何霞

摘 要：低碳已成為航空物流的新熱點(diǎn)。文章介紹了航空物流、低碳的演化和航空物流的碳排放。有針對性地探討了空中運(yùn)輸、地面設(shè)施、地面承運(yùn)和信息系統(tǒng)等環(huán)節(jié)的低碳化措施。航空物流的低碳化發(fā)展必須要貫穿整個服務(wù)鏈，多方合作，還有很長的路要走。

關(guān)鍵詞：航空物流；低碳；節(jié)能減排；措施

中圖分類號：F560 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

Abstract： Low-carbonation becomes a hot topic in the development of aviation logistics. This paper presents the concepts of aviation logistics and low-carbon as well as the carbon emissions. The strategies of low-carbon development in the air transportation， infrastructure， land transportation and information system are discussed. The low-carbonation of aviation logistics has to go through all the processes in the chain by means of multi-cooperation， and it has a long way to go.

Key words： aviation logistics； low-carbon； energy conservation and emission reduction； strategies

0 引 言

氣候變化成為全球關(guān)注的緊迫性問題，節(jié)能減排和可持續(xù)發(fā)展是國際社會的共同責(zé)任。物流是當(dāng)今一種重要的經(jīng)濟(jì)活動，即是能源消耗大戶，又是碳排放大戶。航空物流作為現(xiàn)代物流的五個子系統(tǒng)之一，與水路、公路、鐵路和管道運(yùn)輸共同構(gòu)成整個現(xiàn)代物流系統(tǒng)。在這五種交通運(yùn)輸方式中，航空運(yùn)輸?shù)膯挝荒芎淖罡遊1]，而且由于航空運(yùn)輸活動向大氣排放的二氧化碳、硫化物、氮氧化物、煤煙顆粒等有害物質(zhì)位于平流層高空，此高度的排放更難以被植物吸收，并且由于航空運(yùn)輸跨空間大的特性，使得航空排放比其他運(yùn)輸方式的排放對氣候變化造成的影響更大，也更加直接[2]。因此，航空物流的低碳化發(fā)展成為全球焦點(diǎn)，對行業(yè)競爭力的提升、可持續(xù)發(fā)展的實現(xiàn)具有重要的意義。本文從航空物流服務(wù)鏈出發(fā)，有針對性地探討航空物流各個環(huán)節(jié)的低碳化發(fā)展措施。

1 航空物流與低碳理念

航空物流是指以航空運(yùn)輸為主要運(yùn)輸形式，借助現(xiàn)代信息技術(shù)，連接供給主體和需求主體，使物品從起點(diǎn)至終點(diǎn)及相關(guān)信息有效流動的全過程，可以概括為空中運(yùn)輸、地面設(shè)施（航空物流中心和機(jī)場等）、地面承運(yùn)和信息系統(tǒng)四大模塊構(gòu)成的完整服務(wù)鏈，如圖1所示。航空物流具有其他運(yùn)輸方式不可比擬的運(yùn)輸速度、廣度、安全和高效，同時又可以分區(qū)域制定統(tǒng)一費(fèi)率；另外，航空物流還具有隨時間和季節(jié)波動性較大、運(yùn)輸單向性、流程復(fù)雜等特點(diǎn)。目前，航空運(yùn)輸量正迅速增長，2005

～2025年世界運(yùn)輸預(yù)計年均增長4.6%（以實際旅客公里計），國內(nèi)運(yùn)輸有望年均增長3.4%，而國際運(yùn)輸有望年均增長5.3%[3]。根據(jù)國際民航組織最新發(fā)布的數(shù)據(jù)，2015年4月，全球航空運(yùn)輸收入旅客公里比2014年4月增長5.9%，全球貨運(yùn)業(yè)務(wù)增長同比增長3.3%，全球航空運(yùn)輸可用座公里同比增長了6.1%，全球航空運(yùn)輸載運(yùn)率達(dá)到79.4%，同比增長0.5%[4]。航空業(yè)快速發(fā)展的同時，自身存在的排放、污染等環(huán)境問題日益顯現(xiàn)，不僅增加航空運(yùn)輸業(yè)的外部成本，而且對社會的可持續(xù)發(fā)展產(chǎn)生較大的負(fù)面影響。航空物流示意圖如圖1所示。

