基于林漿紙供應(yīng)鏈的隱含碳流與碳排放計(jì)量研究

趙慶建 溫作民 張敏新

3.赫爾辛基大學(xué)森林科學(xué)系，芬蘭 赫爾辛基 00014）摘要基于社會(huì)經(jīng)濟(jì)過程追蹤和量化碳流動(dòng)與碳排放已經(jīng)成為國際前沿性研究課題。論文提出了基于供應(yīng)鏈的多層次投入產(chǎn)出模型并在此基礎(chǔ)上建立了隱含碳流與碳排放模型，針對(duì)典型林漿紙一體化案例企業(yè)進(jìn)行了計(jì)算分析。首先，依據(jù)森林撫育、采伐、備料、制漿、造紙、分銷、堿回收等生產(chǎn)經(jīng)營和工藝過程對(duì)林漿紙工業(yè)供應(yīng)鏈進(jìn)行層次劃分，基于列昂惕夫逆陣建立了多層次投入產(chǎn)出模型；其次，在供應(yīng)鏈多層次投入產(chǎn)出模型基礎(chǔ)上，建立了隱含碳流與碳排放模型；最后，結(jié)合林漿紙一體化案例企業(yè)生產(chǎn)運(yùn)營數(shù)據(jù)，采用可視化工具對(duì)林漿紙供應(yīng)鏈各層次和部門的隱含碳流與碳排放進(jìn)行計(jì)算和描述，找出了熱點(diǎn)碳排放源與碳流路徑。研究結(jié)果表明：①基于供應(yīng)鏈的隱含碳流與碳排放建模與計(jì)算能夠?qū)⒑暧^市場(chǎng)需求變化、企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營管理和微觀生產(chǎn)工藝過程有機(jī)地結(jié)合起來，有效地探明市場(chǎng)需求對(duì)企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營過程中隱含碳流與碳排放的影響，為實(shí)現(xiàn)企業(yè)級(jí)碳減排監(jiān)測(cè)和管理建立了理論與方法基礎(chǔ)。②通過對(duì)供應(yīng)鏈進(jìn)行多層次劃分，并將投入產(chǎn)出模型映射到多層次供應(yīng)鏈，實(shí)現(xiàn)了基于生產(chǎn)經(jīng)營和工藝過程的碳流、碳排放追蹤與計(jì)量。本文方法具有一定的普適性，只要尋找到合適的載體和路徑，就可以從微觀到宏觀不同層次對(duì)碳流以及其他各類生態(tài)服務(wù)流展開有效的計(jì)量研究。③對(duì)于林漿紙這類高污染、高排放的行業(yè)和企業(yè)，本文的研究方法和研究結(jié)果有助于企業(yè)從生產(chǎn)系統(tǒng)優(yōu)化、設(shè)備技術(shù)改造、新能源替代、低碳原材料使用等方面探索實(shí)現(xiàn)環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的方法與路徑，同時(shí)也為政府實(shí)施環(huán)境規(guī)制、制定碳減排政策等提供有效的技術(shù)支持。

關(guān)鍵詞林漿紙供應(yīng)鏈；投入產(chǎn)出分析；碳流；碳排放

中圖分類號(hào)F301文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A文章編號(hào)1002-2104（2018）08-0039-08DOI：10.12062/cpre.20180123

氣候變化背景下，基于社會(huì)經(jīng)濟(jì)過程追蹤和量化碳流動(dòng)與碳排放已經(jīng)成為國際前沿性研究課題和重大社會(huì)現(xiàn)實(shí)需求[1-2]。越來越多的研究人員針對(duì)工業(yè)園[3]、國際貿(mào)易[4]、工業(yè)生產(chǎn)過程[5]、全球經(jīng)濟(jì)網(wǎng)絡(luò)[6]以及政府環(huán)境政策規(guī)制[7]等領(lǐng)域開展碳排放問題研究。作為復(fù)雜經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的一種重要存在形式，因其對(duì)環(huán)境的巨大影響，供應(yīng)鏈的環(huán)境可持續(xù)性吸引了企業(yè)與研究者的目光[8-9]。同時(shí)，商業(yè)上的可持續(xù)性也要求企業(yè)開發(fā)和采用經(jīng)濟(jì)、環(huán)境以及社會(huì)可持續(xù)的實(shí)踐活動(dòng)，并促使企業(yè)將供應(yīng)鏈生命周期評(píng)估、碳減排納入戰(zhàn)略管理的范疇[10-12]。但是由于供應(yīng)鏈的時(shí)空動(dòng)態(tài)性和復(fù)雜性特征，其環(huán)境性能評(píng)價(jià)的發(fā)展受到了極大的阻礙[13-14]。本文在對(duì)國內(nèi)外林漿紙企業(yè)長期深入研究的基礎(chǔ)上，對(duì)林漿紙供應(yīng)鏈的復(fù)雜結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行了分析，期望基于林漿紙供應(yīng)鏈這個(gè)有效的載體實(shí)現(xiàn)對(duì)碳流與碳排放的建模與計(jì)算，為企業(yè)環(huán)境性能評(píng)估和可持續(xù)發(fā)展提供理論與技術(shù)支持。

