中國省際碳排放的測算及效率研究
——基于生產和消費的雙重視角

洪仁婧,江象君,宣 燁

(南京財經大學 江蘇產業(yè)發(fā)展研究院，江蘇 南京 210046)

一、引 言

當前中國經濟發(fā)展的“三期疊加”的階段性特征使得生產模式的轉型迫在眉睫，中國政府計劃于2030年左右達到碳排放峰值，這意味著中國將不遺余力地實施碳減排政策，并且各省將根據(jù)自身碳消耗的情況承擔不同程度的碳減排責任。各省實際碳排放量的測算是實現(xiàn)碳減排責任公平分配的基礎[1]，同樣，在有限投入內實現(xiàn)最大產出的碳排放效率的度量是優(yōu)化資源配置、促進低碳轉型的重要途徑[2][3]。

公平分配碳減排的責任，關鍵在于區(qū)域實際碳排放量的測算。有學者基于投入產出模型對中國生產型和消費型碳排放進行測算，發(fā)現(xiàn)發(fā)達經濟體的消費需求是造成中國生產側碳排放較多的顯著因素[4]。同樣，為了更加公平地界定各省碳減排的責任分配程度，也有眾多學者提出要從生產和消費的視角出發(fā)對各省碳排放進行核算[5][6]。DEA分析計算模型是評價環(huán)境及能源綜合利用率的常用方式之一。國內董鋒等(2014)[7]建立了基于三階段的DEA量化分析模型，并定量測定出對應區(qū)域內的溫室氣體排放情況，回避了外界環(huán)境等客觀因素的耦合影響，發(fā)現(xiàn)區(qū)域碳排放效率基本與區(qū)域經濟發(fā)展情況相吻合；馮冬和李健(2017)[8]基于考慮非期望產出的SBM模型測算分析了2005～2014年京津冀地區(qū)的碳排放效率；劉亦文和胡宗義(2015)[9]采用超效率 DEA 方法度量了中國各區(qū)域碳排放效率，發(fā)現(xiàn)中國整體碳排放效率呈動態(tài)上升趨勢。

以上對區(qū)域碳排放研究的相關文獻部分僅考慮了單一公平原則或是單一效率原則，而眾多進行區(qū)域碳排放效率測算的研究在區(qū)域碳排放的測算上沒有考慮區(qū)域間生產與消費的貿易轉移?；诖耍疚臏y算各地區(qū)生產型和消費型碳排放量，并以此測算結果作為SBM-DEA模型的非期望產出對各省碳排放效率進行度量，由此基于公平與效率原則構建各省實際碳排放和碳排放效率的測算框架。

二、數(shù)據(jù)來源與處理

(一)直接碳排放的核算

基于各省域能源消耗的情況(碳類、油品類、天然氣以及電力消耗，由于電力消耗不產生CO2，主要對前三種能源進行統(tǒng)計)，根據(jù)《2006年IPCC國家溫室氣體清單指南》文件中關于不同類型能源在燃燒階段的溫室氣體排放情況，間接測定出不同省區(qū)的溫室氣體排放情況。

CO2I=∑EJI*KJ*EFJ*44/12

(1)

式(1)表示I省在2012年溫室氣體排放情況及總量；J表示能源類型；KJ表示第J類能源按照能量標準折算到煤炭上的系數(shù)值；EFJ表示第J種能源在燃燒過程中的溫室氣體排放系數(shù)值；44/12表示溫室氣體同碳元素之間的原子質量比值。

表1給出了《2006年IPCC國家溫室氣體清單指南》中不同類型燃料的碳含量和有效二氧化碳排放系數(shù)。

表1 IPCC中涉及碳排放計算的各指標及系數(shù)

資料來源：作者整理.

(二)各區(qū)域各部門碳排放系數(shù)的測算與修正

為了進一步明確不同省區(qū)涉及生產及消費類型的溫室氣體碳排放量值，必須精準測定出不同省區(qū)不同生產單位的碳排放占比。由于統(tǒng)計資料有限，無法直接計算出各區(qū)域各部門碳排放直接系數(shù)，要在全國水平上對碳排放系數(shù)進行修正，這里借鑒李方一等(2013)[10]的行列平衡修正方法。

(2)

(3)

式(2)中，xri代表第i個生產部門的產值情況；dri代表第i個部門的溫室氣體碳排放情況，文章中選用平均碳排放系數(shù)值表示；Ur表示不同區(qū)域的溫室氣體實際排放情況。式(2)表示不同區(qū)域的碳排放實際值和理論值的比，即γr表示行調整系數(shù)。式(3)代表通過優(yōu)化后的不同省區(qū)的溫室氣體排放占比。

(4)

(5)

同理，式(4)表示各部門碳排放計算量與實際量的比值，即列調整系數(shù),Qi表示各部門實際碳排放總量；式(5)即為經過行列調整后的碳排放調整系數(shù)。對上述過程進行多次重復，直至使得各區(qū)域及各部門的碳排放計算量與實際量的誤差范圍在5%以內即為最終的碳排放調整系數(shù),見表2。

表2 區(qū)域—部門碳排放平衡表

資料來源：作者整理.

