中國各行業(yè)能源消費碳排放效應(yīng)的分解研究

鄧光耀 ，馬 蓉 ，張忠杰

（蘭州財經(jīng)大學(xué)a.甘肅經(jīng)濟發(fā)展數(shù)量分析研究中心；b.統(tǒng)計學(xué)院，蘭州 730020）

0 引言

為了滿足經(jīng)濟發(fā)展的需要，中國對各種能源的消費量越來越大，而能源消費會產(chǎn)生大量的二氧化碳，中國已經(jīng)成為碳排放量大的國家。根據(jù)投入和產(chǎn)出關(guān)系，各行業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)品一方面可以作為其他行業(yè)生產(chǎn)所需要的原料，另一方面各行業(yè)生產(chǎn)時也需要其他行業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)品作為原料，因此在核算最終產(chǎn)品的碳排放量時，應(yīng)當將生產(chǎn)過程中的間接碳排放和直接碳排放加總，這個總和碳排放量被稱為隱含碳排放量。因此，從隱含碳角度，研究中國各行業(yè)能源消費碳排放的內(nèi)部效應(yīng)、反饋效應(yīng)和溢出效應(yīng)，探討降低中國碳排放量的措施是必要的。

目前，已有文獻[1-5]從投入產(chǎn)出角度對中國各行業(yè)隱含碳消費和貿(mào)易進行了核算。這些文獻利用投入產(chǎn)出法計算能源消費碳排放量的步驟如下：首先利用各種能源消費量數(shù)據(jù)乘以各自的碳排放系數(shù)得到各行業(yè)碳排放量，然后除以總產(chǎn)出得到直接碳排放系數(shù)，并利用直接碳排放系數(shù)乘以列昂惕夫逆矩陣從而得到完全碳排放系數(shù)，進一步利用完全碳排放系數(shù)乘以對應(yīng)行業(yè)最終使用額得到完全碳排放量。

雖然已有的研究對隱含碳消費和貿(mào)易等問題進行了研究，但是沒有對各行業(yè)碳排放效應(yīng)進行分解，本文借鑒Piaggio等（2015）[6]中方法，將行業(yè)碳排放效應(yīng)分解為內(nèi)部效應(yīng)、反饋效應(yīng)和溢出效應(yīng)，并利用Ucinet 6軟件對碳排放的溢出效應(yīng)進行社會網(wǎng)絡(luò)分析。

1 研究方法

1.1 碳排放的效應(yīng)分解

根據(jù)國家統(tǒng)計局最新編制的2012年投入產(chǎn)出表的結(jié)構(gòu)，可得：

其中，X、A、Y、O、C分別為總產(chǎn)出列向量、直接消耗系數(shù)矩陣、最終使用列向量、誤差項列向量和進口列向量。另外，參考中國投入產(chǎn)出課題組（2007）[7]以及Deng等（2015）[8]，本文定義廣義列昂惕夫逆矩陣如下：

其中，fk是第k種能源的碳排放系數(shù)（k=1，2，…，m），pik是以實物形式計算的第i個行業(yè)對第k種能源的消費量。將各行業(yè)直接碳排放系數(shù)寫成對角矩陣，并同時乘以廣義列昂惕夫逆矩陣和對應(yīng)行業(yè)的最終使用列向量，可得到各行業(yè)完全碳排放量：

為了便于考察各行業(yè)完全碳排放的內(nèi)部效應(yīng)、溢出效應(yīng)以及反饋效應(yīng)，本文進一步將公式（4）拆分成如下形式：

其中，下標-i表示與行業(yè)i對應(yīng)的其他行業(yè)。根據(jù)Dietzenbacher（2002）[9]、Piaggio等（2015）［6]，本文將公式（5）的廣義列昂惕夫逆矩陣改寫成以下形式：

公式（7）兩邊乘以單位行向量e，可得：

1.2 社會網(wǎng)絡(luò)分析

根據(jù)公式（8）所得到的n個行業(yè)碳排放的溢出效應(yīng)會構(gòu)成一個n×n階矩陣（其中對角線上元素0，即自身對自身的溢出效應(yīng)為0），而采用社會網(wǎng)絡(luò)分析方法（Social Network Analysis，簡稱SNA）可以對這種n×n階矩陣形式的數(shù)據(jù)進行更好地分析，因此本文采用社會網(wǎng)絡(luò)分析方法對n個行業(yè)碳排放的溢出效應(yīng)進行分析。