1文獻(xiàn)述評(píng)

林漿紙工業(yè)產(chǎn)品的生命周期過程包括森林撫育、木材收獲、備料、制漿、造紙、產(chǎn)品分銷和使用等多個(gè)階段[15-16]。生產(chǎn)經(jīng)營過程中所使用的能源主要來自電能和熱能，由煤炭和其他輔助燃料產(chǎn)生；生產(chǎn)加工階段主要包括備料、化機(jī)漿制漿、抄紙及涂布過程；產(chǎn)品的運(yùn)輸和使用分布于全國乃至全球范圍。隨著氣候變化問題日益嚴(yán)峻，大型林漿紙企業(yè)生產(chǎn)運(yùn)營對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響受到越來越多的關(guān)注?？偟膩碚f，林漿紙工業(yè)碳排放源主要由三大部分組成：電力消耗、化石燃料和制漿造紙?jiān)牧稀２煌S之間的總排放量與噸紙排放量差距巨大，比如亞洲的漿紙工業(yè)噸紙?zhí)寂欧怕矢哂诶∶乐薜纳a(chǎn)商65%，占到全球漿紙工業(yè)碳排放的41%。亞洲漿紙企業(yè)的碳排放很大部分來源于化石燃料的燃燒，而北美企業(yè)來自電力購買的碳排放占據(jù)了很大比例[17]。

林漿紙供應(yīng)鏈由多個(gè)不同部門組成，實(shí)質(zhì)上生成了一個(gè)連通多個(gè)部門、具有多層次特性的物質(zhì)流通網(wǎng)絡(luò)，部門之間產(chǎn)品與服務(wù)的交換產(chǎn)生了碳轉(zhuǎn)移。從供應(yīng)鏈的角度分析各部門之間的關(guān)系，以提升生產(chǎn)效率，降低碳排放，是一個(gè)新的研究視角[18]?；诠?yīng)鏈，使用“從搖籃到大門”乃至“從搖籃到目的地”的方法對(duì)碳流、碳排放進(jìn)行計(jì)量是一種有效的選擇。意即計(jì)量每一道生產(chǎn)工序乃至每一部重要機(jī)器設(shè)備碳排放，包括產(chǎn)品制造、原材料運(yùn)輸、化石燃料的燃燒、電力購買以及母卷紙從工廠向全球數(shù)十乃至更多目的地的運(yùn)輸過程。這種計(jì)量方法能夠提供對(duì)下至機(jī)器生產(chǎn)上至紙產(chǎn)品消費(fèi)的多層次分析，為政府政策制

定、企業(yè)商業(yè)事務(wù)管理提供有效的分析工具。圖1為林漿紙工業(yè)多層次供應(yīng)鏈框架模型。

林漿紙供應(yīng)鏈中的碳元素具有多種空間與形態(tài)的變化（見圖2、圖3）。碳元素最初來自原料林基地中森林的生長，經(jīng)過供應(yīng)鏈的不同環(huán)節(jié)，包括森林收獲、運(yùn)輸、木片加工廠、制漿廠、造紙廠，最后到達(dá)全球各地的經(jīng)銷商倉庫。從森林撫育到最終紙產(chǎn)品消費(fèi)的過程也引起了碳形態(tài)上的一系列變化：從大氣中的CO2到生物質(zhì)，又通過供應(yīng)鏈中各環(huán)節(jié)成品和半成品的生產(chǎn)流通、使用與處理回到大氣中或以其他形態(tài)保存下來。供應(yīng)鏈中還存在著虛擬碳流動(dòng)的情形，如熱電廠鍋爐和堿回收工段產(chǎn)生的熱電能源用于制漿造紙等各生產(chǎn)環(huán)節(jié)，從而減少了對(duì)外部能源的依賴和排放，但是它們之間并沒有真正地發(fā)生碳的轉(zhuǎn)移，稱之為虛擬碳流（見圖4）。

