Luận án tiến sĩ kỹ thuật môi trường đánh giá mức tiêu thụ năng lượng và phát thải từ hoạt động dịch vụ vận tải đường bộ của việt nam

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI *** PHẠM THỊ HUẾ ĐÁNH GIÁ MỨC TIÊU THỤ NĂNG LƯỢNG VÀ PHÁT THẢI TỪ HOẠT ĐỘNG DỊCH VỤ VẬN TẢI ĐƯỜNG BỘ CỦA VIỆT NAM LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT MÔI TR[.]

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

-*** -

PHẠM THỊ HUẾ

ĐÁNH GIÁ MỨC TIÊU THỤ NĂNG LƯỢNG

VÀ PHÁT THẢI TỪ HOẠT ĐỘNG DỊCH VỤ VẬN TẢI

ĐƯỜNG BỘ CỦA VIỆT NAM

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG

Hà Nội - 2021

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

-*** -

PHẠM THỊ HUẾ

ĐÁNH GIÁ MỨC TIÊU THỤ NĂNG LƯỢNG

VÀ PHÁT THẢI TỪ HOẠT ĐỘNG DỊCH VỤ VẬN TẢI

ĐƯỜNG BỘ CỦA VIỆT NAM

Ngành: Kỹ thuật môi trường

Mã số: 9520320

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC

1 PGS.TS NGUYỄN THỊ ÁNH TUYẾT

2 GS.TS HOÀNG XUÂN CƠ

Hà Nội - 2021

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là đề tài nghiên cứu của tôi dưới sự hướng dẫn của PGS.TS Nguyễn Thị Ánh Tuyết và GS.TS Hoàng Xuân Cơ Các số liệu, kết quả nêu trong luận án này là trung thực và chưa từng được ai công bố trong các công trình nào khác

Hà Nội, ngày … tháng … năm 2021

T/M TẬP THỂ GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

PGS.TS Nguyễn Thị Ánh Tuyết

Nghiên cứu sinh

Phạm Thị Huế

LỜI CẢM ƠN

Tôi xin bày tỏ lời cảm ơn đặc biệt đến PGS.TS Nguyễn Thị Ánh Tuyết, người

đã hướng dẫn tận tình, chu đáo về chuyên môn, phương pháp và kỹ năng nghiên cứu

để giúp tôi hoàn thành được luận án

Tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến GS.TS Hoàng Xuân Cơ, người đã luôn động viên, khích lệ và đóng góp những ý kiến quý báu trong quá trình tôi thực hiện luận án

Tôi xin chân thành cảm ơn các cán bộ của Tổng cục Thống kê – Bộ Kế hoạch

và Đầu tư đã hợp tác và hỗ trợ tôi trong quá trình sử dụng số liệu bảng cân đối liên ngành Input-Output (IO) của Việt Nam

Tôi xin chân thành cảm ơn Ban lãnh đạo và giảng viên Trường Đại học Công nghệ Giao thông vận tải đã tạo điều kiện cho tôi để được tham gia chương trình đào tạo này

Tôi xin chân thành cảm ơn đến các thầy cô của Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường, Bộ phận đào tạo sau Đại học của Phòng Đào tạo - Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội đã luôn tạo điều kiện, quan tâm và có nhiều đóng góp quý báu trong suốt quá tôi thực hiện luận án

Cuối cùng, tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới gia đình, đã luôn động viên, đồng hành và tạo mọi điều kiện trong suốt thời gian tôi thực hiện nghiên cứu này Cảm ơn bạn bè và những người đồng nghiệp luôn động viên trong quá trình tôi thực hiện luận án

Hà Nội, ngày … tháng … năm 2021

Phạm Thị Huế

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN

LỜI CẢM ƠN

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT iv

DANH MỤC CÁC BẢNG vi

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ vii

MỞ ĐẦU 1

Chương 1 TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 8

1.1 Tổng quan về các hoạt động giao thông vận tải đường bộ của Việt Nam 8

1.1.1 Tình hình hoạt động giao thông vận tải đường bộ của Việt Nam 8

1.1.2 Nhu cầu, số lượng phương tiện và chất lượng dịch vụ vận tải đường bộ của Việt Nam 9

1.1.3 Đặc điểm cơ sở hạ tầng của Việt nam 13

1.1.4 Mối quan hệ giữa hoạt động giao thông vận tải với tăng trưởng kinh tế, dân số và các ngành kinh tế khác tại Việt Nam 14

