談基于“碳素流—價值流”的碳成本核算

張彩平（教授），郭溯源

一、引言

工業革命以來，溫室氣體排放所產生的環境代價將由全人類共同負擔[1]。為應對氣候變化，減少溫室氣體排放，需要發展低碳經濟和碳排放權交易市場。2005年《京都協議書》的生效促進了國際碳交易市場的快速發展，通過市場手段調節全球的碳排放總量已成為共識。我國將在2020年建成全球最大的碳交易市場，鋼鐵、化工、煤炭、石化、電力、冶金等行業企業因其碳排放量較高而將被納入碳排放權交易市場。面對日益嚴格的碳排放管制，企業自身需要自覺實施節能減排，使碳元素利用率達到較高水平，并降低碳減排義務履約成本。降低碳成本、提高碳效益需要科學的核算方法，然而，目前國內外缺乏一種有效的方法對碳素流進行準確的價值核算。

基于此背景，本文擬借鑒“物質流—價值流”分析模型，導入碳元素流，構建“碳素流—價值流”二維模型并將其應用于鋼鐵企業中。通過揭示碳素流轉及成本分配情況，為鋼鐵企業優化生產流程提供數據基礎，為企業長效減排機制的構建提供理論和方法參考。

二、文獻綜述

“碳素流—價值流”是借鑒“物質流—價值流”分析方法，深入企業內部生產流程，探索其碳素流動和價值流轉的一種分析模型。目前，國內外學者對物質流和價值流開展了一系列研究，這為“碳素流—價值流”研究奠定了文獻基礎。

1.國外研究現狀。國外學者對物質流和價值流研究較多，而對碳素流鮮有涉及。如Paul H.Brunner[2]指出，物質流分析是以物質守恒定律為基礎，通過對特定系統內的物料投入與產品產出進行平衡分析，定性并定量地描述和模擬系統內物質流動的狀態和過程，揭示系統物質流動每條路徑中的信息。Schmidt 等[3]指出，價值流分析的本質是經濟性分析，利用物質流分析所提供的數據，計算企業內部材料成本、系統成本以及廢棄物處理成本，為企業進行內部優化升級提供信息基礎。Schaltegger、Zvezdov[4]認為，通過物質流分析所得的數據，可以確定資源消耗高、廢棄物排放大的生產流程；同時通過價值流分析將實物數據經濟化，可以揭示企業成本收益狀況。Rieckhof等[5]闡述了價值流分析的優勢，認為其突破了傳統會計核算在環境管理上的局限性，更好地詮釋了成本的歸宿。物質流成本會計系統能夠提供不同時空段的物質投入與產出成本、物質有效利用成本與廢棄物損失的經濟成本等相關數據[6]。Stroble[7]指出，物質流成本會計可以執行多功能的核算目標。

2.國內研究現狀。自2013年我國政府在北京、上海等地設立7 個碳交易試點以來，我國學者在物質流、價值流分析的基礎上進一步將研究延伸到碳素流分析。如：殷瑞鈺[8]認為，碳素流表現為物質流，鋼鐵企業中大部分碳素能源的最終形式是二氧化碳排放物，這與周邊環境負荷是息息相關的。肖序、李震[9]指出，資源價值流會計不僅核算傳統意義上的企業內部資源流轉成本，而且更加注重外部環境損害價值的計算和資源附加價值的分析。肖序、劉三紅[10]指出，物質流分析決定價值流數據的形成及解釋，而價值流分析則為物質流優化提供決策、控制、考核的經濟數據及方法體系。肖序、熊菲[11]則認為，資源價值流核算是基于制造流程中材料、能源的投入、生產、消耗及轉化為產品的流量管理理論，借助成本逐步結轉方法，通過跟蹤資源實物數量的變化，提供資源全流程物量和價值信息的核算，其最終目的在于改進循環經濟物質流路線。盛剛等[12]對鋼鐵聯合企業煉焦、燒結、高爐煉鐵等工序以模型構建為重點，對碳素流進行了定量分析。

