區(qū)域電力相關(guān)碳排放核算框架的構(gòu)建和應(yīng)用

魏文棟 張鵬飛 李佳碩

摘要?準(zhǔn)確、全面地核算區(qū)域電力相關(guān)碳排放（后文簡(jiǎn)稱電力碳排放）是指導(dǎo)減排的前提。然而，現(xiàn)有研究忽視了貿(mào)易對(duì)區(qū)域電力碳排放的影響，導(dǎo)致“碳排放泄露”等問題，嚴(yán)重影響了電力碳減排政策的公平性和有效性。鑒于此，本文綜合運(yùn)用IPCC清單編制法、網(wǎng)絡(luò)法和多區(qū)域環(huán)境投入產(chǎn)出模型建立了涵蓋生產(chǎn)側(cè)、供給側(cè)和消費(fèi)側(cè)的電力碳排放核算框架，并編制了2012年我國(guó)30個(gè)省區(qū)不同視角下的電力碳排放清單。結(jié)果表明：①地區(qū)在不同視角下的電力碳排放存在較大差異。以內(nèi)蒙古為例，2012年其生產(chǎn)側(cè)、供給側(cè)、消費(fèi)側(cè)視角下電力碳排放分別為3.76億t、2.39億t和1.26億t。②不同視角下各省電力碳排放的空間分布呈現(xiàn)不同的特征：火力發(fā)電比重高的北方省份（如內(nèi)蒙古和山西）有較大的生產(chǎn)側(cè)電力碳排放，制造業(yè)所占比重高的中部和東部省份（如河北和山東）有較大的供給側(cè)電力碳排放，而經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平高的東部沿海省份（如江蘇和浙江）有較大的消費(fèi)側(cè)電力碳排放。③各省區(qū)之間存在大規(guī)模電力碳排放流動(dòng)。2012年，我國(guó)通過輸電網(wǎng)絡(luò)和貿(mào)易網(wǎng)絡(luò)發(fā)生的省際電力碳排放流動(dòng)總量分別為4.60億t和9.76億t，分別占全國(guó)生產(chǎn)側(cè)電力碳排放總量的13.1%和27.7%。通過輸電網(wǎng)絡(luò)和貿(mào)易網(wǎng)絡(luò)的電力碳排放流動(dòng)呈現(xiàn)出從中西部地區(qū)流向東部沿海地區(qū)的空間特征。本文建立的電力碳排放核算框架將生產(chǎn)側(cè)、供給側(cè)、消費(fèi)側(cè)視角有機(jī)地結(jié)合在一起，有利于增強(qiáng)對(duì)電力系統(tǒng)碳排放的認(rèn)識(shí)，為合理劃分區(qū)域間電力碳排放責(zé)任提供了基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞?電力碳排放;電力流動(dòng);網(wǎng)絡(luò)法;多區(qū)域環(huán)境投入產(chǎn)出模型;多視角

中圖分類號(hào)?X323

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼?A文章編號(hào)?1002-2104（2020）07-0038-9DOI：10.12062/cpre.20191136

我國(guó)是世界上最大的CO2排放國(guó)[1]。在眾多經(jīng)濟(jì)部門中，發(fā)電部門CO2排放量最大[2-5]。2016年我國(guó)發(fā)電產(chǎn)生的CO2排放量為43.9億t，約占我國(guó)總排放的45%[6-7]，幾乎與美國(guó)同年度化石燃料燃燒產(chǎn)生的CO2排放總量相等[8]。因此，我國(guó)急需制定科學(xué)合理的電力碳減排政策，這對(duì)我國(guó)減排目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)至關(guān)重要?；诖?，本文綜合使用IPCC清單編制法、網(wǎng)絡(luò)法和多區(qū)域環(huán)境投入產(chǎn)出模型建立了電力碳排放核算框架，并在此框架基礎(chǔ)上核算了2012年我國(guó)30個(gè)省區(qū)生產(chǎn)側(cè)、供給側(cè)和消費(fèi)側(cè)的電力碳排放，最后從消費(fèi)側(cè)出發(fā)提出一些政策建議。

1??文獻(xiàn)綜述

碳排放清單是中央政府分配減排目標(biāo)責(zé)任、制定減排政策的重要依據(jù)[9]?，F(xiàn)有研究主要從兩個(gè)方面來(lái)核算區(qū)域電力碳排放：生產(chǎn)側(cè)電力碳排放（直接電力碳排放）和供給側(cè)電力碳排放（間接電力碳排放）。生產(chǎn)側(cè)電力碳排放是指地區(qū)在發(fā)電過程中直接產(chǎn)生的CO2排放量，而政府間氣候變化專門委員會(huì)（IPCC）編制的溫室氣體核算方法是核算地區(qū)直接電力碳排放最重要和最常用的方法[9-11]?；贗PCC清單方法，馬翠梅等人[12]核算了2010年我國(guó)各省發(fā)電產(chǎn)生的碳排放;Shan等人[7]建立了我國(guó)1997—2015年的直接排放清單，其中包括地區(qū)發(fā)電部門的直接碳排放;Qu等人[13]的研究也包含我國(guó)各省發(fā)電產(chǎn)生的直接碳排放。此外，一些數(shù)據(jù)庫(kù)和機(jī)構(gòu)，如中國(guó)排放賬戶和數(shù)據(jù)庫(kù)（CEADs）[14]、國(guó)際能源署（IEA）[8]等也使用IPCC清單方法核算了地區(qū)直接電力碳排放。另一方面，由于電力供給和需求的空間錯(cuò)配，我國(guó)區(qū)域間存在通過輸電網(wǎng)絡(luò)發(fā)生的大規(guī)模直接電力流動(dòng)[15-16]，同時(shí)，隱含于電力中的碳排放和其他污染物也通過輸電網(wǎng)絡(luò)發(fā)生流動(dòng)[17]。在這種情況下，一個(gè)地區(qū)生產(chǎn)側(cè)直接電力碳排放和供給側(cè)間接電力碳排放可能存在較大差異。一些學(xué)者使用直接貿(mào)易調(diào)整法和網(wǎng)絡(luò)法來(lái)模擬區(qū)域間直接電力碳排放流動(dòng)，并計(jì)算地區(qū)供給側(cè)電力碳排放。供給側(cè)電力碳排放是指在區(qū)域間電力交易后地區(qū)電力供給中隱含的碳排放。直接貿(mào)易調(diào)整法相對(duì)簡(jiǎn)單，這種方法假設(shè)一個(gè)地區(qū)買入的電力完全用于當(dāng)?shù)叵?，而本地流出的電力中不包含買入的電力，因此不存在高階電力流動(dòng)[18-19]（即一個(gè)地區(qū)的電力通過中轉(zhuǎn)地區(qū)流到另外一個(gè)地區(qū)）。網(wǎng)絡(luò)法假設(shè)一個(gè)地區(qū)買入的電力首先與本地生產(chǎn)的電力混合，然后用于本地消費(fèi)或者賣出。Qu等人[13]使用網(wǎng)絡(luò)法計(jì)算了中國(guó)各省、亞歐大陸[20]、以及全球[21]的電力貿(mào)易中隱含的碳排放流動(dòng)。Ji等人[22]以中國(guó)、亞歐大陸、北歐地區(qū)的電網(wǎng)系統(tǒng)為例，說(shuō)明使用網(wǎng)絡(luò)法與其他方法得到的排放強(qiáng)度存在較大的差異。由于考慮了流經(jīng)中轉(zhuǎn)地區(qū)的高階電力流動(dòng)，網(wǎng)絡(luò)法有利于得到更加精確的間接電力碳排放[20]。

