基于MRIO模型的西北地區(qū)國內(nèi)貿(mào)易隱含碳排放的測(cè)算

王喜蓮 任慈宇

(1.西安科技大學(xué)管理學(xué)院，陜西省西安市，710054； 2. 西安科技大學(xué)能源經(jīng)濟(jì)與管理研究中心，陜西省西安市，710054)

我國碳排放總量位居世界之首，大量增加的碳排放量和我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展及其對(duì)能源的耗費(fèi)密切相關(guān)。在當(dāng)前經(jīng)濟(jì)貿(mào)易全球化背景下，生產(chǎn)和消費(fèi)個(gè)體分離變得日益普遍，省際和國際之間經(jīng)濟(jì)貿(mào)易密切，這對(duì)各個(gè)省份的能源消耗、碳排放責(zé)任分擔(dān)等都產(chǎn)生了巨大的影響。西北地區(qū)作為中國能源生產(chǎn)聚集地，經(jīng)濟(jì)發(fā)展相對(duì)落后，化石能源充當(dāng)著拉動(dòng)西北地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的“火車頭”，能源產(chǎn)業(yè)在省際和國際存在著長期、頻繁的貿(mào)易輸出和輸入活動(dòng)，這些貿(mào)易中隱含著大量的碳排放。西北地區(qū)能源輸出滿足了其他地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求，卻將CO2等環(huán)境污染排放留在了本地區(qū)，由此導(dǎo)致的碳排放責(zé)任均由生產(chǎn)者自己承擔(dān)，不利于我國碳減排的發(fā)展。

所謂碳排放是指空氣中排放的溫室氣體的總稱。溫室氣體的種類非常多，其中CO2排放量最高，對(duì)全球氣溫升高的影響最大，本文所指碳排放為CO2排放。隱含碳(Embodied Carbon)一詞來自《聯(lián)合國氣候變化框架公約》(UNFCCC) ，即“商品從原料的獲得、制造加工、運(yùn)輸，到最后成為消費(fèi)者手中的產(chǎn)品，整個(gè)過程所排放CO2總量”。Jiang K, Murphy D等基于Ma等所擴(kuò)展的中國2007年投入產(chǎn)出方法，在區(qū)分了企業(yè)所有權(quán)及貿(mào)易模式的條件下，測(cè)算了我國出口貿(mào)易的隱含碳；Qiang L, Xing Z等在考慮到企業(yè)所有權(quán)差異及不同模式的前提下，運(yùn)用拓展的投入產(chǎn)出法對(duì)中國貿(mào)易隱含碳進(jìn)行了分析；馬晶梅等基于MRIO模型對(duì)中日貿(mào)易隱含碳進(jìn)行了測(cè)算，并得出了結(jié)論：中國對(duì)日本存在貿(mào)易隱含碳順差，中國單位出口的平均污染量是從日本進(jìn)口的5.3～7.7倍；吳開堯和楊廷干基于環(huán)境拓展的MRIO模型，使用EEBT和MRIO兩種方法對(duì)全球7個(gè)區(qū)域國際貿(mào)易隱含碳、碳轉(zhuǎn)移進(jìn)行了核算。關(guān)于隱含碳的測(cè)算方法，主要有單區(qū)域投入產(chǎn)出法和多區(qū)域投入產(chǎn)出法兩種，其中單區(qū)域投入產(chǎn)出法對(duì)碳排放系數(shù)及能源消耗系數(shù)進(jìn)行了統(tǒng)一性假設(shè)，導(dǎo)致測(cè)算結(jié)果存在一定誤差；多區(qū)域投入產(chǎn)出法考慮不同區(qū)域不同部門間技術(shù)的異質(zhì)性，其計(jì)算結(jié)果較單區(qū)域投入產(chǎn)出法更加精確、科學(xué)。因此，本文選用多區(qū)域投入產(chǎn)出法即MRIO方法，將我國分為8個(gè)區(qū)域，對(duì)西北地區(qū)國內(nèi)貿(mào)易隱含碳排放進(jìn)行測(cè)算，以期明確西北地區(qū)碳排放責(zé)任，為碳減排的責(zé)任分擔(dān)提供一定的決策依據(jù)。

