基于投入產(chǎn)出的京津冀產(chǎn)業(yè)碳核算及差異研究

苑清敏，吳靜

（天津理工大學(xué)管理學(xué)院，天津300384）

0 引言

京津冀區(qū)域是我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展快、人口規(guī)模大、城市群和產(chǎn)業(yè)群較為密集的區(qū)域之一，也是獨(dú)特的關(guān)鍵減排區(qū)域[1]。隨著京津冀一體化的開(kāi)展，合作減排也成為京津冀協(xié)同發(fā)展的重要任務(wù)。工業(yè)是大多數(shù)國(guó)家能源消耗與碳排放最重要的領(lǐng)域，也是減排潛力最大、持續(xù)時(shí)間最長(zhǎng)的領(lǐng)域[2]。而京津冀現(xiàn)處于重工業(yè)階段，工業(yè)具有資源消耗高、污染排放強(qiáng)度大的基本特征。京津冀三地工業(yè)經(jīng)濟(jì)和技術(shù)水平、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)等差異較大，產(chǎn)業(yè)間碳排放量和效率也存在差別，地區(qū)間資源流動(dòng)和碳排放轉(zhuǎn)移較為復(fù)雜[3]。因此對(duì)京津冀產(chǎn)業(yè)碳排放情況加以研究才能協(xié)調(diào)地區(qū)間排放責(zé)任和制定合理的應(yīng)對(duì)策略，才能促使京津冀合作減排[4]。

絕大多數(shù)研究認(rèn)為，促進(jìn)節(jié)能減排技術(shù)的推進(jìn)基本上是唯一加速中國(guó)碳減排的因素，而產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)變化和一次能源的消費(fèi)結(jié)構(gòu)變動(dòng)在實(shí)施碳減排中的影響沒(méi)有完全發(fā)揮出來(lái)，而現(xiàn)在產(chǎn)業(yè)活動(dòng)及其碳排放影響效應(yīng)研究也受到國(guó)內(nèi)外學(xué)者的關(guān)注[5]。Schipper[6]利用因素分解方法對(duì)13個(gè)IEA國(guó)家的9個(gè)制造產(chǎn)業(yè)的碳排放強(qiáng)度進(jìn)行了分析，給出了自1990年以來(lái)碳排放增長(zhǎng)的主要成因，并結(jié)合京都議定書(shū)的目標(biāo)對(duì)其進(jìn)行了評(píng)價(jià)。Chang等[7]采用了投入產(chǎn)出方法對(duì)臺(tái)灣地區(qū)多個(gè)產(chǎn)業(yè)碳排放及其構(gòu)成進(jìn)行了分析。Casler等[8]基于模型方法，對(duì)美國(guó)各個(gè)產(chǎn)業(yè)碳排放進(jìn)行了結(jié)構(gòu)分解研究，得出替代性能源的采用消耗是促使碳排放降低的主要原因。牛鴻蕾等[9]通過(guò)投入產(chǎn)出多目標(biāo)優(yōu)化模型，利用多目標(biāo)遺傳算法分部門(mén)核算了中國(guó)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整導(dǎo)致的碳排放降低效應(yīng)。徐成龍等[10]采用LMDI分解技術(shù)對(duì)山東省產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整對(duì)碳放的影響進(jìn)行分析，并進(jìn)行預(yù)測(cè)，認(rèn)為產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整對(duì)碳排放影響較大。陳紅敏等[11]采用投入產(chǎn)出分析方法對(duì)我國(guó)各產(chǎn)業(yè)部門(mén)最終消費(fèi)和最終使用導(dǎo)致的隱含碳排放進(jìn)行了研究。吳常艷等[12]采用EIO-LCA方法對(duì)江蘇省各個(gè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整造成碳減排，另外分析了產(chǎn)業(yè)碳減排潛力。以上研究都是將產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整作為政策措施，宏觀分析其變化帶來(lái)的碳排放效應(yīng)，本文在此基礎(chǔ)上從微觀層面分析具體產(chǎn)業(yè)間的碳關(guān)聯(lián)情況，基于投入產(chǎn)出模型測(cè)算了京津冀各產(chǎn)業(yè)能源消耗、生產(chǎn)、最終需求導(dǎo)致的碳排放量，并核算京津冀真實(shí)碳足跡（實(shí)際排放碳足跡與虛擬碳足跡）現(xiàn)狀，為京津冀合作減排政策的制定提供參考。