然而，現(xiàn)有研究多從單一視角（消費(fèi)側(cè)或供給側(cè)）核算電力碳排放，并且忽視了區(qū)域間貿(mào)易對(duì)于地區(qū)電力碳排放的影響。與隱含能源[23-25]、虛擬水[26-28]、隱含碳[29-30]等類似，電力碳排放可以通過區(qū)域間的貿(mào)易網(wǎng)絡(luò)發(fā)生流動(dòng)。忽視區(qū)域貿(mào)易對(duì)地區(qū)電力碳排放的影響將會(huì)導(dǎo)致碳排放泄漏[31-33]，而基于地區(qū)消費(fèi)側(cè)的電力碳減排政策可以避免區(qū)域貿(mào)易造成的碳泄露問題。此外，地區(qū)消費(fèi)側(cè)電力碳排放可以反映消費(fèi)者和貿(mào)易受益地區(qū)在減排中的責(zé)任，并為消費(fèi)側(cè)減排政策提供參考，有利于補(bǔ)充現(xiàn)有的以生產(chǎn)側(cè)和供給側(cè)為主的減排政策[13]。本文中消費(fèi)側(cè)電力碳排放包含地區(qū)用于滿足當(dāng)?shù)刈罱K需求和日常生活導(dǎo)致的電力碳排放。我國(guó)各省之間經(jīng)濟(jì)聯(lián)系密切，跨區(qū)域的電力碳排放流動(dòng)可能造成地區(qū)的間接電力碳排放和隱含電力碳排放相差較大。隨著區(qū)域貿(mào)易規(guī)模的擴(kuò)大，忽視通過區(qū)域貿(mào)易發(fā)生的間接電力碳排放流動(dòng)將會(huì)嚴(yán)重削弱減排政策的有效性[34-35]。

本文首次建立了一個(gè)涵蓋生產(chǎn)側(cè)、供給側(cè)、消費(fèi)側(cè)的多視角電力碳排放綜合核算框架，系統(tǒng)測(cè)算并對(duì)比這三個(gè)視角下的區(qū)域電力碳排放量。如圖1所示，本文建立的多視角電力碳排放核算框架將發(fā)電、直接用電、最終消費(fèi)聯(lián)系起來(lái)，完整地描述了電力碳排放的來(lái)源和最終去向，彌補(bǔ)了現(xiàn)有研究的不足，為準(zhǔn)確量化和深入理解區(qū)域電力碳排放提供了理論基礎(chǔ)。本文為政策制定者合理分配環(huán)境責(zé)任提供決策依據(jù)，并給出一些基于消費(fèi)側(cè)的減排建議。本文的另一個(gè)重要?jiǎng)?chuàng)新之處是在計(jì)算供給側(cè)的間接電力碳排放強(qiáng)度時(shí)考慮電力進(jìn)出口，而且將三峽水電站作為網(wǎng)絡(luò)法中的一個(gè)節(jié)點(diǎn)單獨(dú)列出，這有助于獲取更加準(zhǔn)確的電力碳排放強(qiáng)度。

2?研究方法與數(shù)據(jù)來(lái)源

2.1?生產(chǎn)側(cè)直接電力碳排放核算方法

本文使用IPCC清單方法來(lái)計(jì)算地區(qū)的直接電力碳排放。一個(gè)地區(qū)使用m種燃料進(jìn)行發(fā)電，則其產(chǎn)生的CO2排放量為：

eGi=∑mk=1efk×fci，k（1）

其中，ef?k表示的是第k種燃料的CO2排放因子，fci，k表示的是i地區(qū)用于發(fā)電的第k種燃料消耗量。

2.2?供給側(cè)間接電力碳排放核算方法

本文使用Qu等人提出的網(wǎng)絡(luò)法來(lái)計(jì)算地區(qū)的供給側(cè)電力碳排放。一個(gè)地區(qū)流入電力與生產(chǎn)電力之和應(yīng)該等于該地區(qū)流出電力與消費(fèi)電力之和。在包含n個(gè)地區(qū)的模型中，這個(gè)關(guān)系可以用等式（2）來(lái)表示：

xi=pi+∑nj=1Tj，i=ci+∑nj=1Ti，j（2）

其中xi表示地區(qū)i的總電力流動(dòng)，pi表示i地區(qū)生產(chǎn)的電力，Ti，j表示地區(qū)i出口到地區(qū)j的電量，ci是地區(qū)i消費(fèi)的電力。