1 MRIO模型構(gòu)建

1.1 MRIO模型簡介

多區(qū)域投入產(chǎn)出(MRIO)模型是以區(qū)域投入產(chǎn)出模型為基礎(chǔ)，利用相應(yīng)區(qū)域信息推算不同產(chǎn)品區(qū)域間貿(mào)易量的一種方法。假定模型包含的區(qū)域數(shù)量為m個(gè)，每個(gè)區(qū)域的部門數(shù)量為n個(gè)，MRIO基本形式如表1所示。表1中的橫向數(shù)字表示各區(qū)域各部門產(chǎn)品在不同區(qū)域的不同部門和不同區(qū)域的最終需求的分配狀況；縱向數(shù)字表示各區(qū)域各部門來自不同區(qū)域的不同部門的中間投入，以及每一個(gè)區(qū)域的每一項(xiàng)最終需求從不同區(qū)域的不同部門的來源結(jié)構(gòu)。

本文將表1中的中間投入和中間需求交叉所形成的nn矩陣設(shè)為第一象限，該矩陣為中間流量和中間消耗關(guān)系矩陣，其中每一個(gè)元素xij表示j部門消耗i部門產(chǎn)品的數(shù)量；橫向的最終需求mn矩陣為第二象限，由各個(gè)區(qū)域最終需求的子矩陣相加得出，表示各區(qū)域各部門產(chǎn)品在各區(qū)域最終需求的使用狀況；縱向最初投入為第三象限，各元素代表各區(qū)域的最初投入。

MRIO基本的平衡關(guān)系如下：X=AX+Y，經(jīng)過等式變換得出X=(I-A)-1Y，其中(I-A)-1為“里昂錫夫逆矩陣”，一般也稱作“完全需求系數(shù)矩陣”。

假設(shè)

1.2 模型構(gòu)建

MRIO模型分為中間消費(fèi)和最終消費(fèi)，投入產(chǎn)出的基本模型為：

Xr=Yir+Yrr+Nr-Mr

(1)

式中：Xr——r區(qū)總需求；

Yir——r區(qū)中間需求；

Yrr——r區(qū)最終需求；

Nr——r區(qū)的進(jìn)口量；

Mr——r區(qū)的出口量。

本文測(cè)算的是西北地區(qū)與國內(nèi)其他地區(qū)的貿(mào)易隱含碳，不考慮西北地區(qū)的國際貿(mào)易量，在此將式(1)中Nr、Mr加以修正：Nr=∑Nrs，其中Nrs為r區(qū)域調(diào)出到s區(qū)域的貿(mào)易量；Mr=∑Msr，其中Msr為s區(qū)域調(diào)入到r區(qū)域的貿(mào)易量。

式中：Err——r區(qū)滿足本區(qū)域需求的隱含碳排放；

Ers——r區(qū)調(diào)出到s區(qū)的隱含碳排放；

Fr——r區(qū)碳排放系數(shù)；

Esr——s區(qū)調(diào)入到r區(qū)的隱含碳排放；

Fs——區(qū)域s內(nèi)的碳排放系數(shù)。

(5)

從消費(fèi)側(cè)來看，地區(qū)r隱含碳排放總量為本區(qū)域和其他地區(qū)調(diào)入的隱含碳排放之和：

(6)

(7)

2 西北地區(qū)國內(nèi)貿(mào)易隱含碳排放的測(cè)算

2.1 行業(yè)劃分與調(diào)整

本文數(shù)據(jù)主要來源于《2007年中國多區(qū)域投入產(chǎn)出表》，各類能源碳排放系數(shù)來自于聯(lián)合國政府間氣候變化專門委員會(huì)公布的《國家溫室氣體排放清單指南》(IPCC2006)和《中國能源統(tǒng)計(jì)年鑒2015》。各個(gè)部門不同種類能源的碳排放系數(shù)需要進(jìn)行進(jìn)一步計(jì)算。

《2007年中國多區(qū)域投入產(chǎn)出表》包括17部門8區(qū)域的數(shù)據(jù)，但能源統(tǒng)計(jì)年鑒僅劃分為6個(gè)部門。為使數(shù)據(jù)具有可比性，本文將能源統(tǒng)計(jì)年鑒的6部門拆分為17部門，如表2所示。

表2 能源統(tǒng)計(jì)年鑒部門拆分結(jié)果

2.2 能源排放系數(shù)的計(jì)算

2007年IPCC第四次評(píng)估報(bào)告顯示，溫室效應(yīng)出現(xiàn)的主要原因是化石燃料燃燒排放出大量的CO2。為了測(cè)算各部門的排放系數(shù)，收集不同種類能源消耗量和IPCC2006提供的能源碳排放因子，計(jì)算公式如下：

(8)