隨著世界經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人口的劇增，二氧化碳排放量越來越大，氣候和環(huán)境問題越來越嚴(yán)重，引起全世界的高度關(guān)注。1990年第45屆聯(lián)合國大會決定制定《聯(lián)合國氣候變化框架公約》，1997年在日本京都通過了人類歷史上首次有法律約束力的溫室氣體減排的國際公約——《京都議定書》，2007年在印尼通過了“巴厘島路線圖”，2009年在哥本哈根舉行的第十五屆聯(lián)合國氣候變化大會推動了更多國家領(lǐng)導(dǎo)人、高層政府官員更加認(rèn)真看待和解決氣候變化問題，制定了《哥本哈根協(xié)議》，最近2014年12月利馬氣候大會達(dá)成了《利馬氣候行動號令》（Lima Call for Climate Action），這些無不反映了國際社會對氣候問題的重視。隨著國際會議的深入，節(jié)能減排和低碳也進(jìn)入了高速發(fā)展時期。低碳，指較低（更低）的溫室氣體（二氧化碳為主）排放。如今，圍繞“低碳”已經(jīng)形成了一系列低碳概念，并演變?yōu)榈吞及l(fā)展的科學(xué)體系，以低能耗、低污染、低排放為目標(biāo)，以能源技術(shù)及節(jié)能減排技術(shù)為核心，以保護(hù)自然資源和環(huán)境為出發(fā)點(diǎn)，不斷優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和進(jìn)行制度創(chuàng)新，以實現(xiàn)健康可持續(xù)性發(fā)展的道路。

按照政府間氣候變化專門委員會（IPCC）在2007發(fā)布的第四次評估報告（AR4），航空運(yùn)輸CO2排放占全球CO2排放的2%，如果考慮到其他相關(guān)飛機(jī)引擎排放，如凝結(jié)尾、卷云等，其排放占由人類活動引起的溫室效應(yīng)的3%。但是，全球航空運(yùn)輸將有4%～5%的年增長，預(yù)示著未來全球航空排放將繼續(xù)增加，到2050年，航空運(yùn)輸業(yè)的排放將占總溫室氣體排放的5%[5]。由于航空運(yùn)輸?shù)目鐕缧约案呖諝饬鞯倪\(yùn)動，航空高空排放不局限于一國空域之內(nèi)，產(chǎn)生全球性影響。歐盟在2008年7月把航空業(yè)納入歐盟碳排放交易體系（ETS），并于2009 年8月，公布了一份包含2 000多家航空公司的名單，這些航空公司在2012年起都被納入歐盟的排放交易體系，如果排放超限，將征收碳排放稅。盡管此計劃引起很多爭議，但是反映出航空運(yùn)輸?shù)陌l(fā)展趨勢——低碳化。而全球變暖令飛機(jī)起飛更加困難，為飛機(jī)負(fù)載帶來更加嚴(yán)格的限制。較高的氣溫會使空氣密度變小，因而降低機(jī)翼的升力，由于較重的飛機(jī)更難提速，在較熱的天氣條件下需要更長的跑道才能達(dá)到起飛所需的最低速度。但是如果跑道不夠長，飛機(jī)就需要減少載重量[6]。所以，航空運(yùn)輸與氣候變化是相互聯(lián)系、相互影響的，航空運(yùn)輸?shù)臏p排尤為重要。航空物流不僅僅包括航空運(yùn)輸，還包括承接地面運(yùn)輸及地面設(shè)施，航空物流的減排降耗是當(dāng)務(wù)之急。