定義對(duì)角矩陣?：

=x10…00x2…000…xn（3）

已知n個(gè)地區(qū)間電力流動(dòng)，我們可以得到電力流動(dòng)矩陣T（n×n）（見圖1）。

T=0T1，2…T1，nT2，10…T2，nTn，1Tn，2…0（4）

下面定義直接流出矩陣B：

B=-1T=0T1，2x1…T1，nx1T2，1x20…T2，nx2Tn，1xnTn，2xn…0

（5）

B矩陣中的元素B（i，j）表示的是地區(qū)i流向地區(qū)j的電力占i地區(qū)總電力流動(dòng)的比重。

根據(jù)等式（2），可得到下面的等式：

x=p+xB

=p1，p2，…pn+

x1，x2，…xnB（6）

其中，x和p是?1×n的行向量，分別表示地區(qū)的總電力流動(dòng)和發(fā)電量。

根據(jù)上式可得：

x=pI-B-1=pG（7）

其中，I是單位矩陣，G=[I-B]-1=I+B+B2+B3+…。矩陣G表示的是地區(qū)間總的電力流動(dòng)（包含通過中轉(zhuǎn)地區(qū)和不通過中轉(zhuǎn)地區(qū)的流動(dòng)），其元素G（i，j）表示的是i地區(qū)所發(fā)電力中流到j(luò)地區(qū)的電力比重。I表示供給本地區(qū)的電力，B表示不通過中轉(zhuǎn)地區(qū)流動(dòng)向其他地區(qū)的電力流動(dòng)，B2表示通過一個(gè)中轉(zhuǎn)地區(qū)的電力流動(dòng)，B3表示通過兩個(gè)中轉(zhuǎn)地區(qū)的電力流動(dòng)，更高階項(xiàng)的含義依此類推。

然后，定義生產(chǎn)-消費(fèi)矩陣，H：

H=G-1（8）

是地區(qū)電力消耗量構(gòu)成的對(duì)角矩陣，其中對(duì)角線元素（i，j）（i=j）是i地區(qū)的電力消耗量。H矩陣將不同地區(qū)的發(fā)電和電力消費(fèi)聯(lián)系起來(lái)，其元素H（i，j）=Gij×cjxj表示的是i地區(qū)所發(fā)電力被j地區(qū)消費(fèi)的比重。

下面將發(fā)電的CO2排放量和地區(qū)的耗電量聯(lián)系起來(lái)：

EC=EGH（9）

其中，矩陣EC的元素EC（i，j）表示的是j地區(qū)消費(fèi)的i地區(qū)的電力中隱含的CO2排放。矩陣EG的含義如下：

EG=eG10…00eG2…000…eGn（10）

根據(jù)上面的等式，我們可以計(jì)算出地區(qū)i的供給側(cè)電力碳排放：

ECi=∑nj=1ECi，j（11）

同時(shí)還可以得到地區(qū)i供給側(cè)電力的碳排放系數(shù)ef?c?：

efc=ECiEC（12）

其中，EC=Pi+∑ni=1Tji-∑ni=1Tij，表示i地區(qū)總供給電力，等于i地發(fā)電量加流入電力減去流出電力。

2.3?消費(fèi)側(cè)隱含電力碳排放核算方法

由于本文主要關(guān)注國(guó)內(nèi)電力碳排放流動(dòng)，而且缺少關(guān)于進(jìn)口的詳細(xì)數(shù)據(jù)，所以我們?cè)谟?jì)算地區(qū)隱含電力碳排放時(shí)不考慮進(jìn)口[36]。對(duì)于多區(qū)域投入產(chǎn)出表，存在下面的平衡關(guān)系：

yi，j=∑30p=1∑30t=1zi，jp，t+∑30s=1∑5n=1di，js，n+ei，j+oi，j（13）

其中，yi，j表示i地區(qū)j部門的總產(chǎn)出;表示i地區(qū)j部門向p地區(qū)t部門提供的中間產(chǎn)品;表示i地區(qū)j部門為滿足s地區(qū)n類最終需求提供的產(chǎn)品;ei，j是i地區(qū)j部門產(chǎn)品的出口;oi，j是其他誤差平衡項(xiàng)。

根據(jù)等式（13），我們可以得到下面的電力碳排放的平衡關(guān)系：

ci，j+∑30p=1∑30t=1εp，tzp，ti，j=εi，j∑30p=1∑30t=1zi，jp，t+εi，j∑30s=1∑5n=1di，js，n+

εi，jei，j+εi，joi，j=εi，jyi，j?（14）

其中，ci，j是i地區(qū)j部門的間接電力碳排放，這個(gè)值可以通過i地區(qū)的直接電力消費(fèi)碳排放強(qiáng)度與i地區(qū)j部門的直接電力消費(fèi)量相乘得到;εi，j是i地區(qū)j部門的隱含電力碳排放強(qiáng)度，表示單位價(jià)值產(chǎn)品中的隱含的電力碳排放量。

將等式（14）轉(zhuǎn)換為矩陣形式：

C+E×Z=E×Y（15）

其中，C是直接電力消費(fèi)碳排放量矩陣，C=[C1，1…C1，30，…C30，30，];E是隱含電力碳排放強(qiáng)度矩陣，E=[ε1，1…ε1，30，…ε30，30，];Z是中間流動(dòng)矩陣;Y是各地區(qū)各部門總產(chǎn)出組成的對(duì)角矩陣。

等式（15）可以轉(zhuǎn)換成下面的形式：

E=C（Y-Z）-1（16）

地區(qū)i隱含電力碳排放就等于：

TEi=E×Di（17）

其中，TEi表示i地區(qū)隱含電力碳排放總量;Di表示i地區(qū)最終需求列向量。

此外，地區(qū)間的間接電力碳排放流動(dòng)可以由以下方法得到：首先計(jì)算隱含電力碳排放強(qiáng)度矩陣RE30×900。調(diào)整后的2012年投入產(chǎn)出表包含30個(gè)省份，每個(gè)省份有30個(gè)部門，因此可以認(rèn)為全國(guó)30個(gè)省份合作生產(chǎn)900種的產(chǎn)品。隱含電力碳排放矩陣E是一個(gè)1×900的行向量，其中元素εi，j是i地區(qū)j部門1單位產(chǎn)值所隱含的電力碳排放量。下面以1地區(qū)為例，定義地區(qū)1的電力碳排放強(qiáng)度行向量RE1：

