排放占比大、企业集中度低的道路货运、水路货运行业，数据体系非常薄弱[4]。面对排放源规模如此庞大分散、空间活动范围如此广阔，跨区域流动如此频繁、部分子行业基础如此薄弱的交通运输行业，要真正搞清、弄准全国的碳排放情况，夯实交通运输碳达峰碳中和工作“数据底座”，必须运用现代信息技术搭建数字化平台，全面汇聚交通运输碳排放全链条大数据资源，用统一的标准和方法智能化实现。

1.2管理要求

交通运输绿色低碳发展涉及交通、发改、工信等多个部门。其中国家发展改革委制定的交通运输绿色低碳发展实施方案中明确提出2025年、2030年的量化指标，要求健全交通运输碳排放统计监测系统，整合既有各运输方式交通能耗、环境监测平台，构建统一共享的交通碳排放监测平台。交通运输部制定的公路水路行业绿色低碳发展行动方案，围绕交通动力低碳替代和工具装备全面升级、交通运输结构调整[5]、基础设施与科技创新支撑低碳交通、健全保障体系等核心任务，提出交通运输绿色低碳发展的各项量化指标，并要求推动建设交通运输能耗和碳排放监测、核算一体化数字化应用，实现对运力结构变化、运输生产相关能耗和碳排放全方位监测和态势感知。粗略估算，国家发展改革委、交通运输部围绕交通运输绿色低碳发展确定的量化指标二十多项，其中约50%尚未建立统计监测体系，国家层面难以准确掌握工作目标的落实情况、量化任务的推进情况及地方发展动态[6]。亟需落实交通运输低碳转型保障体系工作要求，建立交通运输碳排放监测数字平台，畅通与地方的数据联通渠道和工作联系通道，用信息化手段提升交通运输碳排放数字化监测能力[7]，实现用数据说话、用数据决策、用数据管理，确保我国交通运输由高碳到低碳到零碳发展过程中各项任务落实“不跑偏”。

1.3创新要求

随着数字经济的发展和碳达峰碳中和工作的深入推进，以数字为核心要素的应用服务场景逐步增多。交通运输作为串联生产、流通、消费的关键环节，数据服务创新应用场景更为丰富。在国家推动碳交易条件下，精细化治理、碳普惠、碳激励、碳账户、碳核查等高质量数据应用需求在交通运输行业显得尤为迫切。这些场景对交通运输碳排放数据精度要求更高，一般以千克为单位，与中观管理的“吨”和宏观决策的“万吨”相去甚远，形成“小账”与“大数”的鲜明对比。这亟需创新数据采集方式和数据分析模式，通过科学、高效的现代化方法实现对交通运输碳排放的精准监测、精细核算、深度分析和创新应用，打破长期形成的算大数、算总数的工作惯性[8]，以数字化平台的海量容量和巨大算力，容纳支撑全域微观数据的精准，推动宏观数据的准确，实现交通运输碳排放“可测量、可报告、可核查、可溯源”，充分释放数据潜能，促进碳排放数据高质量发展和高水平应用。

2定位与目标分析

2.1发展定位

从平台主要服务对象看，可分为国家交通运输主管部门、地方交通运输主管部门、相关交通运输企业；从服务功能看，包括数据汇聚、数据治理、数据分析和决策应用；从服务范围看，不仅包括公路水路行业，更应该按照交通强国建设和现代化开路先锋的要求，涵盖铁路、公路、水路、民航等全领域；从支撑技术看，包括服务各场景应用的智能监测技术、计量评估技术、数字治理技术、碳核算技术、多情景约束预测预警技术等。基于上述分析，平台定位为交通运输领域统筹碳排放数据全面汇聚、精细治理、深度分析的“数据大脑”，国家、地方、企业交通运输碳达峰、碳中和工作交互的“数字枢纽”，服务交通运输碳达峰、碳中和科学决策和应用创新的“数字载体”。

2.2建设目标

聚焦决策服务、应用创新、管理互促、数据共聚，交通运输碳排放监测数字平台可围绕四方面确定建设目标，即“四个一”。一是探索构建统一的大数据监测网，实现交通运输碳排放监测数据全面汇聚；二是打造一套权威数，获得交通运输碳排放治理相关部门互认，确保“数出一门”；三是建设一个智能化核算预测预警体系，支持交通运输碳排放治理路径科学选择；四是支持交通运输碳排放一体化管理，推动跨部门、跨层级、跨地区、跨领域的业务融合，量化驱动交通运输碳达峰、碳中和科学决策。（1）一张监测网统筹交通运输统计、交换共享、动态监测、专项调查等多渠道资源，构建覆盖广、质量高、体系全的碳排放大数据监测网，实现对交通运输碳排放全链条的数据汇聚、全方位监测和态势感知，建立起信息可信、基础可靠、发展可持续的数据底座。（2）一套权威数推动各类监测数据融合共治，力争建立一套覆盖各运输方式、涵盖决策应用主要领域、涉及创新应用关键环节的交通运输碳排放权威数据，实现“数出一门”，助力跨部门工作协同高效。（3）一个智能化核算预测体系推动技术融合，支撑多交通方式、多能源类型、多发展情景的碳排放精准核算及预测预警，辅助交通运输碳达峰、碳中和路径选择和政策评估，量化支撑交通运输由高碳到低碳到零碳过程中的科学决策。（4）一体化工作管理推动业务融合，推动跨部门、跨领域碳排放目标评估、任务评估、考核评估一体化实施，推动跨层级、跨地区的项目一体化试点示范，推动国家、地方、企业项目一体化管理。