2 航空物流的低碳化策略

面對越來越高的“減排呼聲”，2009 年，國際航空運(yùn)輸協(xié)會（IATA）提出了三大目標(biāo)：到2020年，每年燃油效率提高1.5%；從2020年起，排放實現(xiàn)零增長；到2050年，碳的凈排放量比2005年減少50%，并提出了四大支柱策略：（1）新技術(shù)（更有效的飛機(jī)構(gòu)架、引擎和設(shè)備，可持續(xù)性的生物燃料，新能源）；（2）高效的運(yùn)營（高效率的駕駛和輕的重量）；（3）有效的基礎(chǔ)設(shè)施（改善航線、空中交通管理和機(jī)場程序）；（4）積極的經(jīng)濟(jì)手段（碳補(bǔ)償，全球排放貿(mào)易）[5]，如圖2所示，在這四大策略中，每一項都不是獨(dú)立的，而是相輔相成的，新技術(shù)是實現(xiàn)減排目標(biāo)的關(guān)鍵因素。

航空物流的低碳化發(fā)展不僅僅是空中運(yùn)輸?shù)臏p排，還包含地面設(shè)施、地面承運(yùn)和信息系統(tǒng)的減排，必須從完整的服務(wù)鏈考慮，結(jié)合國際航空運(yùn)輸協(xié)會提出的四大支柱策略，逐一分析其低碳化措施。

2.1 空中運(yùn)輸?shù)牡吞蓟?/p>

空中運(yùn)輸是航空物流最主要的部分，也是節(jié)能減排的重中之重。從20世紀(jì)70 年代以來，盡管由于飛機(jī)和引擎技術(shù)的不斷提高，飛機(jī)發(fā)動機(jī)的燃燒效率已經(jīng)提高了70%，但是相對航空業(yè)的快速發(fā)展，這種進(jìn)步所帶來的低碳成效仍顯得捉襟見肘。各航空企業(yè)不斷尋求節(jié)油技術(shù)和降低碳排放的手段，例如：新型燃料、引擎、機(jī)身設(shè)計等等。

目前，航空燃料主要是航空煤油和航空汽油，也是航空碳排放的一個重要來源。在減排壓力之下，航空公司開始嘗試使用可替代燃料（合成燃料和生物燃料）和新能源。早在20世紀(jì)20年代德國科學(xué)家發(fā)明了“費(fèi)托工藝”（Fischer-Tropsch）來人工合成燃料。新型的航空合成燃料是由標(biāo)準(zhǔn)航空燃油和其他燃料，如天然氣等混合而成，其優(yōu)勢表現(xiàn)為：能夠降低50%左右的CO2排放量；實現(xiàn)了動力燃料來源的多元化；提高航空燃油的性能指標(biāo)；單位價格比標(biāo)準(zhǔn)航空燃油低；它能夠直接使用原來燃料系統(tǒng)，具有很好的通用性。另一可替代燃料是生物燃料，泛指由生物質(zhì)組成或萃取的固體、液體或氣體燃料，可以替代由石油制取的汽油和柴油，是可再生能源開發(fā)利用的重要方向。生物燃料原料來源主要分為幾類：（1）是大豆和油菜籽等油料作物；（2）油棕、黃連木、麻風(fēng)樹等油料林木果實；（3）工程微藻等油料水生植物；（4）動物油脂、廢餐飲油等為原料[2]。生物燃油的使用可以降低CO2排放量高達(dá)90%，但是生物燃油也面臨一些重要問題：成本昂貴，約為傳統(tǒng)航空燃油的3～4倍；需要大面積種植能源作物，與糧爭地、與人爭地，可能影響到糧食安全問題等。盡管合成燃料和生物燃料能夠顯著地減少航空運(yùn)輸?shù)奶寂欧?，更小排放或無排放的新能源飛機(jī)也吸引了許多研究，如燃料電池飛機(jī)、太陽能飛機(jī)、核電飛機(jī)等，受制于技術(shù)、成本和安全問題，新能源飛機(jī)有待于進(jìn)一步研究和推廣。