總結(jié)國內(nèi)外大量文獻(xiàn)可知，氣候變化與商業(yè)可持續(xù)性雙重壓力驅(qū)動(dòng)著政府和企業(yè)采取有力的碳減排行動(dòng)，在微觀層面上要求進(jìn)一步明確生產(chǎn)經(jīng)營過程中的碳排放機(jī)理，在宏觀層面上要求對(duì)隱含碳流、碳排放的空間特征進(jìn)行監(jiān)測(cè)和管理。供應(yīng)鏈包含了企業(yè)產(chǎn)品的生命周期，具有物質(zhì)平衡和多層次時(shí)空特點(diǎn)，是隱含碳流、碳排放時(shí)空多尺度計(jì)量的一種有效載體和計(jì)量工具?；诠?yīng)鏈載體實(shí)現(xiàn)

生產(chǎn)經(jīng)營過程中的隱含碳流、碳排放建模與計(jì)算對(duì)環(huán)境可持續(xù)性評(píng)估、熱點(diǎn)碳排放源識(shí)別、設(shè)備技術(shù)效率提升以及相關(guān)政策制定具有重要的理論和實(shí)踐指導(dǎo)意義。林漿紙供應(yīng)鏈中隱含碳流、碳排放的計(jì)量需要解決以下三個(gè)問題：①林漿紙供應(yīng)鏈體系中不同層次、不同部門及其之間關(guān)系的識(shí)別與甄別；②林漿紙供應(yīng)鏈中各層次碳流入、流出和排放的量化；③不同層次各部門對(duì)于碳流貢獻(xiàn)的相對(duì)重要性。這些問題的深入研究和解決往往需要借助于供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)建模與分析[19]。傳統(tǒng)的工具是建立“流”的“樹形結(jié)構(gòu)”，但這很可能與現(xiàn)實(shí)不符，真實(shí)供應(yīng)鏈中的“流”充滿著“匯聚”和“分枝”，甚至“環(huán)”結(jié)構(gòu)。在更宏觀的視角上，深入研究林漿紙工業(yè)中的隱含碳流、碳排放有助于政府出臺(tái)降低生產(chǎn)部門碳排放強(qiáng)度或改變消費(fèi)部門消費(fèi)模式的相關(guān)政策。當(dāng)然這也受到企業(yè)的歡迎，因?yàn)檫@有助于提高企業(yè)生產(chǎn)效率，促進(jìn)企業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

2基于供應(yīng)鏈的多層次投入產(chǎn)出模型

2.1方法與模型

考慮到本文的研究是基于林漿紙供應(yīng)鏈開展的，涉及具體的生產(chǎn)工段和工藝過程，特提出相關(guān)定義如下：

定義1，部門：是指供應(yīng)鏈中一個(gè)或多個(gè)生產(chǎn)經(jīng)營單元組成的集合。每個(gè)部門對(duì)應(yīng)一種資源。部門從上游生產(chǎn)活動(dòng)獲得產(chǎn)出，并將其作為資源投入到下游生產(chǎn)活動(dòng)。本文中的部門是一個(gè)抽象的概念，與真實(shí)的企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營部門并不一一對(duì)應(yīng)。部門的劃分依據(jù)主要是相近的生產(chǎn)工藝流程或者相近的地理位置，目的在于方便地進(jìn)行計(jì)量分析。

定義2，層次：基于部門和部門之間的物流關(guān)系考慮供應(yīng)鏈系統(tǒng)的層次劃分，定義系統(tǒng)的層次：L0，L1，…，Lt…，Ln。其中L0表示產(chǎn)品生命周期中的最后一個(gè)層次——產(chǎn)品層次。例如，紙和紙板產(chǎn)品在L0層，是在L1層中投入漿料等資源后的產(chǎn)出；漿料又來自于L2層中投入木片等資源后的產(chǎn)出。層次的劃分需要充分考慮供應(yīng)鏈中各部門的交互關(guān)系，聯(lián)系緊密的部門及活動(dòng)，如植物的育苗、扦插、施肥、撫育等放在同一層次。

從宏觀視角，供應(yīng)鏈的各層次間具有投入產(chǎn)出特性；從微觀視角，每個(gè)層次各部門之間具有一定的數(shù)量化映射關(guān)系。投入產(chǎn)出指的是上一層次的相關(guān)部門投入資源進(jìn)行生產(chǎn)活動(dòng)，在本層次生產(chǎn)出中間或最終產(chǎn)品，中間產(chǎn)品有可能又作為資源投入新的生產(chǎn)活動(dòng)生產(chǎn)出新的中間或最終產(chǎn)品?；诠?yīng)鏈的多層次投入產(chǎn)出如圖5所示。