3总体框架研究

根据平台定位和建设目标，围绕交通运输碳排放数据全面汇聚、全流程治理、全要素挖掘、全领域应用、全方位支撑，研究构建“1412”总体框架结构，即“1个大数据支撑平台、4个中心、1个驾驶舱、2个保障体系”，如图1所示。1）1个大数据支撑平台基于海量、多源、异构的交通运输碳排放大数据存储、快速处理、分析、应用需求，基于HDFS、HBase、Hive、Yarn、Zookeeper、Sqoop、Spark等多款主流技术组件，提供分布式存储、并行计算、全文检索、集群部署等标准化计算环境，为平台高效稳定运行及灵活扩展提供基础保障和算力算法支撑。（2）4个中心一是数据汇聚中心。支持“一张监测网”构建，汇聚公路客运、公路货运、水路客运、水路货运、城市公共交通、城市轨道交通、出租车、城市轮渡、港口、铁路、民航等行业营运性交通运输碳排放数据资源，网约车、私家车等非营运交通运输碳排放数据资源，建设高频和低频相结合、在线和离线相结合、全量和增量相结合、跨领域与跨部门相结合的数据资源汇聚中心。二是数据治理中心。支撑“一套权威数”的打造，以云计算、大数据、容器服务、图谱分析等技术为支撑，提供交通运输碳排放数据资源标准管理（标准定义、标准范式）、质量管理（质量评估、数据清洗）、谱系管理（血缘分析、影响分析）、集成管理（数据融合、数据加工）等核心服务，确保元数据标准、规范，推动多源异构数据融合、交互，夯实交通运输碳资产管理和服务应用的“数据底座”。三是数据资产中心。对交通运输碳排放大数据资源进行资产盘点和分级分类管理，形成“1池5库2目录”，即数据资源目录、数据共享目录，基础库、标准库、主题库、专题库、算法库，数据资源池及数据使用优先级策略，支持数据分析、可视化展示、共享及各类创新应用，最大程度地挖掘交通运输碳排放数据价值。四是数据应用服务中心。支撑交通运输碳排放核算预测预警和一体化工作管理，实现各运输方式、各类核算方法学应用的碳排放精准核算，支持不同能源类型、不同减排策略、不同政策强度的量化模拟和预测预警，支持目标跟踪、任务跟踪、考核评估和试点示范项目管理。（3）1个驾驶舱“一站式”决策支持系统，包括大数据分析和可视化展示两部分。其中大数据分析围绕国际与国内对标、不同方法学核算结果对比、关键领域与关键要素深度挖掘，对能源平衡表、行业分析、企业分析、区域分析、低碳装备、国际对标、数据谱系进行深度分析，着力构建“数据大脑”。可视化展示应用GIS技术、BI技术、语音识别技术，结合图数互动、区域穿透、谱系关联等，进行立体、动态、直观的可视化呈现，便于更生动、客观地展现数据资产价值、数据挖掘成果、决策服务成效。（4）2个保障体系标准规范体系和信息安全体系。标准规范体系包括数据治理规范、碳排放核算指南、数据共享标准等，保障工作规范统一。信息安全体系覆盖网络安全、数据安全、系统安全，具备全链条、全要素、全周期的风险防控能力。