1 計(jì)算方法與數(shù)據(jù)來(lái)源

1.1 碳排放計(jì)算模型

1.1.1 能源消費(fèi)碳排放及碳強(qiáng)度

式（1）中：Ci為i部門(mén)的CO2排放量Mt;Nk為k燃料的低位熱值,KJKg或KJm3;n為消耗的能源類(lèi)型數(shù);Ck為k能源的CO2排放系數(shù),Kg TJ或m3TJ;Aik為i部門(mén)k燃料的消費(fèi)量,Kg或m3;式（2）中Ri為i部門(mén)單位產(chǎn)值的CO2排放量及排放強(qiáng)度,單位：Mt萬(wàn)元;Xi為i部門(mén)的產(chǎn)出,單位：萬(wàn)元。

1.1.2 投入產(chǎn)出模型

式（3）中B為各部門(mén)CO2排放矩陣，bij為B中元素(i為產(chǎn)品生產(chǎn)或服務(wù)提供部門(mén)的序號(hào)，j為產(chǎn)品或服務(wù)部門(mén)的序號(hào)，i=1…n;j=1…n;n為投入產(chǎn)出表中的部門(mén)數(shù)）；R為對(duì)角矩陣，對(duì)角元素為Ri，即為每個(gè)部門(mén)的一次能源消耗碳排放強(qiáng)度；為列昂惕夫逆矩陣，其中I為單位矩陣，Ad為國(guó)內(nèi)投入部分的直接消耗系數(shù)矩陣；Yd為對(duì)角矩陣，對(duì)角元素Yj即j部門(mén)產(chǎn)品或服務(wù)的中間使用量、最終使用量（最終消費(fèi)、資本形成、調(diào)入）、調(diào)出量。

1.2 數(shù)據(jù)來(lái)源

由于目前工業(yè)產(chǎn)業(yè)的能源碳排放主要源于一次性能源的消耗所致。因此，本文僅以煤、石油、天然氣等一次性能源計(jì)算其碳排放，并統(tǒng)一能源轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)煤，再作比較和研究。本文分產(chǎn)業(yè)能源消費(fèi)數(shù)據(jù)來(lái)源于北京市、天津市和河北省的統(tǒng)計(jì)年鑒和《中國(guó)能源統(tǒng)計(jì)年鑒》。為確保核算的可靠性與精確性，各類(lèi)化石燃料的低位熱值及CO2排放系數(shù)盡量采取適用于我國(guó)國(guó)情的數(shù)據(jù)，采用國(guó)家發(fā)改委能源研究所推薦值1Kg標(biāo)準(zhǔn)煤的“碳排放系數(shù)”為0.67,1Kg標(biāo)準(zhǔn)碳的低位熱值為29270KJ。

將投入產(chǎn)出表結(jié)合能源平衡表，調(diào)整合并42個(gè)部門(mén)最后確定為26個(gè)部門(mén)，并簡(jiǎn)化各產(chǎn)業(yè)名稱(chēng)。其中化學(xué)工業(yè)包含化學(xué)原料及化學(xué)制品制造業(yè)、醫(yī)藥制造業(yè)、橡膠和塑料制品業(yè)和化學(xué)纖維制造業(yè)。除此之外，本文中京津冀各產(chǎn)業(yè)CO2排放數(shù)據(jù)不涵蓋CO2以外的溫室氣體。