(三)投入產出指標的設定

現(xiàn)有研究多以碳相關要素之間的比值表征碳排放效率，而基于SBM-DEA模型的碳排放效率的測算將碳排放效率表示為多因素共同作用的結果[11][12]，更加全面系統(tǒng)地揭示了碳排放復雜的特征。

本文將地區(qū)GDP作為期望產出，地區(qū)生產型或消費型碳排放量作為非期望產出，選取資本(固定資產投資)、勞動力(就業(yè)人數(shù)總量)和能源(能源消耗總量)作為基本的財力、人力和物力投入[13]，數(shù)據(jù)來源于2013年的《中國統(tǒng)計年鑒》和《中國能源統(tǒng)計年鑒》。

三、研究方法

(一)投入產出模型

基于投入產出模型的r省份i部門產出的平衡關系如式(6)所示。

(6)

(7)

(8)

(9)

CEp=CEs→r+CEs→s+ExCEs

(10)

CEc=CEr→s+CEs→s+ImCEs

(11)

式(10)及式(11)表示S省份生產單位的碳排放量及碳消費量，其中，CEs→s表示S省區(qū)域的碳排放量指標，ExCEs代表S省由于出口因素造成的碳排放量指標，ImCEs表示s省因進口產生的碳排放量。文章使用的研究數(shù)據(jù)來源于劉衛(wèi)東統(tǒng)計編著的2012年省區(qū)生產投入情況，中國統(tǒng)計出版社出版的《2012年中國30省區(qū)市區(qū)域間投入產出表》。

(二)SBM-DEA模型

基于傳統(tǒng)角度的DEA量化分析模型，將引起生產要素投入冗雜的問題，片面追求生產效率的同時導致生產投入及產出較為單一，難以實現(xiàn)全方位的整體評價，評價效率較低。繼西方學者提出非徑向、非角度的DEA模型之后，考慮非期望產出的SBM模型得到進一步發(fā)展，并有效解決了傳統(tǒng)DEA模型所面臨的問題。其中，決策單元的效率值選定范圍介于0～1，且值為1時表示決策生效，若效率值低于1說明決策不全面或者存在決策損失。

四、研究結果

本文將碳排放調整系數(shù)與投入產出模型相結合，利用區(qū)域間投入產出表對各省的碳排放量進行了相關測算，進一步得出各省基于生產(生產型碳排放量)和消費(消費型碳排放量)雙重視角下的實際碳排放量。比較各省生產型和消費型碳排放量的情況可以深入了解各省是碳凈進口還是碳凈出口，在明確不同省區(qū)關于溫室氣體的排放量控制責任及程度方面具有實踐意義。在測定生產型及消費型溫室氣體排放量的基礎上建立SBM-DEA分析模型，明確碳排放量為非期望條件下的產出量，GDP為期望產出，以財力、人力和物力的投入對各省的生產型和消費型碳排放效率進行了測算。

(一)生產型和消費型碳排放的比較分析

圖1繪制了2012年各省份生產型和消費型碳排放的情況。第一，基于生產和消費的雙重視角分析碳排放的總量可知，河北、遼寧、江蘇、浙江、山東、河南和廣東等省的碳排放量遠遠高于全國其他省份；第二，假定溫室氣體碳排放量凈值大于0，可以直接判斷出絕大多數(shù)的省區(qū)在消費型溫室氣體排放量值上明顯超過其他生產形式對應的溫室氣體排放量值；第三，我們定義碳凈出口省為凈出口碳排放量(生產型碳排放量>消費型碳排放量)大于0的省份。河北、山西、內蒙古、遼寧、山東、貴州、甘肅等省區(qū)的生產型溫室氣體排放量值均大于消費排放值，其中，溫室氣體凈排出省份主要集中在中西部后發(fā)城市；第四，還有部分省份的生產型和消費型碳排放量幾乎處于平衡的狀態(tài)，比如安徽、河南、海南和陜西等省份。

基于生產和消費需求視角來考慮各省份碳減排的實施方向和責任分配是一種較為客觀公平的方法。碳凈進口省份的碳消費需求大于本省的生產需求，一方面除了需要承擔除本省生產并消費產生的碳排放以外，還需承擔由他省生產并向其輸出而產生的碳排放的責任。另一方面碳凈進口省可以針對其進口碳產品的消費結構，改善不良的消費習慣或者研發(fā)綠色生產技術。碳凈出口省份的碳生產需求大于本省的消費需求，或由于自身產業(yè)結構處于產業(yè)鏈的下游或由于某種資源稟賦有某種高碳產業(yè)的生產優(yōu)勢從而承擔了他省消費需求的生產，碳凈出口省不能因為“誰消費，誰負責”的原則而否認自身產業(yè)結構向多元化和高級化發(fā)展的社會減排責任。

圖1 2012年各省市實際二氧化碳排放詳情

(二)生產型和消費型碳排放效率分析

建立基于經濟、勞動力及物資等要素為基礎的國民生產總值期望產出值，基于溫室氣體排放值建立非期望條件下的SBM-DEA分析模型，將上文考慮各省份之間碳轉移貿易因素計算得出的生產型和消費型碳排放量分別作為非期望產出進行效率的測算。綜合能效主要反饋最優(yōu)解和實際值之間的差距，二者之間的能效值如表3所示。

表3 2012年各省域生產型和消費型碳排放效率表

資料來源：作者繪制.

