基于投入產出的京津冀產業碳核算及差異研究

苑清敏，吳靜

（天津理工大學管理學院，天津300384）

0 引言

京津冀區域是我國經濟發展快、人口規模大、城市群和產業群較為密集的區域之一，也是獨特的關鍵減排區域[1]。隨著京津冀一體化的開展，合作減排也成為京津冀協同發展的重要任務。工業是大多數國家能源消耗與碳排放最重要的領域，也是減排潛力最大、持續時間最長的領域[2]。而京津冀現處于重工業階段，工業具有資源消耗高、污染排放強度大的基本特征。京津冀三地工業經濟和技術水平、產業結構等差異較大，產業間碳排放量和效率也存在差別，地區間資源流動和碳排放轉移較為復雜[3]。因此對京津冀產業碳排放情況加以研究才能協調地區間排放責任和制定合理的應對策略，才能促使京津冀合作減排[4]。

絕大多數研究認為，促進節能減排技術的推進基本上是唯一加速中國碳減排的因素，而產業結構變化和一次能源的消費結構變動在實施碳減排中的影響沒有完全發揮出來，而現在產業活動及其碳排放影響效應研究也受到國內外學者的關注[5]。Schipper[6]利用因素分解方法對13個IEA國家的9個制造產業的碳排放強度進行了分析，給出了自1990年以來碳排放增長的主要成因，并結合京都議定書的目標對其進行了評價。Chang等[7]采用了投入產出方法對臺灣地區多個產業碳排放及其構成進行了分析。Casler等[8]基于模型方法，對美國各個產業碳排放進行了結構分解研究，得出替代性能源的采用消耗是促使碳排放降低的主要原因。牛鴻蕾等[9]通過投入產出多目標優化模型，利用多目標遺傳算法分部門核算了中國產業結構調整導致的碳排放降低效應。徐成龍等[10]采用LMDI分解技術對山東省產業結構調整對碳放的影響進行分析，并進行預測，認為產業結構調整對碳排放影響較大。陳紅敏等[11]采用投入產出分析方法對我國各產業部門最終消費和最終使用導致的隱含碳排放進行了研究。吳常艷等[12]采用EIO-LCA方法對江蘇省各個產業結構調整造成碳減排，另外分析了產業碳減排潛力。以上研究都是將產業結構調整作為政策措施，宏觀分析其變化帶來的碳排放效應，本文在此基礎上從微觀層面分析具體產業間的碳關聯情況，基于投入產出模型測算了京津冀各產業能源消耗、生產、最終需求導致的碳排放量，并核算京津冀真實碳足跡（實際排放碳足跡與虛擬碳足跡）現狀，為京津冀合作減排政策的制定提供參考。

1 計算方法與數據來源

1.1 碳排放計算模型

1.1.1 能源消費碳排放及碳強度

式（1）中：Ci為i部門的CO2排放量Mt;Nk為k燃料的低位熱值,KJKg或KJm3;n為消耗的能源類型數;Ck為k能源的CO2排放系數,Kg TJ或m3TJ;Aik為i部門k燃料的消費量,Kg或m3;式（2）中Ri為i部門單位產值的CO2排放量及排放強度,單位：Mt萬元;Xi為i部門的產出,單位：萬元。

1.1.2 投入產出模型

式（3）中B為各部門CO2排放矩陣，bij為B中元素(i為產品生產或服務提供部門的序號，j為產品或服務部門的序號，i=1…n;j=1…n;n為投入產出表中的部門數）；R為對角矩陣，對角元素為Ri，即為每個部門的一次能源消耗碳排放強度；為列昂惕夫逆矩陣，其中I為單位矩陣，Ad為國內投入部分的直接消耗系數矩陣；Yd為對角矩陣，對角元素Yj即j部門產品或服務的中間使用量、最終使用量（最終消費、資本形成、調入）、調出量。

