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摘要：日本国土交通省设立的“加速铁路领域碳中和的研讨会”近期发布了一份对铁路部门脱碳的各项措施和目标值等进行了总结的中期报告，提出了“2H3T”措施，并设定了“在2030年代”将铁路领域的CO2排放量相比2013年实际减少46%（约540万吨）的新目标。

关键词：铁路脱碳、碳中和、脱碳措施、中期目标、可再生能源

日本国土交通省设立的“加速铁路领域碳中和的研讨会”近期发布了一份对铁路部门脱碳的各项措施和目标值等进行了总结的中期报告。

铁路是一种对环境影响较小的交通工具，载客时其单位运输量的CO₂排放量是私家车的1/8，载货时，是商用货车的1/13。

图1.单位运输量的CO₂排放量(乘客、货物）来源：铁路领域碳中和研讨会

日本铁路客运量全球靠前的同时，出行方式中的所占份额也高于其他国家，因而铁路领域的CO₂排放量较大，约为1000万吨，约占全国总量的1%。

为此，国土交通省铁道局设立了“加速铁路领域碳中和的研讨会”，致力于研究铁路业务本身的脱碳以及通过铁路的脱碳。

表1.各国家的客运量份额（2019财年，以人公里计算）来源：铁路领域碳中和研讨会

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实现铁路车辆节能的措施

铁路领域的耗电量为215亿kWh，大约消耗了日本总电力的2%。因此，到目前为止，人们一直在通过减轻车辆重量和使用LED来推动高效车辆的引入。

此外，通过引入VVVF逆变器控制，可节省大约75%的能源，在约39,000辆客运车辆（不包括新干线和特快列车）中，约4,800辆（约12%）使用了最先进的SiC半导体（截至2022财年末）。

表2.通过VVVF逆变器控制的节能效果来源：铁路领域碳中和研讨会

对于新干线车辆，也将通过引入新型车辆等方式大幅减少耗电，最新的N700S列车在以220km/h的“0系”列车的最高速度行驶时，其耗电已经降低到“0系”列车的一半以下。

图2.东海道新干线各车型耗电量比较来源：JR东海

此外，将列车减速时电动机作为发电机运行（再生制动器）而产生的电力（再生电力）返回架空线路，用它来加速前后附近的其他列车也很常见。因此，可以有效地利用传统列车制动过程中作为热能浪费掉的能量，从而达到节能和电力调峰的效果。

然而，如果前后附近没有其他列车加速，则无法使用再生电力，因此，可以通过将上行线和下行线集中（向列车供电）或引入蓄电池来有效地利用再生电力。

图3.再生电力利用图来源：铁路领域碳中和研讨会

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如何实现“非电气化铁路”的脱碳

虽说铁路是电气化率高的交通工具，但电气化率因地区而异，日本全国电气化率保持在67%左右。在非电气化区间，通常运行使用化石燃料的柴油车。

非电气化区间的脱碳具有如下方法。

1.蓄电池铁路车辆

JR九州于2016年引入了架线式蓄电池电车“DENCHA”，通过使用储存在电气化区间的电力在非电气化区间运行，不需要化石燃料。

2.柴油电动车（混合动力车）

虽然使用柴油燃料，但不是通过发动机驱动而是通过发动机发电式电机驱动运行，从而减少了油耗和CO₂排放量。此外，将由再生制动器产生的电力充入蓄电池中并在加速时利用。JR九州等地正在引入。

3.氢燃料电池车

JR东日本目前正在对以氢为燃料的燃料电池车“HYBARI”进行运行测试，目标是到2030财年投入实际使用。

与欧洲相比，日本铁路的线路宽度和车辆尺寸较小，储氢装置和燃料电池装置的安装也受到限制，因此确保与柴油轨道车相同的输出功率和续航里程是一个问题。还需要降低氢气成本、完善氢气基础设施以及改革《高压气体安全法》等法规。

4.替代燃料

生物质燃料或脱碳合成燃料用于柴油轨道车。降低燃料成本是一个问题。

目前，包括铁路在内的交通部门不征收全球变暖对策税（退税措施）。铁路和船舶也免征柴油交付税。运输部门可退税的石油产品包括：

[1]用于内陆运输的轻油和重油。

[2]用于一般定期客运航线业务（排除观光用途）的轻油和重油。

[3]用于铁路业务的轻油。

[4]用于国内定期航空运输业务的航空器燃料。

实施此项措施的目标是推动铁路作为环境负荷较小的大众运输工具而被广泛利用（模式转变），并考虑到铁路作为公共交通工具在支持人们日常生活方面所发挥的重要作用，但由于这项措施降低了铁路、海运和航空公司致力于燃料脱碳措施的积极性（经济利益），因此未来在引入碳排放税时需要进行一定程度的审查。