RE1=C1（Y-Z）-1（18）

其中，RE1表示900種產(chǎn)品的單位價(jià)值所隱含的地區(qū)1的電力碳排放量;?C1=[C1，1，C1，2…C1，30，0…0]。

同樣的方法可以得到30個(gè)地區(qū)的REi。

2.4??數(shù)據(jù)來(lái)源

本文使用的多區(qū)域投入產(chǎn)出表是劉衛(wèi)東等人[37]編制的《2012年中國(guó)31省區(qū)市區(qū)域間投入產(chǎn)出表》，為了與各部門電力消耗數(shù)據(jù)匹配，本文將投入產(chǎn)出表的42部門合并為30部門;我國(guó)各省份電力流動(dòng)和進(jìn)出口數(shù)據(jù)是根據(jù)《電力工業(yè)統(tǒng)計(jì)資料匯編2012》[38]整理得到;各省份的發(fā)電量和用電量數(shù)據(jù)來(lái)自《中國(guó)電力年鑒2013》[39];2012年各省發(fā)電燃料投入數(shù)據(jù)來(lái)自《2013年中國(guó)能源統(tǒng)計(jì)年鑒》[40];在選擇燃料的排放系數(shù)時(shí)本文與Qu的研究保持一致，其中，原煤的碳排放系數(shù)來(lái)自Liu等人的研究[41]，其他燃料的排放系數(shù)來(lái)自世界資源研究所（WRI）[42];與中國(guó)存在直接電力貿(mào)易的國(guó)家或地區(qū)的發(fā)電碳排放系數(shù)和發(fā)電量數(shù)據(jù)來(lái)自國(guó)際能源署（IEA）[8]。由于數(shù)據(jù)所限，本文假設(shè)這些地區(qū)或國(guó)家只和中國(guó)發(fā)生國(guó)際電力貿(mào)易。

3??結(jié)果分析

3.1?生產(chǎn)側(cè)直接電力碳排放分析

2012年，我國(guó)30個(gè)省份直接電力碳排放共計(jì)35.2億tCO2。具有豐富煤炭資源的省份（如內(nèi)蒙古和陜西）以及人口大?。ㄈ绾幽?、河北、山東、廣東等）通常有較大的直接電力碳排放。其中內(nèi)蒙古的直接電力碳排放量最大（3.76億t），其次是江蘇（2.96億t）和山東（2.93億t）。而人口較少的省份（如青海、海南、重慶等）和水力發(fā)電占比高的省份（如四川、云南、湖北）通常有較小的直接電力碳排放量。

我國(guó)不同省份之間直接電力碳排放強(qiáng)度（生產(chǎn)單位電力產(chǎn)生的碳排放）存在較大差異。以火力發(fā)電為主的北方地區(qū)具有較高的直接電力碳排放強(qiáng)度，比如華北電網(wǎng)（北京、天津、河北、山西、山東）和東北電網(wǎng)（內(nèi)蒙古、遼寧、吉林、黑龍江）。其中內(nèi)蒙古的直接電力碳排放強(qiáng)度為1.18?kg?CO2/kW·h，是直接電力碳排放強(qiáng)度最高的省份。而南方地區(qū)由于水力發(fā)電所占比重較高[39]，因此具有較低的直接電力碳排放強(qiáng)度，例如湖北、四川、云南等地區(qū)。

3.2?供給側(cè)間接電力碳排放分析

3.2.1?基于輸電網(wǎng)絡(luò)的直接電力碳排放流動(dòng)

我們使用網(wǎng)絡(luò)法得到了2012年我國(guó)省際直接電力碳排放流動(dòng)。2012年我國(guó)省際直接電力碳排放流動(dòng)總量為4.6億t，占全國(guó)直接電力碳排放的13.1%。如圖2所示，直接電力碳排放流動(dòng)的基本方向是從中西部地區(qū)流向東部省份。我國(guó)省際最大的三個(gè)電力碳排放流動(dòng)都是從內(nèi)蒙古流出，分別流入河北（0.5億t）、北京（0.4億t）、遼寧（0.4億t）。直接電力碳排放流動(dòng)的方向與我國(guó)煤炭資源的分布和地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平相關(guān)?？梢钥闯鲋饕膬袅魅胧》萜毡槭墙?jīng)濟(jì)規(guī)模大但煤炭資源短缺的省份，而凈流出省份則主要是經(jīng)濟(jì)水平較低而煤炭資源比較豐富的地區(qū)。此外，在

直接電力碳排放流動(dòng)中，臨近省份的電力碳排放流動(dòng)規(guī)模較大，這是因?yàn)橹苯与娏蛑苯与娏μ寂欧诺牧鲃?dòng)依賴于輸電線路等基礎(chǔ)設(shè)施，而跨區(qū)域的輸電線路投資規(guī)模巨大，建設(shè)難度高，而且長(zhǎng)距離的電力傳輸會(huì)產(chǎn)生電力損耗[43]，這些因素限制了跨區(qū)域的直接電力流動(dòng)。

3.2.2?我國(guó)各省供給側(cè)間接電力碳排放量及特征分析

我國(guó)30個(gè)省份間接電力碳排放總量為35.1億t?CO2，間接電力碳排放最大的三個(gè)省份分別是山東（3.30億t）、江蘇（3.21億t）和河北（2.80億t）。與直接電力碳排放類似，間接電力碳排放強(qiáng)度仍然呈現(xiàn)北高南低的特征。

我國(guó)地區(qū)間大規(guī)模的直接電力碳排放流動(dòng)使一些省份的直接與間接電力碳排放在排放量和排放強(qiáng)度上存在較大差異。北京、河北、遼寧、青海、內(nèi)蒙古、山西、安徽、寧夏、貴州等省份的直接電力碳排放和間接電力碳排放之間差距較大（見圖3）。另一方面，北京、上海、湖北、重慶、青海、廣東等地區(qū)的直接和間接電力碳排放強(qiáng)度存在較大差異。例如，北京的間接電力碳排放強(qiáng)度比直接電力碳排放強(qiáng)度高60.3%。這是因?yàn)楸本纳轿骱蛢?nèi)蒙古買入了大量的電力，而這些賣出電力的省份生產(chǎn)的電力的碳排放強(qiáng)度較高。