由列昂惕夫方程，有x=（I-A）-1y，其中，y為最終產(chǎn)品需求向量；x為總產(chǎn)出向量；A為直接消耗系數(shù)矩陣，其矩陣元素Apq表示部門p部門q之間的技術(shù)轉(zhuǎn)換系數(shù)。L=（I-A）-1為列昂惕夫逆陣，其元素Lpq表示來自部門p的總產(chǎn)出（直接和間接）以滿足部門q的單位產(chǎn)出需求。

使用列昂惕夫逆陣的冪級(jí)逼近[21-22]，可以得到：

L=（I-A）-1

=I+A+a2+…+Atlimt∞At=0（1）

考察L的冪級(jí)展開式各項(xiàng)，它們之間具有At=At-1A的關(guān)系。假設(shè)供應(yīng)鏈各層次（L0，L1L2，…Lt）之間也具有關(guān)系A(chǔ)t=At-1A，即上一層次各部門投入資源進(jìn)行生產(chǎn)活動(dòng)，其產(chǎn)品產(chǎn)出將作為原料再次投入到下一層次生產(chǎn)活動(dòng)，則供應(yīng)鏈的多層次投入產(chǎn)出模型可以基于列昂惕夫逆陣建立。

基于方程（1）可得到：

X=（I+A+A2+…+At）y

=y+Ay+A2y+…+Aty（2）

將列昂惕夫逆陣L的冪級(jí)展開式理解成在供應(yīng)鏈多個(gè)層次上的投入產(chǎn)出關(guān)系，即得到如下命題：

命題1：為滿足對(duì)最終產(chǎn)品的需求，資源的總投入等于該產(chǎn)品生產(chǎn)部門的直接資源投入與供應(yīng)鏈上游各層次相關(guān)部門的間接資源投入之和。

由limt→∞At=0可知，目標(biāo)層次距離越遠(yuǎn)，下游產(chǎn)品需求對(duì)該層次上部門資源的依賴性越小。從供應(yīng)鏈的下游往上游方向，各層次投入的資源數(shù)量呈冪級(jí)減少。

2.2多層次碳排放和隱含碳流

針對(duì)生產(chǎn)經(jīng)營活動(dòng)的碳排放計(jì)量有兩種模式，一種是基于生產(chǎn)側(cè)的計(jì)量，是指直接計(jì)算生產(chǎn)部門的碳排放；第二種是基于消費(fèi)側(cè)的計(jì)量，是指基于消費(fèi)品數(shù)量計(jì)算碳排放。目前溫室氣體排放核算體系是基于生產(chǎn)側(cè)進(jìn)行的[23]。基于生產(chǎn)側(cè)計(jì)量的優(yōu)點(diǎn)是直觀明了，但是缺點(diǎn)也很明顯，它反映不出市場(chǎng)變化、商品貿(mào)易波動(dòng)等對(duì)碳排放所產(chǎn)生的逆向反饋?zhàn)饔谩U(kuò)展的列昂惕夫投入產(chǎn)出模型是基于消費(fèi)的碳排放計(jì)量方法。下面首先給出碳排放相關(guān)定義。

定義3，直接碳排放：是指為滿足對(duì)最終產(chǎn)品或中間產(chǎn)品的需求，供應(yīng)鏈上各層次相關(guān)部門在生產(chǎn)活動(dòng)中直接產(chǎn)生的碳排放?；谥苯犹寂欧牛梢詫ふ夜?yīng)鏈中的熱點(diǎn)碳排放源，從而采取針對(duì)性的降排措施。

定義4，碳排放強(qiáng)度：指生產(chǎn)部門生產(chǎn)單位數(shù)量的產(chǎn)品所產(chǎn)生的直接碳排放數(shù)量。

用“：”表示所有部門，As：為一個(gè)向量，表示s部門與其他部門之間的投入產(chǎn)出系數(shù)矩陣；Dts表示Lt層s部門生產(chǎn)半成品的直接碳排放（D1s表示L1層s部門為滿足L0層各部門對(duì)其產(chǎn)品的需求而產(chǎn)生的直接碳排放。L0各部門對(duì)L1層s部門產(chǎn)品的需求為As：y）。則直接碳排放可以表示為：

Dts=gsAs：y（3）

其中，gs為s部門的碳排放強(qiáng)度，表示單位數(shù)量產(chǎn)品產(chǎn)出所產(chǎn)生的直接碳排放，其大小取決于具體的設(shè)備技術(shù)與生產(chǎn)工藝水平。