4系统功能设计

在平台总体框架下，遵从数字交通的理念，按照“五位一体”的总体思路进行交通运输碳排放数字平台功能布局设计，构建五大系统。一是建设交通运输碳排放监测系统，构建“数网”；二是建设交通运输碳排放数据治理系统，构建“数湖”；三是建设交通运输碳排放大数据分析系统，构建“数脑”；四是建设交通运输碳排放决策支持系统，构建“数智”；五是建设交通运输碳排放知识中心系统，构建“数媒”。（1）交通运输碳排放监测系统结合交通运输管理涉及部门多、碳排放链条长、数据来源方式多样等特点，根据存量对接、增量开发、全量监控的原则，建设交通运输碳排放数据监测系统，导入历史数据，接入铁路、民航等行业碳排放数据，共享统计、工信、生态环境等部门和典型平台型企业的交通运输碳排放相关数据，汇聚车辆基础信息、船舶基础信息、港口基础信息、生产运行信息、能源消耗数据、车辆GPS行驶轨迹数据、船舶AIS行驶轨迹数据、船舶报港数据、高速公路车辆运行监测数据、重型车辆联网联控数据、企业一套表联网直报数据、专项调查数据等信息资源，预留增量监测数据和企业直采数据需求应用，支持跨部门、跨领域、跨地域、跨方式、全链条的交通运输碳排放数据汇聚、全方位监测和态势感知。（2）交通运输碳排放数据治理系统基于数据评估、数据治理、数据服务的全生命周期管理，以云计算、大数据、容器服务、谱系分析等技术为支撑，建设交通运输碳排放数据治理系统，开发数据预处理、数据清洗、元数据管理、主数据管理、标准台账管理、数据融合管理、多维查询分析、数据共享管理等功能模块，支持数据质量评估、数据建模管理、数据资产管理等服务功能（如图2所示），实现数据资源从原始台账到标准化数据的全流程管控，提供标准、干净、可靠数据，释放数据潜能，支撑深度分析和高阶应用，形成交通运输碳排放数据价值谱系。（3）交通运输碳排放大数据分析系统统筹国内国际大局和交通运输绿色低碳转型发展全局，以构建“数据大脑”为目标，应用GIS、BI、大数据、机器学习等技术，围绕各类主体挖掘、专题挖掘、融合挖掘需求，建设交通运输碳排放大数据分析系统，开发数据总览、能源平衡表分析、九大行业分析、区域分析、企业分析、低碳装备分析、国际对标、数据谱系分析等功能模块，多维度分析展示交通运输碳排放数据链总体情况，深度挖掘交通运输仓储邮政业碳排放结构情况，深度解析公路、水路、铁路、民航、城市交通等子行业的碳排放数据链，全方位剖析不同经济区域、战略区域交通运输碳排放与区域资源禀赋、产业结构的关联关系，系统解构不同行业、不同规模的企业碳排放及其强度，探求新能源、清洁能源装备在不同行业、不同区域的分布情况，并基于统一数据、统一尺度对我国与其他国家交通运输碳排放进行对标，找准我国在国际上的坐标和位置。（4）交通运输碳排放决策支持系统以数据赋能科学决策为目标，围绕交通运输碳排放任务管理、考核管理、工作管理、政策评估、情景模拟、核算分析等需求，建设交通运输碳排放决策支持系统，开发交通运输碳排放核算功能模块，支持交通运输各子行业、各区域、各时期的碳排放科学核算；开发交通运输碳排放预测预警模块，支持多运输方式、多发展场景、差异化政策强度的碳排放预测和情景模拟；开发交通运输碳排放目标跟踪、任务跟踪功能模块，打通数据和管理工作链条，量化反映任务推进成效；开发考核评估、示范试点管理功能模块，搭建上下互通的工作通道，科学评估地方工作成效，支持重点区域、重点行业试点示范工程的项目申报，对试点示范项目建设进展、实施效果等进行全流程、全生命周期跟踪管理。（5）交通运输碳排放知识中心统筹国际国内动态和知识跟踪，建设交通运输碳排放知识中心。开发国际交通运输碳排放动态跟踪模块，定期跟踪欧盟、美国等国家和地区的碳排放政策、发展动态和国际交通运输碳排放数据，支持国际对标与时俱进；开发国内情况跟踪模块，定期跟踪能源、工业、建筑等其他行业的发展政策、发展动态，支持横向对标贯通衔接；开发辅助支撑模块，定期跟踪统计制度文件、碳交易文件、深度研究报告等，汇聚软技术支撑力量。

5结语

交通运输碳排放治理是个新命题，为之服务的监测数字平台也是新事物，建设发展是开源创新、逐步迭代的过程。为确保平台实用、好用，需要做好多要素保障。一是统筹营运和非营运，建立“大交通”数据协作机制，打破各方式、各部门、各链条数据壁垒，确保跨领域、跨部门、跨区域、跨层级交通运输碳排放数据全面汇聚。二是加强标准规范保障体系建设，特别注重与交通运输特点相适应、支撑目标任务分解的行业碳排放核算规范研究制定，为平台核算体系建设做好基础支撑。三是注重开源互动。交通运输是大数据资源聚集高地，特别是企业集中度低的子行业，必须要用大数据方法解决碳排放核算和治理难题。坚持有为政府和有效市场相结合，在用好政府部门力量推动统计数据、行政记录大数据充分汇聚的基础上，用市场化的手段和方式，做好平台型企业大数据资源的高效利用。四是注重数据与管理工作的联动创新。深度挖掘数据价值，做好交通运输碳账户管理、交通运输碳激励、交通运输企业碳排放分级分类管理、以碳减排量为核心的通行费减免等应用创新。

作者:胡希元 尚赞娣 魏新月 林成功 王锋锋 单位:交通运输部科学研究院