3.3?消費(fèi)側(cè)隱含電力碳排放分析

3.3.1?基于貿(mào)易網(wǎng)絡(luò)的間接電力碳排放流動(dòng)

間接電力碳排放流動(dòng)可以分為省際流動(dòng)和隱含在出口中的電力碳排放兩部分。2012年我國(guó)間接電力碳排放流動(dòng)總量為16.1億t，占全國(guó)直接電力排放量的45.7%，其中省際流動(dòng)總量為9.76億t，隱含在出口中的電力碳排放為6.34億t。

圖4展示了我國(guó)2012年省際間接電力碳排放凈流動(dòng)。與直接電力碳排放流動(dòng)的空間特征不同，間接電力碳排放流動(dòng)的基本方向是從北向南，而且相距很遠(yuǎn)的省份之間存在間接電力碳排放流動(dòng)。間接電力碳排放流動(dòng)中，凈流入地區(qū)主要是經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)（如北京、天津、上海、浙江、廣東），和中西部直接電力碳排放強(qiáng)度低（或者說(shuō)水電比重高）的地區(qū)（如湖北、湖南、廣西、海南、重慶、四川、云南、青海），而中西部地區(qū)直接電力碳排放強(qiáng)度高的地區(qū)一般為凈流出地區(qū)（如河北、山西、內(nèi)蒙古、遼寧、河南、寧夏等）。間接電力碳排放流動(dòng)的方向與當(dāng)?shù)氐漠a(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)以及

當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)發(fā)展水平有關(guān)。經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平高的地區(qū)有更高的消費(fèi)水平，這些地區(qū)可以從外部省份買入更多的產(chǎn)品來(lái)滿足當(dāng)?shù)氐淖罱K需求，因此經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)省份更有可能是凈流入省份，對(duì)于欠

發(fā)達(dá)地區(qū)則相反。

作為一個(gè)出口大國(guó)，我國(guó)出口的產(chǎn)品和服務(wù)中隱含了大量電力碳排放。2012年我國(guó)出口中隱含電力碳排放總量為6.34億t。東部沿海省份是主要的電力碳排放出口地區(qū)，其中江蘇、廣東、浙江、山東是最大的四個(gè)電力碳排放出口地區(qū)，這四個(gè)地區(qū)的電力碳排放出口占全國(guó)的46.9%。

而最終需求可以進(jìn)一步分為消費(fèi)和投資兩部分。

3.3.2?我國(guó)各省消費(fèi)側(cè)隱含電力碳排放量及特征分析

2012年全國(guó)消費(fèi)側(cè)隱含電力碳排放總量為29.1億t?CO2，占生產(chǎn)側(cè)電力碳排放的82.7%。經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平高和人口多的省份傾向于有較大的隱含電力碳排放量，例如河南、河北、山東、江蘇、浙江、廣東、安徽。為了進(jìn)一步分析隱含電力碳排放的結(jié)構(gòu)，本文將地區(qū)隱含電力碳排放分為兩部分：第一，用于滿足本地最終需求引致的電力碳排放，第二，滿足本地非生產(chǎn)活動(dòng)引致的電力碳排放（城鄉(xiāng)居民生活用電引致的電力碳排放）。在2012年全國(guó)隱含電力碳排放量中，消費(fèi)部分引致的電力碳排放占30.1%，投資占55.3%，日常生活用電占14.6%。

由于我國(guó)各省、直轄市之間的經(jīng)濟(jì)規(guī)模和人口規(guī)模存在較大的差距，我們分析了各省消費(fèi)側(cè)的人均電力碳排放的構(gòu)成。從圖5中可以看出以下四個(gè)特征：第一，各省消費(fèi)側(cè)的人均電力碳排放存在很大差異。2012年全國(guó)消費(fèi)側(cè)人均電力碳排放為2.16?t/人，其中人均排放量最高的寧夏（5.33?t/人）是人均排放量最低的四川（0.84?t/人）的6.4倍。第二，各省消費(fèi)側(cè)的人均排放具有北高南低的空間特征。南方省份的人均排放量普遍低于北方省份。第三，經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)省份的消費(fèi)側(cè)人均排放量比較高，而欠發(fā)達(dá)地區(qū)偏低。第四，在各省消費(fèi)側(cè)的人均排放構(gòu)成中，欠發(fā)達(dá)省份投資需求引致的電力碳排放比重較高，而發(fā)達(dá)省份消費(fèi)需求所占比重高。

4?結(jié)?論

準(zhǔn)確核算區(qū)域電力碳排放是制定合理減排政策的基礎(chǔ)，而已有研究忽視了區(qū)域貿(mào)易對(duì)于地區(qū)電力碳排放的影響，地區(qū)消費(fèi)側(cè)電力碳排放核算存在空白。針對(duì)上述問題，本文使用IPCC清單方法、網(wǎng)絡(luò)法和多區(qū)域環(huán)境投入產(chǎn)出分析法首次建立了包含生產(chǎn)側(cè)、供給側(cè)和消費(fèi)側(cè)電力碳排放的綜合核算框架，并分析了通過輸電網(wǎng)絡(luò)和貿(mào)易網(wǎng)絡(luò)發(fā)生的電力碳排放流動(dòng)對(duì)于地區(qū)三個(gè)視角下的電力碳排放的影響，主要結(jié)論如下：

（1）我國(guó)各省直接電力碳排放量以及排放強(qiáng)度與當(dāng)?shù)氐陌l(fā)電結(jié)構(gòu)和經(jīng)濟(jì)規(guī)模相關(guān)?？傮w而言，北方省份的火力發(fā)電所占比重高，因此具有較大的直接電力碳排放量和較高的碳排放強(qiáng)度，例如河北、山西、內(nèi)蒙古等省份。而南方省份有較高比重的水力發(fā)電，因此排放量和排放強(qiáng)度較低，例如湖北、四川、云南等。此外，由于經(jīng)濟(jì)規(guī)模大的省份發(fā)電量較大，因此經(jīng)濟(jì)大省傾向于有較大的直接電力碳排放，例如江蘇、山東、廣東。