基于列昂惕夫逆陣的冪級(jí)展開式，可以得到排放乘子矩陣：

M=g（I-A）-1

=g（I+A+A2+…+At）（4）

將M表示成：

M=m11…m1n

mu1…mun（5）

其中，mpq表示部門q的單位產(chǎn)品產(chǎn)出引起的部門p的總排放。M左乘產(chǎn)品需求向量，得到總排放，即：

My=g（I+A+A2+…+At）y

=gy+gAy+gA2y+…+gAty

=D0+D1+…+Dt（6）

其中，g表示各部門的直接排放強(qiáng)度向量，Dt表示第t層的相關(guān)部門直接碳排放之和。

由方程（5），可得到如下命題：

命題2：為滿足對(duì)最終產(chǎn)品y的需求，總的碳排放等于供應(yīng)鏈上各層次相關(guān)參與部門的直接碳排放之和，具體參與部門取決于各層次上部門之間的投入產(chǎn)出映射關(guān)系。

由命題2，得到如下推論：

推論1：為滿足對(duì)供應(yīng)鏈Lt層s部門產(chǎn)品產(chǎn)出的需求，總的碳排放等于s部門產(chǎn)品產(chǎn)出的直接碳排放與上游各層次所有相關(guān)部門的直接碳排放之和。

用公式表示為：

Tts=∑t∑sDts（7）

由推論1可知，供應(yīng)鏈中間部門的減排同樣重要，但是它們往往受到較少的關(guān)注，中間部門提高生產(chǎn)效率，可以減少對(duì)上游部門產(chǎn)出的需求，從而減少上游的碳排放。

定義5，隱含碳流：是指為滿足對(duì)最終或者中間產(chǎn)品的需求，以碳元素的形式隱含在資源中，流入到某個(gè)部門的碳流。隱含碳流的大小取決于資源的數(shù)量及其碳元素的占比。某部門的隱含碳流在供應(yīng)鏈中可能流向不同的路徑，各支流路徑中碳元素的占比取決于實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)營活動(dòng)中的物理和化學(xué)變化。

由定義5，可得到如下推論：

推論2：基于供應(yīng)鏈的多層次投入產(chǎn)出關(guān)系，可以由下游某部門的產(chǎn)品需求追溯到上游相關(guān)部門的隱含碳流。

假設(shè)最終產(chǎn)品需求向量為y，為滿足市場(chǎng)對(duì)產(chǎn)品的需求，則在Lt層s部門的隱含碳流為：

Ets=mtsAs：At-2y（8）

其中，mts表示Lt層s部門對(duì)應(yīng)資源的碳元素含量。

2.3數(shù)據(jù)來源

本文對(duì)國內(nèi)外林漿紙一體化企業(yè)進(jìn)行了長期深入研究。先后調(diào)研了斯道拉恩索（Stora Enso）公司芬蘭總部及中國（廣西）公司、芬蘭UPM公司、印尼APP中國（廣西）公司和多家國內(nèi)林漿紙企業(yè)以及各公司的原料林基地；考察了林漿紙一體化運(yùn)作模式，獲取了豐富的企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營資料；同時(shí)，也取得了相關(guān)森林資源衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)。調(diào)研結(jié)果表明林漿紙供應(yīng)鏈中包含了多個(gè)碳排放巨大的環(huán)節(jié)，如森林收獲、備料、制漿、紙漿漂白、堿回收、苛化、石灰鍛燒以及廢物處理等生產(chǎn)經(jīng)營過程。本文以斯道拉恩索（廣西）公司[20]作為具體研究案例，對(duì)其生產(chǎn)經(jīng)營過程中可能產(chǎn)生的隱含碳流與碳排放進(jìn)行建模和計(jì)算。

斯道拉恩索（廣西）公司漿紙工廠位于廣西省北海市，于2017年投產(chǎn)。公司年設(shè)計(jì)生產(chǎn)規(guī)模為90萬t漂白桉木化學(xué)漿，其中45萬t作為原料用于高檔文化紙和包裝紙板的生產(chǎn)，45萬t制成漿板后作為商品漿出售；一條年產(chǎn)45萬t高檔包裝卡紙板生產(chǎn)線，生產(chǎn)液體包裝紙板和涂布白卡紙；一條年產(chǎn)45萬t干法靜電復(fù)印紙、膠板印刷紙、銅板紙等高檔文化紙生產(chǎn)線。公司生產(chǎn)活動(dòng)的主要原材料來自原料林基地出產(chǎn)的桉木、從市場(chǎng)購入的漂白針葉木漿板和漂白闊葉木化機(jī)漿，以及石灰石、硫酸鈣、苛性鈉、硫酸鈉、淀粉、覆膜、膠乳等各類化工藥品。公司的主要能源需求有原煤、重油、液化氣、樹皮和電。