1.2 數據來源

由于目前工業產業的能源碳排放主要源于一次性能源的消耗所致。因此，本文僅以煤、石油、天然氣等一次性能源計算其碳排放，并統一能源轉化為標準煤，再作比較和研究。本文分產業能源消費數據來源于北京市、天津市和河北省的統計年鑒和《中國能源統計年鑒》。為確保核算的可靠性與精確性，各類化石燃料的低位熱值及CO2排放系數盡量采取適用于我國國情的數據，采用國家發改委能源研究所推薦值1Kg標準煤的“碳排放系數”為0.67,1Kg標準碳的低位熱值為29270KJ。

將投入產出表結合能源平衡表，調整合并42個部門最后確定為26個部門，并簡化各產業名稱。其中化學工業包含化學原料及化學制品制造業、醫藥制造業、橡膠和塑料制品業和化學纖維制造業。除此之外，本文中京津冀各產業CO2排放數據不涵蓋CO2以外的溫室氣體。

2 研究結果

2.1 基于產業中間使用的京津冀產業碳關聯分析

基于投入產出表第Ⅰ象限產業間投入產出分析，可以分析產業間碳關聯關系即產業用于其他產業中間使用的碳排放量（本文稱為生產碳），京津冀26個產業生產碳如表1所示。由表1可知，河北省產業生產碳排放總量最高，天津次之，京津冀產業生產碳明顯不同，但京津冀生產碳關鍵產業比較集中。

由表1可得：（1）北京制造業基于中間使用而產生的碳排放較低，生產碳差距較小，石油煉焦業、非金屬制品業生產碳貢獻最大。由中間使用碳排放分配情況可看出，北京石油煉焦業和其他產業碳關聯程度較低，其他產業對此產業產品和服務的中間碳使用需求低，僅燃氣生產業對石油煉焦業有較大的中間使用需求。非金屬制品業和其他產業碳關聯度較高，大部分的生產碳用于對其他產業的貨物和服務投入。食品煙草業、通信設備業是非金屬制品業中間使用碳關聯程度最大的產業。

（2）天津生產碳總量在京津冀占較小比重，大多數產業生產碳與北京相似，僅化學產業、金屬冶煉業生產碳明顯。這兩個產業和其他產業生產關聯較低，大部分的生產碳是由于自身產業產品服務中間使用，低于50%的碳是為其他產業提供中間生產服務。化學產業生產碳主要用于交運設備、通信設備的中間使用，金屬冶煉業主要滿足金屬制品、通用設備、交運設備的中間碳需求。

表1 京津冀產業中間使用碳排放（生產碳）(單位：百萬噸)

（3）河北生產碳最高，產業間生產碳差距大，金屬冶煉業、電熱力業貢獻了本地區絕大多數的生產碳。金屬冶煉業、電熱力業和其他產業碳關聯度高，金屬制品、通用設備、交運設備業對金屬冶煉業產品或服務的中間使用碳需求大，金屬礦采、金屬冶煉、化學產業對電熱力的中間使用需求大。因此產業碳減排不僅要降低自身碳排放，而且要針對生產碳需求較大的產業設置減排計劃，提高物質的利用效率和循環利用率,減少產業鏈中的中間產品投入,從而減少因中間產品投入而導致的中間碳需求，實現碳減排目標。

2.2 基于最終使用的京津冀產業碳排放分析

基于投入產出表第Ⅱ象限最終使用分析，可以得到各產業用于最終需求引起的碳排放總量（本文稱為消費碳），結果如表2所示。由表2可知，京津冀產業消費碳結構明顯差異，天津消費碳排放量最少。從最終消費需求、資本形成、出口需求等方面對京津冀消費碳進行分析結果見下頁表3所示。由表3可知京津冀最終消費、資本形成及調出需求引起的碳比重不同，但京津冀各需求引起的碳排放下的關鍵排放產業相似度較高。

表2 京津冀產業最終使用引起的碳排放(消費碳)（單位：百萬噸）

表3 京津冀各需求引起的碳排放比重及排放關鍵產業

由表2、表3綜合可得：（1）北京產業用于最終使用的碳排放最高，從各個產業對總體消費碳貢獻來看，石油天然氣開采業、石油煉焦業是對北京消費碳貢獻最大的產業。北京消費碳以調出需求為主。（2）天津產業用于最終使用引起的碳排放較低，化學產業、金屬冶煉業、交通設備業、通信設備業消費碳較高，且調出需求碳排放比重較大，資本形成碳需求比重相對京冀較大。化學產業、交通設備業、金屬冶煉業消費碳排放在資本形成及調出需求方面較為顯著。（3）河北總體上產業間消費碳差距小，金屬冶煉業消費碳遠高于其他產業。用于最終消費的碳排放較京津比重大。