（2）2012年我國(guó)消費(fèi)側(cè)電力碳排放占生產(chǎn)側(cè)電力碳排放總量的82.7%，其中投資占全國(guó)消費(fèi)側(cè)電力碳排放的55.3%，消費(fèi)和日常生活用電分別占30.1%和14.6%。此外，我國(guó)的出口中隱含了大量的電力碳排放，2012年我國(guó)出口中隱含電力碳排放總量為6.34億t，占我國(guó)直接電力碳排放總量的18%。

（3）2012年我國(guó)省際直接和間接電力碳排放流動(dòng)規(guī)模巨大，造成一些省份的生產(chǎn)側(cè)、供給側(cè)、消費(fèi)側(cè)電力碳排放相差較大。其中，內(nèi)蒙古的供給側(cè)電力碳排放量為生產(chǎn)側(cè)電力碳排放量的63.56%，這是因?yàn)閮?nèi)蒙古是主要的直接電力凈流出省份。北京的供給側(cè)電力碳排放量是生產(chǎn)側(cè)的4.82倍，這是因?yàn)楸本纳轿鳌?nèi)蒙古等地買入了大量具有高碳排放強(qiáng)度的電力。

（4）基于輸電網(wǎng)絡(luò)的直接電力碳排放流動(dòng)和基于貿(mào)易網(wǎng)絡(luò)的間接電力碳排放流動(dòng)都傾向于從中西部地區(qū)流向東部省份。其中，間接電力碳排放流動(dòng)規(guī)模較大，而且與直接電力碳排放流動(dòng)相比，有更多地區(qū)之間發(fā)生了間接電力碳排放流動(dòng)。

電力部門的碳減排是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程[44]，涉及發(fā)電地區(qū)、直接用電地區(qū)和隱含電力消費(fèi)地區(qū)，需要多方面的環(huán)境政策相互配合才能達(dá)到減排目標(biāo)。以往的減排政策主要是基于生產(chǎn)側(cè)直接排放和供給側(cè)間接排放，本文

的消費(fèi)側(cè)隱含電力碳排放核算可以作為政策制定者分配減排責(zé)任時(shí)的參考依據(jù)，用“誰(shuí)消費(fèi)誰(shuí)負(fù)責(zé)”來(lái)補(bǔ)充目前“誰(shuí)生產(chǎn)誰(shuí)負(fù)責(zé)”的責(zé)任分配框架[10]，使我國(guó)各省之間減排責(zé)任的分配更合理。具體來(lái)說(shuō)，北京、天津、上海、浙江、江蘇、廣東等在區(qū)域貿(mào)易中是電力碳排放凈流入地區(qū)，這些地區(qū)應(yīng)該承擔(dān)更多的減排責(zé)任;而內(nèi)蒙古、山東、河北、河南、貴州等在區(qū)域貿(mào)易中是電力碳排放凈流出地區(qū)，應(yīng)該避免這些地區(qū)的環(huán)境責(zé)任被高估。此外，應(yīng)該注重從消費(fèi)的角度來(lái)減少電力碳排放。根據(jù)對(duì)我國(guó)各省人均隱含電力碳排放的分析，具有較高收入水平的東部地區(qū)（例如北京、上海、廣東等）用于消費(fèi)的電力碳排放較多，因此這些地區(qū)應(yīng)該積極推動(dòng)居民綠色低碳消費(fèi)理念和生活方式的形成。另一方面，收入水平較低的中西部地區(qū)用于滿足投資需求的電力碳排放較多，因此這些地區(qū)可以通過減少重復(fù)低效的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，來(lái)降低消費(fèi)側(cè)電力碳排放。作為出口大國(guó)，我國(guó)的電力碳排放中有很大一部分是由國(guó)外的消費(fèi)需求引致的，因此要推動(dòng)我國(guó)出口產(chǎn)品從能源、勞動(dòng)力密集型轉(zhuǎn)變?yōu)橹R(shí)、技術(shù)密集型，通過提高我國(guó)在全球供應(yīng)鏈中的地位來(lái)減少國(guó)內(nèi)電力碳排放。值得注意的是，本文提出的基于消費(fèi)的環(huán)境政策與基于生產(chǎn)和供給的環(huán)境政策不是替代關(guān)系，而是相互補(bǔ)充相互依賴的關(guān)系。這三種環(huán)境政策的配合使用將會(huì)推動(dòng)電力部門全方位減排。

（編輯：于?杰）

參考文獻(xiàn)

[1]LI?H?N，?QIN?Q?D.?Challenges?for?Chinas?carbon?emissions?peaking?in?2030：?a?decomposition?and?decoupling?analysis?[J].?Journal?of?cleaner?production，?2019，?207：?857-865.

[2]張小麗，?劉俊伶，?王克，?等.?中國(guó)電力部門中長(zhǎng)期低碳發(fā)展路徑研究?[J].?中國(guó)人口·資源與環(huán)境，?2018，?28（4）：?68-77.

[3]WEI?W，?WANG?X，?ZHU?H，?et?al.?Carbon?emissions?of?urban?power?grid?in?Jing-Jin-Ji?region：?characteristics?and?influential?factors?[J].?Journal?of?cleaner?production，?2017，?168：?428-440.

[4]魏文棟，?郭藝，?谷岱南，?等.?中國(guó)電力行業(yè)生產(chǎn)結(jié)構(gòu)低碳化轉(zhuǎn)型研究?[J].?環(huán)境經(jīng)濟(jì)研究，?2018?（3）：?6-18.

[5]ZHOU?S，?WEI?W，?CHEN?L，?et?al.?The?impact?of?a?coal-fired?power?plant?shutdown?campaign?on?heavy?metals?emissions?in?China?[J].?Environmental?science?&?technol，?2019（10）：?1-19.

[6]MA?J，?DU?G，?XIE?B.?CO2?emission?changes?of?Chinas?power?generation?system：?input-output?subsystem?analysis?[J].?Energy?policy，?2019，?124：?1-12.

[7]SHAN?Y，?GUAN?D，?ZHENG?H，?et?al.?China?CO2?emission?accounts?1997-2015?[J].?Scientific?data，?2018，?5：?1-14.

[8]INTERNATIONAL?ENERGY?AGENCY.?CO2?emissions?from?fuel?combustion?highlights[R].?2018.