3計(jì)算結(jié)果

3.1林漿紙供應(yīng)鏈中的隱含碳流與碳排放

林漿紙供應(yīng)鏈中的隱含碳流與碳排放的計(jì)算在物質(zhì)流基礎(chǔ)上進(jìn)行，其主要依據(jù)是各層次投入與產(chǎn)出的物料平衡[24]。以單位質(zhì)量的紙產(chǎn)品需求為計(jì)算基準(zhǔn)，按照供應(yīng)鏈的逆向進(jìn)行計(jì)算。首先，基于各層次部門間的投入產(chǎn)出映射矩陣，充分考慮損失率，計(jì)算得到各部門的資源消耗量；其次，基于各類資源的碳元素含量，進(jìn)一步計(jì)算出各部門的隱含碳流與碳排放數(shù)量。隱含碳流與碳排放的計(jì)量需要充分考慮供應(yīng)鏈中復(fù)雜的物理與化學(xué)變化[25-26]。

基于林漿紙供應(yīng)鏈的主要生產(chǎn)經(jīng)營和工藝過程對(duì)供應(yīng)鏈進(jìn)行層次和部門劃分，并計(jì)算隱含碳流與碳排放。碳的形態(tài)隨著供應(yīng)鏈層次的改變而變化。由圖5可知，在林漿紙供應(yīng)鏈中由于下游紙產(chǎn)品需求的拉動(dòng)使得隱含碳流由上游向下游流動(dòng)，并在每個(gè)層次相關(guān)部門的生產(chǎn)活動(dòng)中產(chǎn)生碳排放。

根據(jù)調(diào)研，斯道拉恩索公司主要生產(chǎn)紙和商品漿板兩大類產(chǎn)品，基于上述計(jì)算模型，以1 000 t 紙和500 t 商品漿的產(chǎn)品需求為準(zhǔn)，計(jì)算供應(yīng)鏈中各部門的隱含碳流和直接碳排放，標(biāo)記在圖6上。需要說明的是，根據(jù)供應(yīng)鏈多層次投入產(chǎn)出關(guān)系，最終產(chǎn)品的需求會(huì)引起上游相關(guān)部門的碳排放；同理，產(chǎn)品的使用也會(huì)引起下游相關(guān)部門的碳排放，如紙產(chǎn)品的分銷、使用、廢物處理環(huán)節(jié)都會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的碳排放，其結(jié)果可由排放強(qiáng)度、產(chǎn)品向量以及投入產(chǎn)出矩陣的乘積計(jì)算得到。圖6的計(jì)算過程和結(jié)果解釋了林漿紙供應(yīng)鏈中碳的生命周期及其在各層次上的變化情況。圖中箭頭上的數(shù)據(jù)表示為滿足最終產(chǎn)品需求而在網(wǎng)絡(luò)上產(chǎn)生的隱含碳流量以及各部門的直接碳排放量（以1 000 t 紙和500 t 商品漿的需求為標(biāo)準(zhǔn)，單位為t）。虛線箭頭表示熱電能源供應(yīng)引起的虛擬碳流。由圖6可知，林漿紙供應(yīng)鏈中碳的來源主要包括大氣中的CO2、石化能源、煤炭、重油等輔助燃料、造紙用填料、石灰石等；碳的排放環(huán)節(jié)主要包括石化能源消耗、樹枝樹根腐爛、原煤燃燒、樹皮木屑燃燒、重油等輔助燃料燃燒、黑液燃燒、石灰石鍛燒、制漿廢氣排放、廢物處理等[27]。

3.2熱點(diǎn)碳排放源與碳流路徑

熱點(diǎn)碳排放源是指為滿足市場(chǎng)對(duì)單位最終消費(fèi)品的需求，在整個(gè)供應(yīng)鏈中產(chǎn)生直接碳排放較高的部門。被認(rèn)定為熱點(diǎn)碳排放源則表明具有較低的環(huán)境效率，是重點(diǎn)關(guān)注的對(duì)象。由圖6計(jì)算結(jié)果，可得到林漿紙供應(yīng)鏈中的熱點(diǎn)碳排放源（見表1）。林漿紙企業(yè)的碳減排需要重點(diǎn)關(guān)注堿回收、熱電站動(dòng)力鍋爐燃燒、廢紙?zhí)盥袢紵椭茲{等四個(gè)熱點(diǎn)碳排放源，這四個(gè)排放源的碳排放之和占總排放的比例接近70%?？紤]到樹皮木屑生物質(zhì)燃料排放、樹枝樹根生物質(zhì)腐爛排放以及建材制造等生物質(zhì)燃燒排放和建材長生命周期等因素，將它們排除在外，以上四個(gè)排放源的碳排放之和占林漿紙供應(yīng)鏈的總排放比例仍然接近60%。