1.2 Tình hình sử dụng nhiên liệu đối với hoạt động dịch vụ vận tải đường bộ của Việt Nam 17

1.2.1 Các loại nhiên liệu sử dụng trong hoạt động dịch vụ vận tải đường bộ 17 1.2.2 Mức tiêu hao nhiên liệu của các phương tiện vận tải đường bộ 18

1.3 Tình hình phát thải khí từ hoạt động giao thông vận tải đường bộ của Việt Nam 21

1.3.1 Một số yếu tố ảnh hưởng đến mức phát thải khí của các phương tiện vận tải đường bộ 21

1.3.2 Tiêu chuẩn khí thải đối với các phương tiện vận tải đường bộ 24

1.3.3 Hiện trạng sử dụng năng lượng và phát thải khí từ hoạt động vận tải đường bộ 25

1.3.4 Ảnh hưởng khí thải từ hoạt động giao thông vận tải đường bộ đến sức khỏe con người 28

1.4 Hiện trạng chính sách, chiến lược giảm phát thải liên quan đến hoạt động giao thông vận tải tại Việt Nam 30

1.5 Tình hình nghiên cứu liên quan đến luận án trên thế giới và tại Việt Nam 32

1.5.1 Trên thế giới 32

1.5.2 Tại Việt Nam 35

1.6 Một số mô hình, công cụ sử dụng trong ước tính, đánh giá và dự báo mức tiêu hao năng lượng và phát thải khí 38

1.6.1 Một số mô hình và công cụ 38

1.6.2 Đánh giá chung về mô hình và công cụ 43

1.7 Định hướng phát triển của nghiên cứu 43

Chương 2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 46

2.1 Phương pháp thu thập, xử lý, thống kê và tổng hợp tài liệu 46

2.2 Bảng Input-Output 46

2.2.1 Cơ sở của bảng IO 46

2.2.2 Khai thác bảng IO 49

2.2.3 Bảng IO của Việt Nam 52

2.2.4 Cập nhật bảng IO 54

2.3 Kỹ thuật LMDI 56

2.3.1 Kỹ thuật LMDI 56

2.3.2 Ứng dụng của kỹ thuật LMDI 57

2.4 Thiết lập và phân tích kịch bản dự báo sử dụng năng lượng và phát thải khí 59

2.4.1 Khái quát và phương pháp thiết lập kịch bản 59

2.4.2 Cơ sở khoa học trong ước tính năng lượng và phát thải 62

2.4.3 Thiết lập kịch bản mô phỏng 63

2.4.4 Lựa chọn các thông số đầu vào cho kịch bản 67

2.4.5 Phân tích độ nhạy 73

2.5 Lựa chọn hệ số phát thải 74

2.5.1 Một số đặc điểm lựa chọn hệ số phát thải 74

2.5.2 Lựa chọn hệ số phát thải 74

Chương 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 81

3.1 Kết quả phân tích xu hướng thay đổi mức tiêu thụ năng lượng 81

3.1.1 Tiêu thụ năng lượng của nền kinh tế Việt Nam và các ngành dịch vụ vận tải 81

3.1.2 Kết quả phân tích xu hướng tiêu hao năng lượng của các ngành dịch vụ vận tải 84

3.2 Kết quả phân tích xu hướng thay đổi cường độ năng lượng của dịch vụ vận tải đường bộ 87

3.2.1 Kết quả tính toán cường độ năng lượng 87

3.2.2 Phân tách sự thay đổi cường độ năng lượng 91

3.2.3 Tiêu thụ năng lượng bị ẩn (embodied energy consumption) 93

3.3 Kết quả phân tích mức phát thải khí đối với các dịch vụ vận tải đường bộ của Việt nam 94

3.3.1 Kết quả phân tích phát thải khí từ các ngành kinh tế Việt Nam và các

ngành dịch vụ vận tải 94

3.3.2 Kết quả phân tách mức phát thải CO2 từ các dịch vụ vận tải 97

3.4 Kết quả phân tích kịch bản về nhu cầu năng lượng và phát thải khí đối với hoạt động dịch vụ vận tải 102

3.4.1 Kết quả xây dựng kịch bản 102

3.4.2 Kết quả phân tích và thảo luận về năng lượng và phát thải CO2 của dịch vụ vận tải đường bộ 112

3.4.3 Kết quả phân tích độ nhạy của công cụ calculator 2050 115

3.5 Đánh giá về độ tin cậy của các mô hình sử dụng 116

3.5.1 Số liệu đầu vào sử dụng cho mô hình 116

3.5.2 Tham chiếu kết quả đầu ra 117

3.6 Đề xuất giải pháp nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng và giảm phát thải khí đối với các dịch vụ vận tải đường bộ tại Việt nam 119