式中：ei——i部門的直接CO2排放系數(shù)；

CFi——燃料i的碳排放因子，t CO2/GJ；

NCVi——燃料i的凈熱值，GJ/kt；

Di——部門j對(duì)燃料i的消費(fèi)量，kt；

Oi——第i種能源的氧化率；

Yi——部門的總產(chǎn)出，kt。

由于所涉數(shù)據(jù)及計(jì)算量較大，本文運(yùn)用Matlab R2017a通過編程對(duì)文中一些變量進(jìn)行計(jì)算。

由IPCC2006年發(fā)布的《國家溫室氣體清單指南》和《中國能源統(tǒng)計(jì)年鑒2016》，得到各種燃料相關(guān)系數(shù)，如表3所示。

通過計(jì)算得到我國8區(qū)域17部門的碳排放系數(shù)，如表4所示。

表3 各種燃料相關(guān)系數(shù)

表4 我國8區(qū)域17部門碳排放系數(shù)

3 測(cè)算結(jié)果及分析

3.1 西北地區(qū)各部門隱含碳排放

本文根據(jù)式(2)對(duì)西北地區(qū)內(nèi)不同產(chǎn)業(yè)部門隱含碳排放量進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算結(jié)果如表5所示。17個(gè)部門隱含碳排放總量為9.358億t，且部門間隱含碳排放量差異較大。隱含碳排放量最大的為14(電力及蒸汽、熱水生產(chǎn)及供應(yīng)業(yè))，高達(dá)4.3457億t，占西北地區(qū)內(nèi)隱含碳排放總量的46.43%；其次為8(非金屬礦物制造業(yè))，其隱含碳排放量為3.0528億t，所占百分比為32.62%；這兩部門所占比重達(dá)近80%，是西北地區(qū)內(nèi)隱含碳排放量的主要部門。碳排放量較多的部門分別為6(造紙及文教用品制造業(yè))、17(其他服務(wù)業(yè))、16(商業(yè)、運(yùn)輸業(yè))、9(金屬冶煉及制品業(yè))、2(采選業(yè))；而其他10個(gè)部門隱含碳排放不明顯。

同理，根據(jù)式(3)、式(4)、式(5)、式(6)和式(7)分別對(duì)西北地區(qū)生產(chǎn)側(cè)、消費(fèi)側(cè)及凈隱含碳排放進(jìn)行了測(cè)算，結(jié)果如表6所示。西北地區(qū)生產(chǎn)側(cè)和消費(fèi)側(cè)隱含碳排放總量分別為73.38億t和477.19億t，隱含碳凈流入量巨大，高達(dá)403.81億t，所以西北地區(qū)屬于碳排放凈流入?yún)^(qū)域。西北地區(qū)消費(fèi)側(cè)隱含碳流入量最多的部門為14(電力及蒸汽、熱水生產(chǎn)及供應(yīng)業(yè))，高達(dá)179.69億t，其次分別是8(非金屬礦物制品業(yè))和2(采選業(yè))，流入量分別為123.02億t和103.75億t，這3部門的流入量占總量的85.17%；6(造紙印刷及文教用品制造業(yè))、9(金屬冶煉及制品業(yè))、16(商業(yè)、運(yùn)輸業(yè))的流入量也超過了5億t。生產(chǎn)側(cè)隱含碳排放部門比例基本和消費(fèi)側(cè)相似，最多的部門也是14(電力及蒸汽、熱水生產(chǎn)及供應(yīng)業(yè))、8(非金屬礦物制品業(yè))、2(采選業(yè))和9(金屬冶煉及制品業(yè))，這4部門的流入量占總量的87.8%。

表5 西北地區(qū)隱含碳排放計(jì)算結(jié)果 億t

表6 西北地區(qū)各部門隱含碳排放量 億t

3.2 西北地區(qū)隱含碳流入?yún)^(qū)域分析

本文選取西北地區(qū)隱含碳排放量較大的14(電力及蒸汽、熱水生產(chǎn)及供應(yīng)業(yè))、8(非金屬礦物制品業(yè))、2(采選業(yè))、9(金屬冶煉及制品業(yè))部門，進(jìn)一步對(duì)這4部門隱含碳流入?yún)^(qū)域進(jìn)行分析。分區(qū)域隱含碳流入來源分析結(jié)果如表7所示。