由推論2和公式（7）可知，供應(yīng)鏈層次數(shù)量越大，上游的資源投入對(duì)層次距離較遠(yuǎn)的下游產(chǎn)品產(chǎn)出影響越小。但是這并不意味著對(duì)供應(yīng)鏈下游產(chǎn)品的需求所引起的上游相關(guān)部門的碳排放會(huì)很小。由表1可知，情形可能恰恰相反：為滿足市場(chǎng)對(duì)供應(yīng)鏈下游產(chǎn)品的需求，將在上游相關(guān)部門產(chǎn)生大量的碳排放。

熱點(diǎn)碳流路徑是指由隱含碳流較高并且直接排放量較大的多個(gè)相鄰部門串聯(lián)組成的一段通路。熱點(diǎn)碳流路徑上的部門都是供應(yīng)鏈中重要的生產(chǎn)經(jīng)營環(huán)節(jié)，分布于產(chǎn)品生命周期的不同階段，揭示了碳元素的主要形態(tài)變化與主要流向。

在整個(gè)供應(yīng)鏈中，碳流路徑的總數(shù)量取決于供應(yīng)鏈的層次數(shù)量和各相鄰層次間不同部門的投入產(chǎn)出映射關(guān)系。假設(shè)供應(yīng)鏈共劃分為n層，每層有n個(gè)部門，則總的碳流路徑的數(shù)量級(jí)為nn，如果n是一個(gè)較大的數(shù)字，其結(jié)果是相當(dāng)龐大的。當(dāng)供應(yīng)鏈的結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜時(shí)，需要借助于網(wǎng)絡(luò)建模與分析工具進(jìn)行處理[28]。

生產(chǎn)實(shí)際中，我們比較關(guān)心碳排放量較大的路段，而非整條路徑，以便精準(zhǔn)地實(shí)施設(shè)備技術(shù)提升或工藝流程改造措施，有效降低該路段的碳排放。由圖6計(jì)算結(jié)果，得到林漿紙供應(yīng)鏈中的熱點(diǎn)碳流路段（見表2）。對(duì)熱點(diǎn)碳流路徑進(jìn)行深入研究有助于揭示碳生命周期中的空間分布變化以及碳轉(zhuǎn)移規(guī)律，為碳排放交易、碳補(bǔ)償?shù)认嚓P(guān)管理制度與政策的制定提供技術(shù)支持[29-30]。

4結(jié)論與討論

氣候變化背景下，面向企業(yè)的碳減排已經(jīng)成為研究人員和政府共同關(guān)心的課題。本文以林漿紙供應(yīng)鏈為載體，研究企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營過程中碳的流動(dòng)與排放特點(diǎn)。利用列昂惕夫逆陣建立了基于供應(yīng)鏈的多層次投入產(chǎn)出模型以及隱含碳流與碳排放模型；結(jié)合案例企業(yè)，計(jì)算得到林漿紙供應(yīng)鏈中各部門的隱含碳流與碳排放。主要結(jié)論如下：

（1）基于供應(yīng)鏈的隱含碳流與碳排放計(jì)量將宏觀市場(chǎng)需求變化、企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營管理和微觀生產(chǎn)工藝過程有機(jī)

表1熱點(diǎn)碳排放源（以1 000 t 紙、500 t商品漿為準(zhǔn)）

Tab.1Hotspot sources of carbon emissions

（1 000 tons of paper， 500 tons of pulp）/t

序號(hào)部門直接碳排放說明1堿回收781黑液燃燒，重油燃燒，石灰石分解2熱電站

動(dòng)力鍋爐765煤炭燃燒，天然氣燃燒，生物質(zhì)燃燒3廢紙?zhí)幚?18填埋、焚燒處理4制漿185廢氣排放，廢渣廢水排放5森林收獲639/104化石燃料燃燒、樹枝樹根腐爛。如排除樹枝樹根腐爛造成的碳排放，則為104 t