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铁路运营商扩大可再生能源发电

在大型铁路运营商中，有一些自行开展发电业务来满足电车运行所需的电力。例如，JR东日本集团使用内部发电（主要是火电和水电）来满足其年耗电量57亿kWh的约58%。JR东日本目前拥有和投资的可再生能源发电规模约为13万kW，目标是到2030年扩大到70万kW，到2050年扩大到100万kW。

此外，许多铁路运营商还在车站屋顶、站房屋顶和车辆中心内安装太阳能电池板以供自用，并通过自己的配电线路将其用于铁路运行。

根据研讨会资料，到目前为止铁路运营商安装的太阳能电池板的面积达到70公顷，假设每1kW需要10m²，则装机容量约为70MW。预计年发电量约为8000万kWh。

未来预计将在铁路线路旁的斜坡和高架结构的侧面安装太阳能发电。对于这些承重较小的地方，有机会使用下一代太阳能电池——钙钛矿太阳能电池来发电。

假设在线路沿线安装平均宽度为1米的钙钛矿太阳能电池，预计安装面积将达到2800公顷，年发电量为20亿kWh。

此外，铁路运营商还拥有为保护铁路设施免受强风和泥石流等影响而种植的“铁路森林”，其总面积达1.6万公顷。

据测算，若所有的铁路森林区都安装标准风力发电设施，则年发电量可达30亿kWh。研讨会资料中没有记载装机容量，但假设设备利用率为25%，反过来计算的话，装机容量为137万kW。

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进一步利用铁路资产

如上所述，除了利用站房、车辆基地和线路用地等铁路运营商所拥有的资产安装可再生能源发电设备外，还将通过在铁路变电站、高架下等安装大型蓄电池，增强该地区的发展韧性。

静冈铁路公布了一项通过利用铁路架空电线将铁路沿线地区发电产生的可再生能源电力输送到需求地区，以提高沿线的防灾能力的构想。

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实现铁路脱碳措施的方向性

在“加速铁路领域碳中和研讨会”的2022财年中期总结报告中，针对铁路脱碳措施的方向性，提出了以下三种类型：

1.地产地消型（区域内的铁路·区域协作）

•铁路：未利用空间的可再生能源发电·输电、储能、车站大楼利用

•地区：未利用土地、FIT（固定价格收购制度）到期后可再生能源发电、储能、公共设施、医院、灾害时利用

2.产地直送型（广域铁路·能源产业合作）

•铁路：未利用空间输电、通过蓄电池电力运输、未利用空间氢气管道、氢货运、氢气供应基地（综合加氢站）

•能源：加强区域互联互通、大规模可再生能源发电、绿色氢能供应链建设

3.新电车型（地方线路的演变）

•技术开发：燃料电池铁路车辆（中长期）、电源车（短期）

•其他：技术标准、国际标准、法规审查、国际推广

按措施的角度将这些构成要素进行分类，将其整理为“2H3T”。

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铁路领域的脱碳目标

在“加快铁路领域碳中和的研讨会”的2022财年中期总结报告中，考虑到日本全国存在一些难以实现脱碳的领域，有人指出了铁路领域不能只追求到2050年实现碳中和的"平均水平"，还需要努力实现将CO₂减排100%以上的目标。

另外，提出了如下两个目标值示例：

1）到2030年：车站CO₂排放量实际减少150%（350万吨）（与2019财年相比）

2）到2050年：铁路CO₂排放量实际减少100%以上（1000万吨+α）（与2019财年相比）

2050年目标的具体值旨在于2022财年内确定，但这一目标至今仍未公开。

在研讨会的第6次会议上，提出了一个新的目标，即“在2030年代”将铁路领域的CO₂排放量（2013财年为1,717万吨）实际减少46%（约540万吨）；而日本的国家目标是到“2030财年”减少46%（与2013财年相比），研讨会设定“2030年代”目标的原因尚不清楚。

此外，为加快和深化铁路领域及铁路相关领域的脱碳措施，日本成立了“铁路脱碳官民协作平台"，以供铁路运营商和相关企业共享各自的信息。关于知识共享以促进行业耦合等，以及与标准相关的问题，该平台计划深入讨论审查和标准化的方向性。

铁路状况因地区和线路不同存在较大差异，运营商的经营环境也存在较大差异。因此，需要重新认识铁路作为低碳运输模式的价值的同时，根据经营规模制定相应的措施。

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日本国土交通省发布铁路部门碳中和的中期报告