2.3 基于調入調出的京津冀產業虛擬碳分析

將調入碳排放與進口碳排放相加并減去調出碳排放及出口碳排放,得到各地區產業碳排放平衡差額，即產業虛擬碳。可以得出該地區是碳排放凈流入區域,還是凈流出區域，結果如表4所示。

表4 京津冀產業虛擬碳分析（單位：位百萬噸）

由表4可知：（1）北京地區虛擬碳排放較高，碳排放平衡差額為負的產業為6個，大部分產業碳流入多于本地碳流出，避碳效果較好。造紙印刷業、金屬冶煉業通過貿易為北京避免了較高的碳排放，是避碳效果最好的產業。（2）天津地區虛擬碳排放小，為碳排放流入地區，為了滿足生產生活需要，多半產業需要調入碳多于調出碳。其中非金屬制造業、電熱力業是對地區虛擬碳貢獻最高的產業。（3）河北地區碳排放平衡差額為負，為地區之外承擔了較高的碳排放，是較強的碳排放流出地區。但仍有很多產業平衡差額為正，說明河北許多產業雖然產出多，最終使用量超出了產出總量，供不應求，有較大調入需求。電熱力業是碳調入需求最高的產業。

2.4 基于總產出的京津冀產業碳排放分析

產業總產出碳排放，即中間使用碳、最終使用碳相加減去調入碳排放可得總產出碳排放，結果如表5所示。

表5 京津冀產業總產出碳排放（單位：百萬噸）

由表5可知京津冀總產出碳排放有明顯的差距且產業排放水平嚴重不均衡，河北產業總產出碳排放普遍高于北京天津，可明顯看出京津冀產業碳排放主要集中在能源、原材料加工業，碳排放關鍵產業重疊，相似度高。（1）北京總產出碳排放最小，石油煉焦業、化學產業、非金屬制造業、電熱力業是碳排放主要產業。（2）天津總產出碳總量在京津冀占較小比重，大多數產業生產碳與北京相似，總產出碳較低。僅金屬冶煉業、化學產業以及電熱力業總產出碳排放突出。（3）河北總產出碳總量遠高于京津，碳依賴程度大，金屬冶煉、電熱力業是河北總產出碳排放關鍵產業。

3 結論

本文運用投入產出模型，分別從中間使用、最終使用、調入調出、總產出分析了京津冀產業碳排放結構。分析可得雖同為華北經濟地區,但京津冀3地的碳排放誘因差異較大。各產業發展水平參差不齊，碳排放量高低并存，京津冀合作減排存在一定的難度。主要結論為：

（1）將產業中間使用碳比產業總產出碳，將比例大的產業即產業碳多用于生產中間使用，稱產業為生產型基礎產業。北京生產型基礎產業較少，僅非金屬制造業等8個產業為生產基礎產業。天津和河北生產基礎產業較多且相似，有20個產業都為生產基礎產業。

（2）將產業最終使用碳比總產出碳，將比例大的產業即產業產出碳多用于最終使用，稱產業為消費型基礎產業。北京消費型基礎產業較多，有18個消費型基礎產業；天津和河北僅6個產業為消費基礎產業。

（3）北京產業碳排放最低，虛擬碳較高，為碳排放流入地區；天津產業碳排放較低，虛擬碳排放小，同樣為碳排放流入地區；河北產業碳排放最高，且為地區之外承擔了較高的碳排放，是較強的碳排放流出地區。

（4）京津冀三地碳排放關鍵產業分布集中且相似度較高，因此關鍵產業間協同減排能達到京津冀協同減排更佳的效果。京津冀實施合作減排以政府為主導，使得高排放產業依托北京天津的資金技術優勢、向資源能源集中的河北轉移，才能實現碳減排目標。

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