[9]劉竹，?關(guān)大博，?魏偉.?中國(guó)二氧化碳排放數(shù)據(jù)核算?[J].?中國(guó)科學(xué)：地球科學(xué)，?2018，?48（7）：?878-887.

[10]李堃，?王奇.?基于文獻(xiàn)計(jì)量方法的碳排放責(zé)任分配研究發(fā)展態(tài)勢(shì)分析?[J].?環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，?2019（7）：?1-23.

[11]WEI?W，?ZHANG?P，YAO?M，et?al.?Multi-scope?electricity-related?carbon?emissions?accounting：?a?case?study?of?shanghai[J].Joural?of?clearev?production，?2020，252：119789.

[12]馬翠梅，?葛全勝.?中國(guó)省域電力部門CO2排放計(jì)算方法研究?[J].?氣候變化研究進(jìn)展，?2014，?10（5）：?377-383.

[13]QU?S，?LIANG?S，?XU?M.?CO2?emissions?embodied?in?interprovincial?electricity?transmissions?in?China?[J].?Environmental?science?&?technol，?2017，?51（18）：?893-902.

[14]GUAN?D.?China?emission?accounts?and?datasets：?emission?inventories?by?sectoral?approach?[DB/OL].?2019.?http：//www.ceads.net/data/inventory-by-sectoral-approach/

[15]馬麗，?張博.?中國(guó)省際電力流動(dòng)空間格局及其演變特征?[J].?自然資源學(xué)報(bào)，?2019（2）：?348-58.

[16]WEI?W，?WU?X，?LI?J，?et?al.?Ultra-high?voltage?network?induced?energy?cost?and?carbon?emissions?[J].?Journal?of?cleaner?production，?2018，?178：?276-292.

[17]葉敏華，?蔡聞佳，?王燦.?跨區(qū)電力傳輸對(duì)大氣污染物和CO2的區(qū)域排放影響研究?[J].?中國(guó)環(huán)境科學(xué)，?2013，?33（10）：?1869-1875.

[18]LINDNER?S，?LIU?Z，?GUAN?D，?et?al.?CO2?emissions?from?Chinas?power?sector?at?the?provincial?level：?consumption?versus?production?perspectives?[J].?Renewable?and?sustainable?energy?reviews，?2013，?19：?164-172.

[19]ZAFIRAKIS?D，?CHALVATZIS?K?J，?BAIOCCHI?G.?Embodied?CO2?emissions?and?cross-border?electricity?trade?in?Europe：?rebalancing?burden?sharing?with?energy?storage?[J].?Applied?energy，?2015，?143：?283-300.

[20]QU?S，?WANG?H，?LIANG?S，?et?al.?A?quasi-input-output?model?to?improve?the?estimation?of?emission?factors?for?purchased?electricity?from?interconnected?grids?[J].?Applied?energy，?2017，?200：?249-259.

[21]QU?S，?LI?Y，?LIANG?S，?et?al.?Virtual?CO2?emission?flows?in?the?global?electricity?trade?network?[J].?Environmental?science?&?technology，?2018，?52（11）：?6666-6675.

[22]JI?L，?LIANG?S，?QU?S，?et?al.?Greenhouse?gas?emission?factors?of?purchased?electricity?from?interconnected?grids[J].?Applied?energy，?2016，?184：?751-758.

[23]ZHANG?B，?QIAO?H，?CHEN?Z?M，?et?al.?Growth?in?embodied?energy?transfers?via?Chinas?domestic?trade：?evidence?from?multi-regional?input-output?analysis?[J].?Applied?energy，?2016，?184：?1093-1105.

[24]LIU?B，?WANG?D，?XU?Y，?et?al.?Embodied?energy?consumption?of?the?construction?industry?and?its?international?trade?using?multi-regional?input-output?analysis?[J].?Energy?and?buildings，?2018，?173：?489-501.

[25]PEHL?M，?ARVESEN?A，?HUMPENODER?F，?et?al.?Understanding?future?emissions?from?low-carbon?power?systems?by?integration?of?life-cycle?assessment?and?integrated?energy?modelling?[J].?Nature?energy，?2017，?2（12）：?939-945.

[26]LI?Y，?HAN?M.?Embodied?water?demands，?transfers?and?imbalance?of?Chinas?mega-cities?[J].?Journal?of?cleaner?production，?2018，?172：?1336-1345.

[27]FENG?K，?HUBACEK?K，?PFISTER?S，?et?al.?Virtual?scarce?water?in?China?[J].?Environmental?science?&?technology，?2014，?48（14）：?7704-7713.

[28]CHINI?C?M，?DJEHDIAN?L?A，?LUBEGA?W?N，?et?al.?Virtual?water?transfers?of?the?US?electric?grid?[J].?Nature?energy，?2018，?3（12）：?1115-1123.

[29]LONG?R，?LI?J，?CHEN?H，?et?al.?Embodied?carbon?dioxide?flow?in?international?trade：?a?comparative?analysis?based?on?China?and?Japan?[J].?Journal?of?environmental?management，?2018，?209：?371-381.

[30]GUO?J?E，?ZHANG?Z，?MENG?L.?Chinas?provincial?CO2?emissions?embodied?in?international?and?interprovincial?trade?[J].?Energy?policy，?2012，?42：?486-497.

[31]LIU?H，?LIU?W，?FAN?X，?et?al.?Carbon?emissions?embodied?in?value?added?chains?in?China?[J].?Journal?of?cleaner?production，?2015，?103：?362-370.

[32]NAEGELE?H，?ZAKLAN?A.?Does?the?EU?ETS?cause?carbon?leakage?in?European?manufacturing？?[J].?Journal?of?environmental?economics?and?management，?2019，?93：?125-147.

[33]LI?J?S，?CHEN?G?Q，?LAI?T?M，?et?al.?Embodied?greenhouse?gas?emission?by?Macao?[J].?Energy?policy，?2013，?59：?819-833.

[34]黃蕊，?鐘章奇，?孫翊，?等.?區(qū)域分部門貿(mào)易的隱含碳排放——以北京為例?[J].?地理研究，?2015，?34（5）：?933-943.