所謂社會網(wǎng)絡(luò)是指社會行動者以及他們之間關(guān)系的集合，本文將各行業(yè)能源消費碳排放的溢出效應(yīng)所構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)視為社會網(wǎng)絡(luò)。根據(jù)劉軍（2009）[10]，社會網(wǎng)絡(luò)可進一步分為1-模網(wǎng)絡(luò)和2-模網(wǎng)絡(luò)，其中1-模網(wǎng)絡(luò)考察的是由一個行動者集合內(nèi)部各個行動者之間的關(guān)系構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)，而2-模網(wǎng)絡(luò)考察的是由一類行動者集合與另一類行動者集合之間的關(guān)系所構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)。1-模網(wǎng)絡(luò)和2-模網(wǎng)絡(luò)的區(qū)別是2-模網(wǎng)絡(luò)存在兩類行動者集合，而1-模網(wǎng)絡(luò)只有1個行動者集合，本文利用1-模網(wǎng)絡(luò)對n個行業(yè)碳排放之間的溢出效應(yīng)進行分析。另外，以上1-模網(wǎng)絡(luò)和2-模網(wǎng)絡(luò)均可以利用Ucinet 6軟件中的NetDraw模塊生成。

2 數(shù)據(jù)說明

本文中所采用的2012年投入產(chǎn)出表來自于國家統(tǒng)計局，各行業(yè)能源消費碳排放量按照公式（3）計算，所需要的能源使用量數(shù)據(jù)來自于《中國能源統(tǒng)計年鑒》，考慮的能源種類包括煤炭、汽油、煤油、柴油和燃料油，參考IPCC（2006）和錢慕梅（2011）[11]，以上5種能源所對應(yīng)的CO2排放系數(shù)分別為1.776、3.045、3.174、3.150、3.064。另外考慮到2012年投入產(chǎn)出表中的行業(yè)與《中國能源統(tǒng)計年鑒》的行業(yè)存在差異，本文根據(jù)行業(yè)分類標準，將對應(yīng)的行業(yè)進行合并，2012年中國投入產(chǎn)出表中的42個行業(yè)合并后的行業(yè)個數(shù)為31個，具體行業(yè)名稱如表1所示。

表1 合并后的行業(yè)名稱

3 實證分析

3.1 各行業(yè)完全碳排放量

根據(jù)公式（4），可得2012年中國各行業(yè)完全碳排放量，如表2所示。

表2 2012年中國各行業(yè)完全碳排放量 （單位：萬噸、%）

從表2可知，2012年各行業(yè)完全碳排放量存在較大的差異，其中電力、熱力的生產(chǎn)和供應(yīng)業(yè)（25）的完全碳排放量最大，占比為42.81%，這是因為煤炭、汽油、煤油、柴油和燃料油等能源是電力和熱力行業(yè)生產(chǎn)所必需，因此完全碳排放量最大。其次是石油、煉焦和核燃料加工業(yè)（11）、金屬冶煉和壓延加工業(yè)（14），分別占10.20%和9.89%。