3.6.1 Tình hình thực hiện giảm phát thải đối với các dịch vụ vận tải đường bộ tại Việt Nam 119

3.6.2 Bài học kinh nghiệm của một số quốc gia trên thế giới trong việc thực hiện giải pháp giảm phát thải khí 121

3.6.3 Đề xuất giải pháp giảm phát thải khí cho các dịch vụ vận tải đường bộ tại Việt Nam 122

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 127

DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA LUẬN ÁN 130

TÀI LIỆU THAM KHẢO 131 PHỤ LỤC

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

Model

Mô hình tích hợp Châu Á – Thái Bình Dương

system

Hệ thống quản lý lái xe sinh thái

Agency

Cơ quan bảo vệ môi trường

Internationale Zusammenarbeit GmbH

Tổ chức hợp tác quốc tế Đức

Climate Change

Ủy ban liên chính phủ về biến đổi khí hậu

INDC Intended Nationally

Determined Contributions

Đóng góp dự kiến do quốc gia

tự quyết định IVE International Vehicle Emission Phát thải phương tiện quốc tế

Index

Chỉ số trung vị hàm Logarith Divisia

vận tải LULUCF Land-use Change and Forestry Sử dụng đất, thay đổi sử dụng

đất và lâm nghiệp

tan

Cooperation and Development

Tổ chức hợp tác và phát triển kinh tế

OSPM Operational street pollution

model

Mô hình hoạt động ô nhiễm đường phố

Programme

Chương trình môi trường của Liên Hiệp Quốc

Error

Tổng phần trăm sai số

DANH MỤC CÁC BẢNG

Trang Bảng 1.1 Xếp hạng chất lượng hạ tầng giao thông của một số nước ở khu vực Đông

Nam Á (2017-2018) 9

Bảng 1.2 Loại phương tiện theo nhiên liệu sử dụng 9

Bảng 1.3 Tỷ trọng vận chuyển của các dịch vụ vận tải (2012-2019) 10

Bảng 1.4 Thống kê số lượng các loại phương tiện đường bộ ……… 12

Bảng 1.5 Xếp loại đường để đánh giá chất lượng……… ……… 22

Bảng 1.6 Tác hại của NO2 phụ thuộc vào nồng độ và thời gian tiếp xúc 29

Bảng 1.7 Mục tiêu chiến lược quốc gia về tăng trưởng xanh……… 31

Bảng 2.1 Cấu trúc của bảng IO……… ……… 47

Bảng 2.2 Giá thành và giá trị nhiệt lượng của các loại nhiên liệu……… 54

Bảng 2.3 Dự báo dân số và GDP của Việt Nam trong xây dựng kịch bản…… …… 69

Bảng 2.4 Các thông số đầu vào kịch bản……… ……… 72

Bảng 2.5 Phân tích độ nhạy đối với các thông số chính của các dịch vụ vận tải đường bộ trong mô hình ……….……… 74

Bảng 2.6 Hệ số phát thải của CO2 theo loại nhiên liệu 75

Bảng 2.7 Hệ số phát thải của SO2 và NOx 76

Bảng 2.8 Các thông số cho tính toán hệ số phát thải SO2……… 77

Bảng 2.9 Hệ số phát thải SO2 theo phương tiện và nhiên liệu (kg/toe)……… 77

Bảng 2.10 Hệ số phát thải NOx đối với MC (kg/toe)……… ………….…… 78

Bảng 2.11 Hệ số phát thải NOx đối với SM (kg/toe)……… 79

Bảng 2.12 Hệ số phát thải NOx đối với BU (kg/toe) ……… 79

Bảng 2.13 Hệ số phát thải NOx đối với LDV (kg/toe)……… …… 80

Bảng 2.14 Hệ số phát thải NOx đối với HDV (kg/toe) ……… 80

Bảng 3.1 Tiêu thụ năng lượng của các ngành kinh tế năm 1996 và 2000 (ktoe)… 81

Bảng 3.2 Cường độ năng lượng của các ngành kinh tế 2007-2018 (kgoe/USD) …… 88

Bảng 3.3 R và S chuẩn hóa của các ngành vận tải (2012-2018)……… 90

Bảng 3.4 Phân tách sự thay đổi cường độ năng lượng trong các ngành vận tải (2007-2018) ……… 91