表7 分區(qū)域隱含碳流入來源 億t

由表7可知，電力蒸汽熱水供應(yīng)業(yè)從京津地區(qū)流入最多，為44.792億t，占該部門流入量的31.27%；其次為西南地區(qū)，流入量達(dá)到了38.460億t，占該部門流入量的26.85%；再次是南部沿海地區(qū)，占該部門流入量的16.75%。而非金屬礦物制品業(yè)產(chǎn)生的貿(mào)易隱含碳從西南地區(qū)流入最多，為63.632億t，占該部門流入量的51.72%；其次為京津地區(qū)和南部沿海地區(qū)，分別占該部門流入量的18.26%和8.61%。采選業(yè)隱含碳流入量最大的是東部沿海地區(qū)、南部沿海地區(qū)和西南地區(qū)，分別流入38.908億t、28.884億t和19.398億t，占比分別為37.50%、27.84%和18.69%。金屬冶煉及制品業(yè)中，西南地區(qū)隱含碳流入量最多，為12.212億t，占該部門流入量的34.84%；其次為南部沿海地區(qū)，為8.397億t，占該部門流入量的23.95%；再次為京津地區(qū)，為5.201億t，占該部門流入量的14.83%。

4 結(jié)論和建議

4.1 結(jié)論

本文采用MRIO模型從生產(chǎn)側(cè)和消費(fèi)側(cè)分別對(duì)西北地區(qū)貿(mào)易隱含碳進(jìn)行了測(cè)算，并對(duì)隱含碳流入量較大的4個(gè)部門進(jìn)行分區(qū)域分析，得出以下結(jié)論：西北地區(qū)生產(chǎn)側(cè)和消費(fèi)側(cè)的隱含碳排放分別為73.38億t和477.19億t，西北區(qū)域?qū)儆陔[含碳凈流入?yún)^(qū)域，凈隱含碳排放高達(dá)403.81億t；西北地區(qū)輸入和輸出貿(mào)易隱含碳排放量都比較大的部門有：電力蒸汽熱水供應(yīng)業(yè)、非金屬礦物制品業(yè)、采選業(yè)和金屬冶煉及制品業(yè)，其隱含碳占總量的85%以上；西北地區(qū)隱含碳排放的四大部門貿(mào)易所產(chǎn)生的最大隱含碳流量地區(qū)為西南地區(qū)，反映出西北地區(qū)與西南地區(qū)貿(mào)易量最大。

4.2 建議

(1)在西北地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程中，應(yīng)充分引入新技術(shù)、新發(fā)明。鼓勵(lì)企業(yè)進(jìn)行技術(shù)改造，淘汰落后過時(shí)的設(shè)備和技術(shù)，提高能源的使用效率，減少能源燃燒過程中產(chǎn)生的碳排放。

(2)進(jìn)行產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化升級(jí)，調(diào)整能源結(jié)構(gòu)。鑒于西北地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展相對(duì)于其他地區(qū)比較落后，應(yīng)該根據(jù)以下思路進(jìn)行產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整：發(fā)揮陜西關(guān)中地區(qū)的輻射帶動(dòng)作用，發(fā)展關(guān)中—天水經(jīng)濟(jì)區(qū)，同時(shí)利用“一帶一路”帶來的發(fā)展機(jī)遇加強(qiáng)與西北其他4省的經(jīng)濟(jì)聯(lián)系，推動(dòng)西北地區(qū)經(jīng)濟(jì)整體發(fā)展；從資源粗放型向資源集約型經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式轉(zhuǎn)變，大力發(fā)展高科技產(chǎn)業(yè)和現(xiàn)代服務(wù)業(yè)，推動(dòng)產(chǎn)業(yè)的優(yōu)化轉(zhuǎn)型。

(3)通過對(duì)貿(mào)易中隱含碳排放的測(cè)算，更加清楚地劃分區(qū)域碳減排責(zé)任，將整個(gè)西北地區(qū)的貿(mào)易隱含碳排放在生產(chǎn)側(cè)和消費(fèi)側(cè)中進(jìn)行合理分擔(dān)，加強(qiáng)西北地區(qū)與沿海地區(qū)的交流合作，為我國的碳減排盡一份力。

(4)經(jīng)過測(cè)算發(fā)現(xiàn)貿(mào)易隱含碳呈現(xiàn)由其他地區(qū)向西北地區(qū)流入的趨勢(shì)，且碳排放量比較大的行業(yè)都與能源相關(guān)，西北地區(qū)應(yīng)轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式，利用自身能源儲(chǔ)量優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。

(5)分生產(chǎn)側(cè)和消費(fèi)側(cè)征收CO2排放稅，激勵(lì)企業(yè)減少CO2排放，并對(duì)CO2排放量減少到一定標(biāo)準(zhǔn)的企業(yè)予以獎(jiǎng)勵(lì)，減少碳稅的征收，以此減輕企業(yè)的負(fù)擔(dān)。