3.對國內外研究現狀的評價。國內外對物質流和價值流以及兩者之間的邏輯關聯已進行了深入系統的研究并取得了系列研究成果，這為“碳素流—價值流”二維分析提供了理論和方法借鑒。然而，盡管已有學者開始探索碳素流，但沒有結合價值流的碳素流分析，不能為高排放企業提供投資決策所需的碳排放和減排成本效益信息，不能對企業的碳排放行為產生有效的激勵和約束。基于此現狀，本文認為在深入分析碳素流的基礎上，嵌入價值流分析，形成“碳素流—價值流”二維分析模型，對于準確核算我國碳排放和減排成本、發現碳減排關鍵環節以及提高我國企業碳減排的積極性具有重要的理論和現實意義。

三、“碳素流—價值流”二維模型理論框架的構建

構建“碳素流—價值流”二維模型需要進行內涵界定，同時也需要提出相應的計算方法。

1.“碳素價值流”的內涵界定。在“碳素流—價值流”的二維分析中，“碳素”是指從企業生產流程各個物量中心輸入物料中的碳元素；“流”在本文中是指物料經過具體生產工藝流程的過程，具有方向性和可循環性；“價值流”是指在將原材料、能源以及人力資源等轉化成產品為消費者服務的過程中，以貨幣為計量單位，通過成本和價值方式反映的價值流轉。基于上述分析，可以將“碳素價值流”定義為：根據生產流程中的碳素流轉路線，對含碳材料和能源在不同空間的位移進行價值核算的一種管理活動。

在具體的生產流程中，碳元素的流轉過程可以視為由很多單一的“單元鏈”組成的一個完整的流程。假設投入端投入的碳元素為100噸，生產工藝的元素利用率為90%，那么在一次加工生產后，碳元素就分為兩部分，即90噸的正制品到下一生產工藝和10噸的負制品不能到下一生產工藝。那么一整套生產工藝就可以由許多“單元鏈”構成，形成“多元鏈”，如圖1所示。

圖1 碳素流多元鏈

碳素價值流就是在該“多元鏈”的基礎上，賦予不同工藝環節、不同生產物質中的碳元素以貨幣價值，形成“價值流”。

2.碳素價值流的計算。碳素價值流的計算可采用逐步結轉法，以各個物量中心的碳元素流轉量計算其價值流轉值。運用生產流程各個物量中心碳元素的數量與其原料單價的乘積，確定碳元素的流轉成本。在整體生產流程中，各個物量中心會不斷投入新的原材料和能源等成本，這就不斷地累計了碳元素的成本，從而改變了碳元素的價值。因此，必須對各個生產物量中心按照碳元素的流量進行核算，形成碳素價值流，才能對其價值進行核算和計量。在“單元鏈”中輸出環節分為兩部分：一是有效利用碳元素（正制品），二是廢棄損失碳元素（負制品）。將碳元素賦予貨幣價值之后的結果與碳素流的工藝流程方向進行完整對應匹配，則可繪制出整個生產工藝流程的價值流轉圖，用于解釋不同物量中心的經濟損失，從而通過“碳素流—價值流”二維模型分析出企業存在的問題，進而為企業碳排放管理的流程優化、生產工藝的改良、機械設備的更新提供有效信息。由此，可得到碳元素在工藝流程中成本的計算公式為：

其中：TCi表示第i流程的碳元素成本；ECi表示第i流程有效利用的碳元素成本；WCi表示第i流程廢棄物損失的碳元素成本。后兩項可分解為：

其中：Vi,j（k）表示第i 流程中j（k）材料的成本；ρi,j（k）表示第i 流程中j（k）材料的碳元素含量；ωi表示第i流程中碳元素的利用率。

公式（1）全面地反映了各個生產流程中碳元素的成本構成，包括輸入端的投入成本、有效利用成本和廢棄成本；公式（2）與公式（3）分別是有效利用碳元素成本和廢棄損失碳成本的分配公式，反映了各個流程物量中心碳元素利用率情況。