Bảng 3.5 Mức phát thải khí từ các dịch vụ vận tải đường bộ……… 96

Bảng 3.6 Phân tách sự thay đổi phát thải CO2 (ktấn) bằng kỹ thuật LMDI………… 97

Bảng 3.7 Đặc điểm và hiệu quả nhiên liệu của xe tải……… ……… 101

Bảng 3.8 Sự thay đổi hiệu suất nhiên liệu theo tuổi xe tải……… ………… 101

Bảng 3.9 So sánh kết quả tính toán với nguồn đã công bố……… … 107

Bảng 3.10 Phát thải NOx từ dịch vụ vận tải hành khách và hàng hóa đường bộ……… 111

Bảng 3.11 Phát thải khí nhà kính trong các kịch bản giảm nhẹ so với BAU………… 115

Bảng 3.12 Phân tích độ nhạy đối với một số thông số chính của dịch vụ vận tải đường bộ ……… 116

Bảng 3.13 So sánh tiêu thụ năng lượng giữa các loại hình vận tải đường bộ ……… 118

Bảng 3.14 So sánh tiêu thụ năng lượng giữa các loại hình vận tải đường bộ ……… 118

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ

Trang Hình 1.1 Nhu cầu dịch vụ vận chuyển hành khách và hàng hóa của đường bộ……… 11 Hình 1.2 Nhu cầu luân chuyển hành khách và hàng hóa của đường bộ……… 11

Hình 1.4 Tốc độ tăng trưởng GDP của Việt Nam theo giá so sánh năm 2010……… 14 Hình 1.5 Đóng góp GDP từ các ngành kinh tế Việt Nam 15

Hình 1.7 Mật số dân số của một số tỉnh và thành phố lớn tại Việt Nam ………… … 16 Hình 1.8 Tỷ lệ phát thải khí trên thế giới vào năm 2010 ……… 26 Hình 1.9 Tiêu thụ năng lượng và phát thải CO2e của các ngành tại Việt Nam …… 27 Hình 1.10 Phát thải CO2 từ các phương tiện của vận tải đường bộ năm 2010……… 28 Hình 1.11 Sơ đồ nghiên cứu thực hiện luận án 45

Hình 2.3 Phương pháp thiết lập kịch bản đối với các dịch vụ vận tải đường bộ…… 65 Hình 3.1 Tiêu thụ năng lượng của 38 ngành kinh tế tại Việt Nam (2007-2018)…… 83 Hình 3.2 Thị phần tiêu thụ năng lượng của các ngành kinh tế Việt Nam (2007-2018) 84 Hình 3.3 Tiêu thụ năng lượng của các ngành dịch vụ vận tải (1996-2018) ………… 85 Hình 3.4 So sánh tiêu thụ năng lượng của dịch vụ vận tải đường bộ ……… 86 Hình 3.5 So sánh cường độ năng lượng của các dịch vụ vận tải (1996-2018) ……… 87 Hình 3.6 Cường độ của các ngành kinh tế năm 2007, 2012 và 2018 ……… 89 Hình 3.7 Cường độ năng lượng của các ngành vận tải tại EU15, Tây Ban Nha, Nhật

Hình 3.8 Đóng góp năng lượng gián tiếp của các ngành dịch vụ vận tải đường bộ vào

Hình 3.9 Chỉ tiêu năng lượng của các ngành dịch vụ vận tải hành khách và hàng hóa 93 Hình 3.10 Đóng góp năng lượng bị ẩn của các dịch vụ vận tải đến tổng tiêu thụ năng

Hình 3.11 Phát thải CO2 của 38 ngành kinh tế năm 2007, 2012 và 2018 ……… 94 Hình 3.12 Tỷ lệ phát thải CO2, NOx và SO2 của mỗi phương thức vận tải……… 96 Hình 3.13 Ảnh hưởng thay đổi phát thải CO2 trong các ngành dịch vụ vận tải

Hình 3.14 Phát thải CO2 (a)và lượng vận tải tấn.km (b) của dịch vụ vận tải hàng hóa

Hình 3.15 Tiêu thụ năng lượng tổng thể (a) và của từng ngành năm 2050 (b)……… 103 Hình 3.16 So sánh tiêu thụ năng lượng của các ngành năm 2015……… 104 Hình 3.17 Nguồn cung cấp năng lượng sơ cấp năm 2030 và năm 2050……… 105 Hình 3.18 Phát thải khí nhà kính năm 2030 và năm 2050………… ……… 106 Hình 3.19 Tiêu thụ năng lượng (a) và phát thải CO2 (b) của các dịch vụ vận tải …… 107 Hình 3.20 So sánh mức tiêu thụ năng lượng của dịch vụ vận tải đường bộ ………… 108