3.2 各行業(yè)碳排放效應(yīng)分解

根據(jù)公式（8），可得各行業(yè)碳排放效應(yīng)的分解情況，如表3所示。

表3 2012年各行業(yè)碳排放效應(yīng)的分解 （單位：萬噸）

從表3可知：（1）一般情況下，各行業(yè)碳排放的溢出效應(yīng)最大，內(nèi)部效應(yīng)次之，反饋效應(yīng)最小。由于各行業(yè)的生產(chǎn)存在關(guān)聯(lián)，一個行業(yè)能源消費所引起的碳排放，很大程度上不是自身生產(chǎn)所引起的，而是為其他行業(yè)生產(chǎn)提供原料所引起的。例外情況如下：煤炭采選業(yè)的內(nèi)部效應(yīng)大于溢出效應(yīng)。（2）由于2012年中國投入產(chǎn)出表中金屬制品、機械和設(shè)備修理服務(wù)業(yè)（24）的最終使用等于0，因此按照公式（8）計算得到的該行業(yè)碳排放內(nèi)部效應(yīng)、反饋效應(yīng)和溢出效應(yīng)均為0。（3）從合計來看，也是溢出效應(yīng)最大，內(nèi)部效應(yīng)次之，反饋效應(yīng)最小，并且在忽略舍入誤差的情況下，內(nèi)部效應(yīng)、反饋效應(yīng)和溢出效應(yīng)三項之和與表1中31個行業(yè)完全碳排放量之和（725341.05萬噸）相等，這說明本文中的碳排放效應(yīng)分解是完全分解，不存在殘差項。（4）從內(nèi)部效應(yīng)來看，碳排放量較多的行業(yè)有電力、熱力的生產(chǎn)和供應(yīng)業(yè)（27657.13萬噸）、交通運輸、倉儲和郵政業(yè)（17124.83萬噸）、其他行業(yè)（9032.15萬噸）。（5）從反饋效應(yīng)來看，碳排放量較多的行業(yè)有電力、熱力的生產(chǎn)和供應(yīng)業(yè)（865.52萬噸）、交通運輸、倉儲和郵政業(yè)（474.80萬噸）、其他行業(yè)（443.00萬噸）。（6）從溢出效應(yīng)來看，碳排放量較多的行業(yè)有建筑業(yè)（206239.50萬噸）、其他行業(yè)（84140.72萬噸）、交通運輸設(shè)備業(yè)（42784.53萬噸）。

3.3 溢出效應(yīng)的細分

對每一個行業(yè)來說，根據(jù)公式（8）計算得到的溢出效應(yīng)實際上是31×1階向量（將自身對自身的溢出效應(yīng)視為0），因此本文對溢出效應(yīng)進一步細分，如表4所示（以農(nóng)業(yè)、交通運輸設(shè)備業(yè)和建筑業(yè)為例）。

從表4可知：（1）農(nóng)業(yè)對電力、熱力的生產(chǎn)和供應(yīng)業(yè)、石油、煉焦和核燃料加工業(yè)、化工業(yè)的溢出效應(yīng)較大，分別為6937.84萬噸、2077.44萬噸、1678.86萬噸。（2）交通運輸設(shè)備業(yè)對電力、熱力的生產(chǎn)和供應(yīng)業(yè)、金屬冶煉和壓延加工業(yè)、石油、煉焦和核燃料加工業(yè)的溢出效應(yīng)較大，分別為19181.82萬噸、7852.17萬噸、3907.74萬噸。（3）建筑業(yè)對電力、熱力的生產(chǎn)和供應(yīng)業(yè)、非金屬礦物制品業(yè)、石油、煉焦和核燃料加工業(yè)，分別為85500.49萬噸、33729.12萬噸、18007.90萬噸。

表4 農(nóng)業(yè)、建筑業(yè)和交通運輸設(shè)備業(yè)的溢出效應(yīng) （單位：萬噸）

本文采用社會網(wǎng)絡(luò)分析方法對31個行業(yè)碳排放的溢出效應(yīng)所構(gòu)成的31×31階矩陣（其中對角線上元素0，即自身對自身的溢出效應(yīng)為0）做進一步分析，采用Ucinet 6軟件所生成的1-模網(wǎng)絡(luò)如圖1和圖2所示。