2 研究結(jié)果

2.1 基于產(chǎn)業(yè)中間使用的京津冀產(chǎn)業(yè)碳關(guān)聯(lián)分析

基于投入產(chǎn)出表第Ⅰ象限產(chǎn)業(yè)間投入產(chǎn)出分析，可以分析產(chǎn)業(yè)間碳關(guān)聯(lián)關(guān)系即產(chǎn)業(yè)用于其他產(chǎn)業(yè)中間使用的碳排放量（本文稱(chēng)為生產(chǎn)碳），京津冀26個(gè)產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)碳如表1所示。由表1可知，河北省產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)碳排放總量最高，天津次之，京津冀產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)碳明顯不同，但京津冀生產(chǎn)碳關(guān)鍵產(chǎn)業(yè)比較集中。

由表1可得：（1）北京制造業(yè)基于中間使用而產(chǎn)生的碳排放較低，生產(chǎn)碳差距較小，石油煉焦業(yè)、非金屬制品業(yè)生產(chǎn)碳貢獻(xiàn)最大。由中間使用碳排放分配情況可看出，北京石油煉焦業(yè)和其他產(chǎn)業(yè)碳關(guān)聯(lián)程度較低，其他產(chǎn)業(yè)對(duì)此產(chǎn)業(yè)產(chǎn)品和服務(wù)的中間碳使用需求低，僅燃?xì)馍a(chǎn)業(yè)對(duì)石油煉焦業(yè)有較大的中間使用需求。非金屬制品業(yè)和其他產(chǎn)業(yè)碳關(guān)聯(lián)度較高，大部分的生產(chǎn)碳用于對(duì)其他產(chǎn)業(yè)的貨物和服務(wù)投入。食品煙草業(yè)、通信設(shè)備業(yè)是非金屬制品業(yè)中間使用碳關(guān)聯(lián)程度最大的產(chǎn)業(yè)。

（2）天津生產(chǎn)碳總量在京津冀占較小比重，大多數(shù)產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)碳與北京相似，僅化學(xué)產(chǎn)業(yè)、金屬冶煉業(yè)生產(chǎn)碳明顯。這兩個(gè)產(chǎn)業(yè)和其他產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)關(guān)聯(lián)較低，大部分的生產(chǎn)碳是由于自身產(chǎn)業(yè)產(chǎn)品服務(wù)中間使用，低于50%的碳是為其他產(chǎn)業(yè)提供中間生產(chǎn)服務(wù)?；瘜W(xué)產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)碳主要用于交運(yùn)設(shè)備、通信設(shè)備的中間使用，金屬冶煉業(yè)主要滿足金屬制品、通用設(shè)備、交運(yùn)設(shè)備的中間碳需求。

表1 京津冀產(chǎn)業(yè)中間使用碳排放（生產(chǎn)碳）(單位：百萬(wàn)噸)

（3）河北生產(chǎn)碳最高，產(chǎn)業(yè)間生產(chǎn)碳差距大，金屬冶煉業(yè)、電熱力業(yè)貢獻(xiàn)了本地區(qū)絕大多數(shù)的生產(chǎn)碳。金屬冶煉業(yè)、電熱力業(yè)和其他產(chǎn)業(yè)碳關(guān)聯(lián)度高，金屬制品、通用設(shè)備、交運(yùn)設(shè)備業(yè)對(duì)金屬冶煉業(yè)產(chǎn)品或服務(wù)的中間使用碳需求大，金屬礦采、金屬冶煉、化學(xué)產(chǎn)業(yè)對(duì)電熱力的中間使用需求大。因此產(chǎn)業(yè)碳減排不僅要降低自身碳排放，而且要針對(duì)生產(chǎn)碳需求較大的產(chǎn)業(yè)設(shè)置減排計(jì)劃，提高物質(zhì)的利用效率和循環(huán)利用率,減少產(chǎn)業(yè)鏈中的中間產(chǎn)品投入,從而減少因中間產(chǎn)品投入而導(dǎo)致的中間碳需求，實(shí)現(xiàn)碳減排目標(biāo)。