[35]付坤，?齊紹洲.?中國(guó)省級(jí)電力碳排放責(zé)任核算方法及應(yīng)用?[J].?中國(guó)人口·資源與環(huán)境，?2014，?24（4）：?27-34.

[36]ZHANG?B，?QIAO?H，?CHEN?B.?Embodied?energy?uses?by?Chinas?four?municipalities：?a?study?based?on?multi-regional?input-output?model?[J].?Ecological?modelling，?2015，?318：?138-149.

[37]劉衛(wèi)東.?2012年中國(guó)31省區(qū)市區(qū)域間投入產(chǎn)出表?[M].?北京：中國(guó)統(tǒng)計(jì)出版社，?2018.

[38]中國(guó)電力企業(yè)聯(lián)合會(huì).?電力工業(yè)統(tǒng)計(jì)資料匯編2012?[G].?2013.

[39]魏昭峰.?中國(guó)電力年鑒2013?[M].?北京：?中國(guó)電力出版社，?2013.

[40]文兼武.?中國(guó)能源統(tǒng)計(jì)年鑒2013?[M].?北京：?中國(guó)統(tǒng)計(jì)出版社，?2013.

[41]LIU?Z，?GUAN?D，?WEI?W，?et?al.?Reduced?carbon?emission

estimates?from?fossil?fuel?combustion?and?cement?production?in?China?[J].?Nature，?2015，?524（7565）：?335-338.

[42]World?Resources?Institute.?GHG?protocol?tool?for?energy

consumption?in?China?（Version?2.1）?[R].?2013.

[43]LIN?B，?WU?W.?Cost?of?long-distance?electricity?transmission?in?China?[J].?Energy?policy，?2017，?109：?132-140.

[44]方德斌，?王先甲，?吳敬芳.?考慮碳排放的發(fā)電側(cè)多屬性采購(gòu)第二價(jià)格拍賣?[J].?系統(tǒng)工程理論與實(shí)踐，?2013，?33（8）：?1984-1992.

The?framework?of?regional?electricity-related?carbon

emissions?accounting?and?its?application

WEI?Wen-dong1?ZHANG?Peng-fei2?LI?Jia-shuo2

（1.?School?of?International?and?Public?Affairs，?Shanghai?Jiao?Tong?University，?Shanghai?200030，?China;

2.?Institute?of?Blue?and?Green?Development，?Shandong?University，?Weihai?Shandong?264209，?China）

Abstract?An?accurate?and?complete?accounting?for?regional?electricity-related?carbon?emissions?provides?essential?information?for?carbon?mitigation?policy?making.?However，?previous?studies?ignored?the?impact?of?trade?on?regional?electricity-related?carbon?emissions，?resulting?in?carbon?emissions?leakage?and?other?problems，?which?seriously?affected?the?fairness?and?effectiveness?of?electricity-related?carbon?emissions?mitigation?policies.?By?comprehensively?using?the?IPCC?inventory?method，?network?approach?and?environmentally?extended?multi-regional?input-output?model，?this?study?developed?an?electricity-related?carbon?emissions?accounting?framework?covering?production-based，?supply-based?and?consumption-based?emissions，?and?compiled?an?electricity-related?carbon?emission?inventory?for?30?provincial?regions?in?China?in?2012.?The?results?showed?that：?①?Chinas?provincial?electricity-related?carbon?emissions?under?different?perspectives?varied?greatly.?Take?Inner?Mongolia?as?an?example.?Its?production-based，?supply-based?and?consumption-based?electricity-related?carbon?emissions?in?2012?were?376?million?tons，?239?million?tons?and?126?million?tons?respectively.?②?The?spatial?distribution?of?regional?electricity-related?carbon?emissions?under?different?perspectives?showed?diversified?characteristics：?the?northern?provincial?regions?with?a?high?proportion?of?thermal?power?generation?（such?as?Inner?Mongolia?and?Shanxi）?had?relatively?large?production-based?electricity-related?carbon?emissions，?the?central?and?eastern?provinces?with?a?high?proportion?of?manufacturing?（such?as?Hebei?and?Shandong）?had?relatively?large?supply-based?electricity-related?carbon?emissions，?while?the?eastern?coastal?provinces?with?high?economic?development?（such?as?Jiangsu?and?Zhejiang）?had?relatively?large?consumption-based?electricity-related?carbon?emissions.?③?There?were?large-scale?electricity-related?carbon?emissions?flows?between?Chinas?provincial?regions.?In?2012，?electricity-related?carbon?emissions?through?power?grids?and?regional?trade?accounted?for?13.1%?（460?million?tons）?and?27.7%?（976?million?tons）?of?the?national?production-based?electricity-related?carbon?emissions?respectively.The?electricity-related?carbon?emissions?generally?flow?from?the?central?and?western?regions?to?the?eastern?coastal?regions?through?power?grids?and?regional?trade.?As?this?study?constructed?a?comprehensive?accounting?framework?by?considering?the?production-based，?supply-based?and?consumption-based?emissions，?it?will?not?only?help?enhance?the?understanding?of?electricity-related?carbon?emissions，?but?also?provide?basis?for?reasonable?distribution?of?electricity-related?carbon?emissions?responsibility?between?Chinas?provinces.

Key?words?electricity-related?carbon?emission;?electricity?flow;?network?method;?environmentally-extended?multi-regional?input-output?model;?multi-perspectives

收稿日期：2019-05-30?修回日期：2019-12-13

作者簡(jiǎn)介：魏文棟，博士，副教授，主要研究方向?yàn)橘Y源環(huán)境經(jīng)濟(jì)學(xué)、資源環(huán)境管理。E-mail：?wendongwei@sjtu.edu.cn。

通信作者：李佳碩，博士，研究員，主要研究方向?yàn)橘Y源環(huán)境經(jīng)濟(jì)與政策。E-mail：?lijiashuo@sdu.edu.cn。

基金項(xiàng)目：上海市哲學(xué)社會(huì)科學(xué)規(guī)劃課題“綠色發(fā)展背景下中國(guó)電力流動(dòng)的空間結(jié)構(gòu)和經(jīng)濟(jì)環(huán)境影響研究”（批準(zhǔn)號(hào)：2018EGL003）。