[发明专利]基于LEAP模型的多情境道路交通节能减排预测方法

权利要求书

1.一种基于LEAP模型的多情境道路交通节能减排预测方法，包括下列步骤：

第一步，进行社会条件的设置，包括：GDP、人口增长率、居民收入及增长率、城市化进度以及排放因子，利用相关性函数描述上述社会条件的设置与机动车销售量之间的关系，以得到一个贴近真实数据的机动车增长速率；选用居民收入因素作为首要相关条件，利用下式计算第t年的机动车销售量：

其中，Sales(t-1)为第t-1年的机动车销售量，Income(t)为第t年的人均收入，Income(t-1)为第t-1年的人均收入，elasticity₁为人均收入与机动车销售量的相关系数；Population(t)为第t年的人口，Population(t-1)为第t-1年的人口，elasticity₂为人口与机动车销售量的相关系数；

第二步，搭建能源需求模型，能源需求模型结构分有四层分支，设进行预测的第一年为基准年，包括：

(1)第一层分支为货运与客运，需要的参数为基准年的机动车总保有量与销售量；

(2)第二层分支为车辆尺寸分支，根据车长和车重对车辆进行划分，这一层分支中需要的参数是各种尺寸车辆的存量以及销售的比重；

(3)第三层分支为车辆类型分支，将机动车的车辆按照类型进行划分，划分为内燃机车辆、混合能源车辆以及新能源车辆，需要的参数为各种类型车辆的存量以及销售的比重；

(4)第四层分支为燃料类型分支，是第三层分支的进一步细分，在内燃机车辆下分为汽油和柴油分支，在混合能源车辆下包括汽油电力混合分支，在新能源车辆下分为电力、压缩天然气CNG、液化天然气LNG三类分支，在这层分支中，需要得到使用各类燃料的机动车的存量和销售比重，除此以外还需要添加车辆一年行驶的里程数和能耗因子；

(5)根据上述的四层分支，统计车型种类；

第三步，设定生命周期曲线

机动车保有总量相关的两个曲线：现存车辆年代分布和私家车幸存概况，这两个曲线分别描述现有车辆库存的年代分布以及车辆每年幸存与报废的情况，利用这两个曲线以及各类型车辆的存量以及销售量计算得到未来每一年车辆数目的情况；此外，还需要添加污染物排放的劣化系数曲线，根据机动车车龄，对各种燃料类型的车辆的排放曲线不同，逐一设定；

机动车存有量的计算方法如下：

Stock_i,t,v＝Sales_i,v·Survival_i,t-v

式中，V为车型为i的车辆的最大使用年限，Stock_i,t,v是车龄为v的i类型的机动车在第t年的存有量，Sales_i,v为车型为i车龄为v的机动车在第t年的增量，Survival_i,t-v为车型为i车龄为v的车辆在第t年的存活率；Stock_i,t车型为i的机动车在第t年的总存量；

第四步，采用基于车重的机动车能耗因子模型进行各车型的能耗因子的计算，能耗因子的计算，以轻型客车的能耗因子为基础，以重量为参数计算不同车型的能耗因子，进行曲线拟合，得到下式：

式中，FF_i,u为第i种车型的平均行程速度为u的能耗因子，Weight_i为第i种车型的平均整备质量；FF_s,u为轻型客车在平均行程速度为u的能耗因子；

第五步，进行各类能源排放因子的设置，计算排放量，方法如下：

考虑温室气体包括CO₂，碳排放与燃料发热率、碳含量和氧化率相关，采用基于能源的排放计算方法：

CE_i,t,v＝EC_i,t,v×EF_i,v×ED_i,t-v

式中，CE_i,t,v为第t年车型为i车龄为v的机动车的总二氧化碳排放量，EC_i,t,v为第t年车型为i车龄为v的机动车的能耗量，EF_i,v为车型为i车龄为v的机动车的污染物排放因子，ED_i,t-v为车型为i车龄为v的机动车的排放劣化系数；

第t年车型为i车龄为v的机动车的能耗量EC_i,t,v的计算方法：

EC_i,t,v＝Stock_i,t,v×M_i,t,v×FF_i,u

式中，M_i,t,v为第t年车型为i车龄为v的机动车的里程数；FF_i,u为车型为i平均行程速度为u的机动车的能耗因子；

总的二氧化碳排放量的计算方法：

大气污染物的排放采用基于里程的排放计算方法，为下式基于里程的排放计算公式；其中，

PE_i,t,v＝Stock_i,t,v×M_i,t,v×EF_i,v×ED_i,t-v

式中，PE_i,t,v为第t年车型为i车龄为v的机动车的污染物排放量；

第六步，设置情境：考虑到需要比较不同的情境下节能减排的潜力，所以需要进行多情境对比以得出结论；第一类是新能源情境，在目标年份内增加新能源车辆的比例；第二类是技术进步情境，在未来年份逐步减少各类污染物的排放因子与降低各类机动车的能耗因子；第三类是公共交通情境，减少机动车的平均里程；最后是混合情境，将上述新能源情境，技术进步情境和公共交通情境并行考虑；

第七步，对于某一类情景，计算此类情境节能减排贡献度η：

式中，B为基准情境下的能耗与排放量，P为某类情境下的能耗与排放量。