發(fā)動機(jī)是飛機(jī)的核心，決定著飛機(jī)的經(jīng)濟(jì)性，它的排放問題與其安全性、經(jīng)濟(jì)性、可靠性和維修性同等重要。航空發(fā)動機(jī)的排放主要與燃燒室的結(jié)構(gòu)設(shè)計和工作狀態(tài)有關(guān)。降低航空發(fā)動機(jī)排放量最實用的方法，是通過改進(jìn)燃燒室部件，將燃燒室中的燃油與空氣的比例以及燃燒溫度控制在合理的范圍之內(nèi)。控制發(fā)動機(jī)排放的方法有：（1）在常規(guī)燃燒室采用污染排放控制，例如：調(diào)整滯留時間和溫度、改變回流方式、調(diào)整主燃區(qū)當(dāng)量比、運(yùn)用準(zhǔn)分級富油燃燒—猝熄—貧油燃燒（RQL）燃燒室技術(shù)等；（2）采用非常規(guī)燃燒室進(jìn)行污染排放控制，如分級燃燒、貧油低NOx 技術(shù)[7]。另外，對發(fā)動機(jī)部件進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計和使用輕質(zhì)先進(jìn)的材料，合理簡化和減重，及時清理發(fā)動機(jī)積碳等，亦可有效提高發(fā)動機(jī)的效率。利用多斜孔氣膜冷卻、浮動壁、多孔層板、陶瓷基復(fù)合材料等高效冷卻技術(shù)，能夠大大減小冷卻空氣量，且能夠使燃燒室出口溫度較均勻也能達(dá)到一定的降低排放效果[8]。

保持機(jī)體氣動外形完好，提高機(jī)身清潔度和光滑度，很大程度上可以降低機(jī)身的摩擦阻力進(jìn)而降低油耗實現(xiàn)減排。在構(gòu)造設(shè)計方面，可通過加裝翼梢小翼來降低飛行中的空氣阻力，可以減少燃油3%～6%。另外，可通過精確計量乘客行李貨物重量，合理配餐、配水，配置合理重量的后勤設(shè)備、客艙座椅等來減輕不必要的重量而節(jié)約燃油減少排放。飛行員的駕駛技術(shù)和操作技巧，對飛機(jī)耗油有一定的影響，通過針對性的節(jié)油技術(shù)培訓(xùn)、制定標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)行程序、增強(qiáng)飛行員的節(jié)油意識、有效地組織管理等手段，可提高飛行員的節(jié)油水平。然而，更換效率更高的飛機(jī)仍然是最有效地降低碳排放和成本的手段，例如波音787油耗比一般機(jī)型少15%～20%，顯著地減少了排放。

2.2 地面設(shè)施的低碳化

地面設(shè)施主要包括機(jī)場和航空物流中心。機(jī)場方面的節(jié)能減排可分為七個方面[9]，如圖3所示。

航空物流中心實現(xiàn)了航空物流服務(wù)的空間與時間節(jié)點(diǎn)的功能，其減排的重點(diǎn)在于科學(xué)選址與合理布局?？茖W(xué)的選址有利于減排降耗和節(jié)約運(yùn)輸成本，過于密集會增加能耗和碳排放，而過于松散則會降低運(yùn)輸效率，增加空載率；合理的布局，可實現(xiàn)物流中心利用率和作業(yè)效率的最大化，從而降低能耗和碳排放。其次，物流中心作業(yè)的低碳化，如控制物流中心設(shè)施設(shè)備的能耗，合理使用叉車、輸送機(jī)、冷凍冷藏庫房、辦公設(shè)備、照明設(shè)備等；防止過度包裝，做好包裝材料回收、加工和再制造工作；減少原料加工、廢棄物處理過程中的能源、材料消耗以及污染物排放，做好廢棄物的回收利用；普及電子訂單，減少紙張浪費(fèi)和提高運(yùn)輸效率。最后，航空物流中心各種作業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新、引進(jìn)和改造，也有利于降低能源消耗、環(huán)境污染和碳排放。