從生產型碳排放效率的測算結果中可以看出，北京、上海和廣東這三個省份的綜合效率(TE)、純技術效率(PTE)和規(guī)模效率(SE)均完全有效。在綜合效率方面，包括上述三個省份在內，天津、江蘇、浙江和重慶等為代表的發(fā)達省份的TE值大于0.5，其余省份均低于0.5，僅有9個省份的TE值高于全國平均水平；在純技術效率方面，PTE值的省份分布情況與綜合效率基本一致，并且江蘇、重慶和青海三省的PTE值均為1，介于0.5和1之間的省份增加了湖南、海南和寧夏；在規(guī)模效率方面，也僅北京、上海和廣東三個省份處于規(guī)模報酬不變的階段，SE值為1，其余省份皆處于規(guī)模報酬遞減的階段，并且除海南、青海和寧夏之外的其余省份的SE值均大于0.6，僅有9個省份的SE值低于平均水平。生產型碳排放效率的分布中，綜合效率的分布情況是全國各省份的經濟社會發(fā)展水平的程度的表征，剔除了規(guī)模因素的純技術效率的PTE值分布在綜合效率的基礎上出現(xiàn)了波動，主要表現(xiàn)為有效單元和較高PTE值單元的增加。在TE值和PTE值基礎上計算出來的SE值(SE=TE/PTE)即為規(guī)模效率，表示各省規(guī)模報酬所處的狀態(tài)。

消費型碳排放效率的測算結果與生產型碳排放效率的測算結果相比，完全有效單元除北京、上海外增加了江蘇和福建兩個省份；PE值介于0.5和1之間的單元增加了四川省，其余省份分布不變；PTE值介于0.5和1之間的單元減少了湖南省，增加了四川省；SE值低于0.5的單元消費型碳排放效率和生產型碳排放效率保持一致。消費型和生產型碳排放效率兩者之間最大的區(qū)別便是消費型碳排放效率的完全有效單元增加了江蘇和福建兩個省份，其他各省份的效率值分布與生產型效率相一致。

五、結論與建議

碳排放的測算結果表明，生產型和消費型的實際碳排放量位居全國前列的地區(qū)依次為山東、河北、遼寧、江蘇、河南和廣東，基于公平原則，上述省份在一定程度上需要多分擔全國的減排責任。全國范圍內大部分省份都是碳凈進口省份，其中吉林、江蘇、浙江、湖南、廣東和重慶的碳凈進口量較大；河北、山西、內蒙古、遼寧、寧夏和新疆因其他省份的消費需求而產生較多的碳排放量，被歸為碳凈出口省，上述分析表明“發(fā)達地區(qū)消費，欠發(fā)達地區(qū)污染”的情形在中國依然顯著存在。

溫室氣體排放能效分析結果充分說明，北上廣三個經濟發(fā)達地區(qū)的生產及消費型溫室氣體排放能效值均生效，消費型碳排放效率完全有效的單元還要在這三個地區(qū)的基礎上增加江蘇和福建。大部分省份消費型碳排放的各個效率值基本都略微高于生產型，大部分省份的綜合效率皆低于全國的平均水平，表明大部分省份的碳排放效率值較低；而大部分省份的純技術效率要高于均值，意味著在不考慮規(guī)模因素的情況下大部分省份的純技術投入產出效率還是處于中上的水平；雖然大部分省份規(guī)模效率的均值大于0.8，但是綜合效率和純技術效率的均值都較低，這意味著大部分省份碳排放效率仍有較大的提升空間。

根據(jù)以上結論，提出以下建議：(1)各地區(qū)碳排放的測算需要考慮區(qū)域間的貨物與服務貿易聯(lián)系，生產型和消費型碳排放量有利于各省在碳凈進口省和碳凈出口省之間明確自身的定位，并針對自身的定位對本省的消費和產業(yè)結構進行調整。(2)碳凈進口省份要承擔起因自身消費需求而產生的碳排放的減排責任，調整自身的消費結構，加強對群眾的綠色消費理念的教育。碳凈出口省份要關注自身產業(yè)結構的合理性，促進產業(yè)結構向高級化和多元化的方向發(fā)展，同時加大對綠色生產技術的研發(fā)。(3)大部分地區(qū)碳排放的規(guī)模效率和純技術效率仍然處于較低水平，各省份在量化減排目標的同時仍不能忽視碳排放效率的提升。(4)碳排放效率的區(qū)域分布與區(qū)域的經濟社會發(fā)展水平呈現(xiàn)一致的特征要求各省份重視經濟建設，實現(xiàn)經濟建設與生態(tài)文明的共贏與發(fā)展。