2.2 基于最終使用的京津冀產(chǎn)業(yè)碳排放分析

基于投入產(chǎn)出表第Ⅱ象限最終使用分析，可以得到各產(chǎn)業(yè)用于最終需求引起的碳排放總量（本文稱(chēng)為消費(fèi)碳），結(jié)果如表2所示。由表2可知，京津冀產(chǎn)業(yè)消費(fèi)碳結(jié)構(gòu)明顯差異，天津消費(fèi)碳排放量最少。從最終消費(fèi)需求、資本形成、出口需求等方面對(duì)京津冀消費(fèi)碳進(jìn)行分析結(jié)果見(jiàn)下頁(yè)表3所示。由表3可知京津冀最終消費(fèi)、資本形成及調(diào)出需求引起的碳比重不同，但京津冀各需求引起的碳排放下的關(guān)鍵排放產(chǎn)業(yè)相似度較高。

表2 京津冀產(chǎn)業(yè)最終使用引起的碳排放(消費(fèi)碳)（單位：百萬(wàn)噸）

表3 京津冀各需求引起的碳排放比重及排放關(guān)鍵產(chǎn)業(yè)

由表2、表3綜合可得：（1）北京產(chǎn)業(yè)用于最終使用的碳排放最高，從各個(gè)產(chǎn)業(yè)對(duì)總體消費(fèi)碳貢獻(xiàn)來(lái)看，石油天然氣開(kāi)采業(yè)、石油煉焦業(yè)是對(duì)北京消費(fèi)碳貢獻(xiàn)最大的產(chǎn)業(yè)。北京消費(fèi)碳以調(diào)出需求為主。（2）天津產(chǎn)業(yè)用于最終使用引起的碳排放較低，化學(xué)產(chǎn)業(yè)、金屬冶煉業(yè)、交通設(shè)備業(yè)、通信設(shè)備業(yè)消費(fèi)碳較高，且調(diào)出需求碳排放比重較大，資本形成碳需求比重相對(duì)京冀較大?；瘜W(xué)產(chǎn)業(yè)、交通設(shè)備業(yè)、金屬冶煉業(yè)消費(fèi)碳排放在資本形成及調(diào)出需求方面較為顯著。（3）河北總體上產(chǎn)業(yè)間消費(fèi)碳差距小，金屬冶煉業(yè)消費(fèi)碳遠(yuǎn)高于其他產(chǎn)業(yè)。用于最終消費(fèi)的碳排放較京津比重大。

2.3 基于調(diào)入調(diào)出的京津冀產(chǎn)業(yè)虛擬碳分析

將調(diào)入碳排放與進(jìn)口碳排放相加并減去調(diào)出碳排放及出口碳排放,得到各地區(qū)產(chǎn)業(yè)碳排放平衡差額，即產(chǎn)業(yè)虛擬碳?？梢缘贸鲈摰貐^(qū)是碳排放凈流入?yún)^(qū)域,還是凈流出區(qū)域，結(jié)果如表4所示。

表4 京津冀產(chǎn)業(yè)虛擬碳分析（單位：位百萬(wàn)噸）

由表4可知：（1）北京地區(qū)虛擬碳排放較高，碳排放平衡差額為負(fù)的產(chǎn)業(yè)為6個(gè)，大部分產(chǎn)業(yè)碳流入多于本地碳流出，避碳效果較好。造紙印刷業(yè)、金屬冶煉業(yè)通過(guò)貿(mào)易為北京避免了較高的碳排放，是避碳效果最好的產(chǎn)業(yè)。（2）天津地區(qū)虛擬碳排放小，為碳排放流入地區(qū)，為了滿足生產(chǎn)生活需要，多半產(chǎn)業(yè)需要調(diào)入碳多于調(diào)出碳。其中非金屬制造業(yè)、電熱力業(yè)是對(duì)地區(qū)虛擬碳貢獻(xiàn)最高的產(chǎn)業(yè)。（3）河北地區(qū)碳排放平衡差額為負(fù)，為地區(qū)之外承擔(dān)了較高的碳排放，是較強(qiáng)的碳排放流出地區(qū)。但仍有很多產(chǎn)業(yè)平衡差額為正，說(shuō)明河北許多產(chǎn)業(yè)雖然產(chǎn)出多，最終使用量超出了產(chǎn)出總量，供不應(yīng)求，有較大調(diào)入需求。電熱力業(yè)是碳調(diào)入需求最高的產(chǎn)業(yè)。