2.3 地面承運(yùn)的低碳化

地面運(yùn)輸是連接空中運(yùn)輸、地面設(shè)施及客戶的紐帶，很大程度上決定了航空物流速度快、時效性強(qiáng)的服務(wù)質(zhì)量。在發(fā)展機(jī)場物流設(shè)施低碳化的同時，也要注意地面承運(yùn)的節(jié)能減排。（1）發(fā)展多式聯(lián)運(yùn)：多式聯(lián)運(yùn)是指以空運(yùn)為銜接，發(fā)揮其他運(yùn)輸方式的優(yōu)勢，與其他運(yùn)輸方式結(jié)合。與單一的空運(yùn)相比，多式聯(lián)運(yùn)可節(jié)約20%～50%的成本，可以最多降低89%的碳排放[10]。（2）發(fā)展共同配送：共同配送指多個客戶聯(lián)合起來由第三方物流服務(wù)公司來提供配送服務(wù)，可以減少運(yùn)輸量，消除重復(fù)運(yùn)輸，減少空載率，從而減少能源消耗和對環(huán)境的污染。（3）發(fā)展先進(jìn)的運(yùn)輸方式，例如甩掛運(yùn)輸、滾裝運(yùn)輸、集裝箱運(yùn)輸?shù)?，減少車輛空駛和無效運(yùn)輸，促進(jìn)節(jié)能減排。（4）發(fā)展新能源運(yùn)輸，盡管在短時間內(nèi)混合動力、電動和燃料電池汽車等新能源汽車尚不能成為主流，但其代表了產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)性變革和運(yùn)輸減排的方向。

2.4 信息系統(tǒng)的低碳化

現(xiàn)代航空物流是以信息技術(shù)為支撐的物流，建設(shè)航空物流信息系統(tǒng)，進(jìn)行航空物流信息整合，使各類信息能夠快速、準(zhǔn)確地傳遞到航空物流的相關(guān)主體，對航空物流體系具有重要意義，也是實現(xiàn)航空物流的低碳化發(fā)展的重要手段。首先，空管部門應(yīng)優(yōu)化空域和航路航線結(jié)構(gòu)，推行航空新技術(shù)應(yīng)用，完善通信、導(dǎo)航、監(jiān)視等系統(tǒng)，通過加強(qiáng)空管氣象服務(wù)的建設(shè)，提高氣象情報的準(zhǔn)確性、及時性，為航班選擇最佳的進(jìn)離港方案、制定科學(xué)經(jīng)濟(jì)的飛行計劃、選擇合理的繞飛航線、合理安排載貨量和載油量等提供依據(jù)，使飛機(jī)減少空中和地面運(yùn)行的能耗。其次，按照航空物流各個環(huán)節(jié)的功能要求，充分利用互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等現(xiàn)代科技手段和綜合應(yīng)用條形碼、EDI、射頻識別（RFID）、全球定位系統(tǒng)（GPS）、地理信息系統(tǒng)（GIS）以及專業(yè)軟件等先進(jìn)物流信息技術(shù)，實現(xiàn)空中運(yùn)輸，航空物流中心和機(jī)場操作以及地面運(yùn)輸?shù)挠媱?、?zhí)行與控制高效節(jié)能，降低碳排放。

數(shù)據(jù)中心是航空物流信息化建設(shè)的重要支撐，隨著信息技術(shù)的高速發(fā)展，使數(shù)據(jù)中心的規(guī)模和能耗越來越大。數(shù)據(jù)中心能耗主要來自于網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，空調(diào)系統(tǒng)和供配電系統(tǒng)[11]。提高數(shù)據(jù)中心的節(jié)能效果，從系統(tǒng)設(shè)備和管理的兩個方面實現(xiàn)，兩者缺一不可。系統(tǒng)設(shè)備要合理設(shè)計和選型，例如選擇低功耗處理器和服務(wù)器、高效的空調(diào)系統(tǒng)、節(jié)能的供配電和照明系統(tǒng)；管理方面要提高網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的利用率，節(jié)省網(wǎng)絡(luò)設(shè)備運(yùn)行數(shù)量，空調(diào)智能化控制，配置蓄冷系統(tǒng)，使用智能配電系統(tǒng)，與數(shù)據(jù)中心電負(fù)荷相匹配，進(jìn)行精細(xì)化運(yùn)營管理，減低能耗，達(dá)到減排目的。