表2熱點(diǎn)碳流路段

Tab.2Hotspot trajectories of carbon flows/t

序號(hào)碳流路段說明1制漿—蒸發(fā)—燃燒制漿、燃燒工段產(chǎn)生大量碳排放2森林收獲—備料—

動(dòng)力鍋爐森林收獲、動(dòng)力鍋爐工段產(chǎn)生

大量碳排放3分銷使用—廢物處理分銷區(qū)域及分銷量決定了碳的流向地結(jié)合起來，為實(shí)現(xiàn)企業(yè)級(jí)碳減排的監(jiān)測(cè)和管理提供了一種有效的工具。

（2）通過將投入產(chǎn)出模型映射到多層次供應(yīng)鏈，實(shí)現(xiàn)了基于生產(chǎn)經(jīng)營和工藝過程的碳流、碳排放追蹤與計(jì)量。本文方法具有一定的普適性，只要深入理解其運(yùn)行機(jī)理和空間擴(kuò)散規(guī)律，就可以對(duì)各類生產(chǎn)經(jīng)營活動(dòng)中的各類生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)流進(jìn)行量化研究。

（3）對(duì)于林漿紙這類高污染、高排放的行業(yè)和企業(yè)，本文的研究方法和研究結(jié)果有助于企業(yè)從設(shè)備技術(shù)改造、生產(chǎn)工藝效率提升等方面探索實(shí)現(xiàn)環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的方法與路徑，同時(shí)也為政府碳減排、碳排放交易等相關(guān)政策的制定等提供有效的技術(shù)支持。

本文的研究還可以從以下方面進(jìn)一步拓展：

（1）層次和部門的細(xì)化。論文中部門的概念是在宏觀層面上進(jìn)行劃分的，是多個(gè)相關(guān)工藝流程、工序的組合。為進(jìn)一步細(xì)化，可以將部門進(jìn)一步分解為關(guān)鍵工藝流程、重要設(shè)備等。如在林漿紙工業(yè)中，將堿法蒸煮制漿部門進(jìn)一步細(xì)化為蒸煮器、洗漿機(jī)、篩漿機(jī)、除渣器、漂白機(jī)、蒸發(fā)器、冷凝器、黑液燃燒爐、苛化器、石灰轉(zhuǎn)窯等設(shè)備或工段。具體的設(shè)備或工序之間存在一定的物料轉(zhuǎn)移映射關(guān)系，這種關(guān)系同樣可以采用投入產(chǎn)出矩陣加以描述。部門的分解與過程細(xì)化有助于詳細(xì)并有針對(duì)性地優(yōu)化控制并提升大型儀器設(shè)備的環(huán)境效率?？紤]到儀器設(shè)備工藝水平和技術(shù)效率不同，投入產(chǎn)出比不是恒定不變的，通過提高儀器設(shè)備工藝水平和技術(shù)效率可以提高投入產(chǎn)出比，降低單位產(chǎn)出排放率，從而減少總排放。

（2）政府環(huán)境規(guī)制對(duì)企業(yè)碳績效的影響評(píng)價(jià)。從政府的視角出發(fā)，為實(shí)現(xiàn)碳減排可能采取多種環(huán)境規(guī)制措施，如碳排放總量約束、碳稅、碳交易、強(qiáng)制采用低碳技術(shù)等；從企業(yè)的視角出發(fā)，會(huì)依據(jù)生產(chǎn)經(jīng)營實(shí)際情況，采取綜合性優(yōu)化措施，既遵循政府規(guī)制要求降低碳排放，又要減少經(jīng)濟(jì)損失?；谏a(chǎn)經(jīng)營和工藝過程的隱含碳流與碳排放計(jì)量研究能夠?yàn)槠髽I(yè)碳績效評(píng)價(jià)提供有力的技術(shù)支持。

（3）供應(yīng)鏈全球化引起的碳排放轉(zhuǎn)移。林漿紙供應(yīng)鏈中的碳排放轉(zhuǎn)移充分體現(xiàn)于最終紙產(chǎn)品需求的全球化?；诠?yīng)鏈的隱含碳流與碳排放計(jì)量研究可以為揭示全球林紙產(chǎn)品貿(mào)易背景下的碳轉(zhuǎn)移問題做出基礎(chǔ)的技術(shù)上的貢獻(xiàn)。由推論和圖6可知，最終紙產(chǎn)品的國際需求量、市場(chǎng)價(jià)格變化將引起上游生產(chǎn)部門和原材料供應(yīng)部門所在國家或地區(qū)總排放的變化，具體計(jì)算方法可以從生產(chǎn)地與分銷地之間、分銷地與消費(fèi)區(qū)域之間的關(guān)系入手，建立映射矩陣，實(shí)現(xiàn)數(shù)量化計(jì)算與分析。

（編輯：王愛萍）

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