Hình 3.21 Tiêu thụ năng lượng và phát thải CO2 của dịch vụ vận tải đường bộ tại các

Hình 3.22 Đóng góp mức tiêu thụ năng lượng của các dịch vụ vận tải đường bộ…… 109 Hình 3.23 Phát thải CO2 từ dịch vụ vận tải hành khách và hàng hóa đường bộ …… 110 Hình 3.24 Dự báo khí NOx và SO2 của vận tải đường bộ ……… ……… 111 Hình 3.25 Số lượng dự báo các phương tiện LDV và HDV trong dịch vụ vận tải … 112 Hình 3.26 Các loại nhiên liêu tiêu thụ tại các kịch bản khác nhau……… 114 Hình 3.27 Sơ đồ đề xuất giải pháp giảm thiểu phát thải từ các hoạt động dịch vụ vận

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của luận án

Trong những năm qua, hoạt động dịch vụ vận tải của Việt Nam đã đóng góp quan trọng vào sự phát triển kinh tế, xã hội của đất nước, mang lại nhiều sự thay đổi

về chất lượng cuộc sống Những sự thay đổi này đã tác động mạnh mẽ đến nhu cầu

đi lại và luân chuyển hàng hóa, làm gia tăng số lượng phương tiện vận tải cả trong và ngoài nước Hệ quả của các hoạt động dịch vụ vận tải này là sự gia tăng về mức tiêu thụ năng lượng hằng năm, trong đó chủ đạo là các loại nhiên liệu hóa thạch như xăng

và dầu

Trong các phương thức vận tải, dịch vụ vận tải đường bộ được sử dụng phổ biến và lớn nhất ở nước ta bao gồm cả vận tải hành khách và vận tải hàng hóa Mức tiêu thụ năng lượng và phát thải cũng chiếm tỷ lệ trên 60% trong những năm qua Điều này tác động đến chất lượng môi trường không khí và sức khỏe của người dân sống xung quanh các tuyến đường

Trên thế giới, việc nghiên cứu đánh giá mức tiêu thụ năng lượng, cường độ năng lượng và mức phát thải khí từ hoạt động dịch vụ vận tải, đặc biệt là vận tải đường bộ đã được thực hiện từ rất sớm, trên cơ sở đó các nhà hoạch định chính sách

đã đề ra được các phương pháp nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng và giảm mức

ô nhiễm do hoạt động của ngành này gây ra Dựa trên lý thuyết tổng quát và lược đồ kinh tế của Francois Quensnay, năm 1941 Wassily Leontief đã đưa ra một cách khá hoàn chỉnh mô hình cân đối liên ngành, có tên gọi là bảng cân đối liên ngành Input-Output (bảng IO) Sau đó, bảng IO được sử dụng để đánh giá cường độ năng lượng đối với nền kinh tế Mỹ Sau năm 1970, nhiều nhà nghiên cứu đã mở rộng bảng IO để xác định các yếu tố về năng lượng cũng như gánh nặng môi trường đối với các ngành kinh tế cả trực tiếp và gián tiếp [1, 2] Các công cụ toán học như ma trận nghịch đảo của Leontief, khai triển chuỗi và phân tích cấu trúc sẽ giúp xác định được các yếu tố ảnh hưởng thường bị ẩn trong hoạt động sản xuất và dịch vụ Một số quốc gia như Nhật Bản, Singapore, Trung Quốc đã sử dụng phương pháp phân tích này để đánh giá mối quan hệ giữa ngành giao thông vận tải với các ngành kinh tế khác Đồng thời, thông qua đó có thể tính toán và đánh giá được mức phát thải gây ra do các ngành khác sử dụng dịch vụ vận tải cũng như ngành dịch vụ vận tải sử dụng đầu vào của ngành khác để duy trì hoạt động

Để đánh giá được mức tiêu hao năng lượng và phát thải khí, việc xác định chúng là chưa đủ mà cần phân tách các yếu tố ảnh hưởng gây ra thay đổi mức tiêu hao năng lượng và phát thải khí đối với các ngành kinh tế, trong đó có các hoạt động dịch vụ vận tải vì chúng có mối quan hệ mật thiết với nhiều ngành sản xuất và dịch