2.4 基于總產(chǎn)出的京津冀產(chǎn)業(yè)碳排放分析

產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)出碳排放，即中間使用碳、最終使用碳相加減去調(diào)入碳排放可得總產(chǎn)出碳排放，結(jié)果如表5所示。

表5 京津冀產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)出碳排放（單位：百萬(wàn)噸）

由表5可知京津冀總產(chǎn)出碳排放有明顯的差距且產(chǎn)業(yè)排放水平嚴(yán)重不均衡，河北產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)出碳排放普遍高于北京天津，可明顯看出京津冀產(chǎn)業(yè)碳排放主要集中在能源、原材料加工業(yè)，碳排放關(guān)鍵產(chǎn)業(yè)重疊，相似度高。（1）北京總產(chǎn)出碳排放最小，石油煉焦業(yè)、化學(xué)產(chǎn)業(yè)、非金屬制造業(yè)、電熱力業(yè)是碳排放主要產(chǎn)業(yè)。（2）天津總產(chǎn)出碳總量在京津冀占較小比重，大多數(shù)產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)碳與北京相似，總產(chǎn)出碳較低。僅金屬冶煉業(yè)、化學(xué)產(chǎn)業(yè)以及電熱力業(yè)總產(chǎn)出碳排放突出。（3）河北總產(chǎn)出碳總量遠(yuǎn)高于京津，碳依賴(lài)程度大，金屬冶煉、電熱力業(yè)是河北總產(chǎn)出碳排放關(guān)鍵產(chǎn)業(yè)。

3 結(jié)論

本文運(yùn)用投入產(chǎn)出模型，分別從中間使用、最終使用、調(diào)入調(diào)出、總產(chǎn)出分析了京津冀產(chǎn)業(yè)碳排放結(jié)構(gòu)。分析可得雖同為華北經(jīng)濟(jì)地區(qū),但京津冀3地的碳排放誘因差異較大。各產(chǎn)業(yè)發(fā)展水平參差不齊，碳排放量高低并存，京津冀合作減排存在一定的難度。主要結(jié)論為：

（1）將產(chǎn)業(yè)中間使用碳比產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)出碳，將比例大的產(chǎn)業(yè)即產(chǎn)業(yè)碳多用于生產(chǎn)中間使用，稱(chēng)產(chǎn)業(yè)為生產(chǎn)型基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)。北京生產(chǎn)型基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)較少，僅非金屬制造業(yè)等8個(gè)產(chǎn)業(yè)為生產(chǎn)基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)。天津和河北生產(chǎn)基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)較多且相似，有20個(gè)產(chǎn)業(yè)都為生產(chǎn)基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)。

（2）將產(chǎn)業(yè)最終使用碳比總產(chǎn)出碳，將比例大的產(chǎn)業(yè)即產(chǎn)業(yè)產(chǎn)出碳多用于最終使用，稱(chēng)產(chǎn)業(yè)為消費(fèi)型基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)。北京消費(fèi)型基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)較多，有18個(gè)消費(fèi)型基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)；天津和河北僅6個(gè)產(chǎn)業(yè)為消費(fèi)基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)。

（3）北京產(chǎn)業(yè)碳排放最低，虛擬碳較高，為碳排放流入地區(qū)；天津產(chǎn)業(yè)碳排放較低，虛擬碳排放小，同樣為碳排放流入地區(qū)；河北產(chǎn)業(yè)碳排放最高，且為地區(qū)之外承擔(dān)了較高的碳排放，是較強(qiáng)的碳排放流出地區(qū)。

（4）京津冀三地碳排放關(guān)鍵產(chǎn)業(yè)分布集中且相似度較高，因此關(guān)鍵產(chǎn)業(yè)間協(xié)同減排能達(dá)到京津冀協(xié)同減排更佳的效果。京津冀實(shí)施合作減排以政府為主導(dǎo)，使得高排放產(chǎn)業(yè)依托北京天津的資金技術(shù)優(yōu)勢(shì)、向資源能源集中的河北轉(zhuǎn)移，才能實(shí)現(xiàn)碳減排目標(biāo)。

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