圖1 31個行業(yè)碳排放溢出效應(yīng)所構(gòu)成的1-模網(wǎng)絡(luò)（數(shù)據(jù)0-1化之前）

圖2 31個行業(yè)碳排放溢出效應(yīng)所構(gòu)成的1-模網(wǎng)絡(luò)（數(shù)據(jù)0-1化之后）

圖1所生成的1-模網(wǎng)絡(luò)反映的31個行業(yè)碳排放之間的溢出效應(yīng)實際數(shù)值，線條越粗表明溢出效應(yīng)越大，另外標注的數(shù)字為對應(yīng)的行業(yè)，箭頭方向表明的某個行業(yè)對另一個行業(yè)存在溢出效應(yīng)。圖2輸入的數(shù)據(jù)是0-1值，本文以碳排放溢出效應(yīng)的平均值664.97萬噸為截斷點，大于664.97萬噸記為1，小于則記為0，箭頭方向代表的是碳排放溢出效應(yīng)的方向，例如行業(yè)6（食品和煙草業(yè)）存在對行業(yè)1（農(nóng)業(yè)）的碳排放溢出（圖2中行業(yè)6到行業(yè)1的箭頭穿過行業(yè)10）。由于數(shù)據(jù)0-1化之后1-模網(wǎng)絡(luò)中碳排放溢出效應(yīng)小于664.97萬噸的記為0，因此圖2中左邊存在部分行業(yè)無連線的情況，其中行業(yè)3（石油和天然氣開采業(yè)）、行業(yè)4（金屬礦采選業(yè)）、行業(yè)22（其他制造產(chǎn)品業(yè)）、行業(yè)23（廢品廢料業(yè)）、行業(yè)24（金屬制品、機械和設(shè)備修理服務(wù)業(yè)）這5個行業(yè)對其他任意一個行業(yè)的碳排放溢出效應(yīng)均小于664.97萬噸，其他任意一個行業(yè)對以上5個行業(yè)也不存在大于664.97萬噸的碳排放溢出。另外，根據(jù)箭頭的數(shù)量和方向可以知道，行業(yè)28（建筑業(yè)）對其他行業(yè)的碳排放溢出效應(yīng)較大，其他行業(yè)對行業(yè)2（煤炭采選業(yè)）、行業(yè)11（石油、煉焦和核燃料加工業(yè)）、行業(yè)12（化工業(yè)）、行業(yè)25（電力、熱力的生產(chǎn)和供應(yīng)業(yè)）和行業(yè)29（交通運輸、倉儲和郵政業(yè)）存在較大的碳排放溢出效應(yīng)。

4 結(jié)論與啟示

本文基于隱含碳視角，利用2012年中國投入產(chǎn)出表和能源消耗相關(guān)數(shù)據(jù)，對各行業(yè)能源消費碳排放量進行了系統(tǒng)核算，并將碳排放效應(yīng)分解為內(nèi)部效應(yīng)、反饋效應(yīng)和溢出效應(yīng)。結(jié)果顯示：（1）2012年各行業(yè)完全碳排放量存在較大差異，其中電力、熱力的生產(chǎn)和供應(yīng)業(yè)的完全碳排放量最大，其次是石油、煉焦和核燃料加工業(yè)、金屬冶煉和壓延加工業(yè)。（2）一般情況下，各行業(yè)碳排放的溢出效應(yīng)最大，內(nèi)部效應(yīng)次之，反饋效應(yīng)最小。內(nèi)部效應(yīng)和反饋效應(yīng)碳排放量最大的行業(yè)均是電力、熱力的生產(chǎn)和供應(yīng)業(yè)，溢出效應(yīng)碳排放量最大的行業(yè)是建筑業(yè)。（3）社會網(wǎng)絡(luò)分析的結(jié)果表明：石油和天然氣開采行業(yè)、金屬礦采選行業(yè)、其他制造產(chǎn)品行業(yè)、廢品廢料行業(yè)、金屬制品機械和設(shè)備修理服務(wù)行業(yè)這5個行業(yè)對其他任意一個行業(yè)的碳排放溢出效應(yīng)均小于664.97萬噸，其他任意一個行業(yè)對以上5個行業(yè)也不存在大于664.97萬噸的碳排放溢出。另外，根據(jù)1-模網(wǎng)絡(luò)中箭頭的數(shù)量和方向可以知道，建筑業(yè)對其他行業(yè)的碳排放溢出效應(yīng)較大，其他行業(yè)對煤炭采選行業(yè)、石油煉焦和核燃料加工行業(yè)、化工行業(yè)、電力熱力的生產(chǎn)和供應(yīng)行業(yè)、交通運輸倉儲和郵政行業(yè)存在較大的碳排放溢出效應(yīng)。

根據(jù)以上結(jié)論，可得到以下啟示：（1）由于各行業(yè)碳排放量的差異較大，因此需要降低碳排放量較大的行業(yè)，例如電力、熱力的生產(chǎn)和供應(yīng)業(yè)等行業(yè)的碳排放量是節(jié)能減排必經(jīng)之路。（2）由于各行業(yè)碳排放量并不僅僅是滿足自身生產(chǎn)所引起的，對其他行業(yè)的溢出效應(yīng)碳排放量很大，因此不能滿足于只降低某個行業(yè)的碳排放量，不降低關(guān)聯(lián)行業(yè)的碳排放量。