除以上直接手段以外，也可通過碳抵消、碳稅費(fèi)收取等間接經(jīng)濟(jì)措施和市場調(diào)節(jié)來影響成本來實現(xiàn)間接減排。無論是直接手段還是間接手段，都必須統(tǒng)籌規(guī)劃，協(xié)同發(fā)展，不能厚此薄彼。航空物流的低碳化發(fā)展任重而道遠(yuǎn)。首先，航空物流的碳排放需要全球共同治理，各國政治經(jīng)濟(jì)發(fā)展不平衡，這就導(dǎo)致了一些國際標(biāo)準(zhǔn)、條例和建議措施很難達(dá)成一致；其次，航空物流具有高風(fēng)險，特別是空中運(yùn)輸，必須把安全放在首位，一些先進(jìn)的技術(shù)往往蘊(yùn)含著潛在的風(fēng)險，很難短時間、大范圍使用。最后，航空物流是一種經(jīng)濟(jì)活動，企業(yè)要追求利益最大化，而新技術(shù)價格一般比較昂貴，企業(yè)在面對設(shè)備和技術(shù)革新時往往猶豫再三，權(quán)衡利弊。

3 結(jié) 論

由氣候變化所引出的航空物流排放問題已經(jīng)受到高度關(guān)注，航空物流的低碳化發(fā)展是必然之路，既是機(jī)遇又是挑戰(zhàn)。機(jī)遇是可利用低碳的大環(huán)境對航空物流進(jìn)行產(chǎn)業(yè)升級，航空物流的低碳化需要新技術(shù)、新材料和新觀念，對其又是一個巨大的挑戰(zhàn)。航空物流是一個系統(tǒng)工程，其低碳化發(fā)展必須從空中運(yùn)輸、地面設(shè)施、地面承運(yùn)和信息系統(tǒng)各環(huán)節(jié)出發(fā)，貫穿整個服務(wù)鏈，大力發(fā)展減排技術(shù)和提高節(jié)能意識。航空組織、各國政府、物流企業(yè)、全社會、研究機(jī)構(gòu)要積極參與，構(gòu)建科學(xué)機(jī)制，整合資源，才能有效推進(jìn)航空物流任重而道遠(yuǎn)的低碳發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1] 周新軍. 交通運(yùn)輸業(yè)能耗現(xiàn)狀及未來走勢分析[J]. 中外能源，2010，15（7）：9-18.

[2] 龍繼林. 低碳經(jīng)濟(jì)背景下中國發(fā)展航空運(yùn)輸新能源的戰(zhàn)略思考[J]. 經(jīng)濟(jì)研究導(dǎo)刊，2013（17）：88-90.

[3] 楊萬柳. 國際航空排放全球治理的多維進(jìn)路[D]. 長春：吉林大學(xué)（博士學(xué)位論文），2014.

[4] 國際航空組織. 國際民航組織發(fā)布全球航空運(yùn)輸統(tǒng)計月報—2015年4月[EB/OL]. （2015-08-25）[2016-03-30]. http：//www.caac.gov.cn/GJZX/201508/P020150805302981226858.pdf.2015-8-25.

[5] IATA. Technology Roadmap， 4th Edition 2013[EB/OL]. （2015-08-10）[2016-03-30]. http：//www.iata.org/whatwedo/environment/Documents/technology-roadmap-2013.pdf.2015-8-10.

[6] Puneet Kollipara. Warming world could make it harder for planes to take off[EB/OL]. （2015-08-01）[2016-03-30]. http：//news.sciencemag.org/climate/2014/11/warming-world-could-make-it-harder-planes-take.2015-8-1.

[7] 劉殿春，董玉璽，尚守堂，等. 航空發(fā)動機(jī)減排關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)[J]. 航空制造技術(shù)，2008（23）：32-37.

[8] 梁春華. 綠色民用航空發(fā)動機(jī)關(guān)鍵技術(shù)[J]. 航空科學(xué)技術(shù)，2005（6）：14-16.

[9] 孟春，陳建國. 大型樞紐機(jī)場節(jié)能減排管理研究[J]. 中國民用航空，2009（4）：31-33.

[10] 李旭東，呂建華. 低碳經(jīng)濟(jì)下航空物流企業(yè)作業(yè)立體化減排對策研究[J]. 交通企業(yè)管理，2011（11）：1-3.

[11] 廖霄，吳勁松. 淺析綠色數(shù)據(jù)中心節(jié)能建設(shè)思路[J]. 現(xiàn)代計算機(jī)（專業(yè)版），2014（34）：33-37.