四、“碳素流—價值流”二維模型在KD鋼鐵企業中的應用

為了檢驗“碳素流—價值流”二維模型在提高碳效益、激勵碳減排等方面的合理性和可行性，本文將其應用于KD鋼鐵企業這一典型的高碳排放企業中。

1.KD鋼鐵企業碳素流分析。KD鋼鐵企業是我國一家中大型鋼鐵企業，具備年產鋼1715萬噸的能力，其生產工藝流程為“焦化—燒結—煉鐵—煉鋼—軋鋼”，完整的碳素流路線如圖2所示。

圖2 KD鋼鐵企業碳素流路線

根據碳元素守恒的原理，每個物量中心的碳素流均處于平衡的狀態。以第一物量中心焦化工藝為例，輸入端原料煤、焦爐煤氣和高爐煤氣的碳元素質量等于輸出端焦炭、焦爐煤氣和二氧化碳的碳元素質量。根據煤炭行業的平均數據，6121512 噸煤的含碳量為73%，所以輸入端煤之中的碳元素質量為：6121512×0.73=4468703.76（噸）。同理，在輸出端二氧化碳中，排放二氧化碳的質量為7319749噸，根據其分子式得出碳元素含量為12/44，所以輸出端二氧化碳之中的碳元素質量為：7319749×（12/44）=1996295.18（噸）。未做優化之前，在焦化環節之中，焦爐煤氣和二氧化碳都是作為廢棄物向環境中排放。根據圖2，可算出損失的碳元素為：197471.4+1996295.18=2193766.58（噸）。

2.KD 鋼鐵企業價值流分析。根據碳素價值流計算公式，仍以焦化過程為例。輸入端碳元素成本為煤、焦爐煤氣和高爐煤氣的成本乘以其各自的含碳量，根據市場材料均價，計算得出焦化環節進入生產流程的碳成本為2882256791.59 元，其中煤成本為2815283368.8 元，焦爐煤氣成本為 201330.95 元，高爐煤氣成本為66772091.84元。輸出端的碳元素成本為焦炭、焦爐煤氣和二氧化碳的成本乘以各自的含碳量，此處需注意二氧化碳的價格，在不同的碳排放交易市場中二氧化碳的價格不同。若超過配額，則超過的部分作為碳損失；若低于配額，則可以在碳交易市場交易并計入收入。根據市場材料均價以及碳交易市場中二氧化碳的均價，算出焦化環節輸出端成本為2302647919.16元，其中焦炭成本為2260550250元，焦爐煤氣成本為8825537.43元，二氧化碳計價成本為36572131.73 元。同理推導，可得出其他各個物量中心環節的碳素價值流路線，如圖3所示，其中碳元素價值四舍五入到萬元。

圖3 KD鋼鐵企業碳素價值流路線

從上述分析可知，KD 鋼鐵企業的碳輸入成本為633819 萬元，碳元素利用率分別為：焦化過程62.06%，煉鐵過程7.00%，煉鋼過程10.77%，軋鋼過程12.46%，燒結過程碳元素未流入下一生產過程，故碳元素利用率未計算。將碳輸入成本同行業數據進行比較，可知KD鋼鐵企業處于行業領先位置；并且從煉鐵和煉鋼過程中較低的碳元素利用率可看出，這兩個生產環節會產生大量的二氧化碳，共占到二氧化碳總排放量的83.4%。根據“碳素流—價值流”二維模型，KD鋼鐵企業成本領先但碳元素利用率較低，處于優化區，需要對企業的生產流程進行優化，使碳元素利用率得到提高。

3.KD 鋼鐵企業“碳素流—價值流”二維分析。通過對碳素流和價值流之間的邏輯關系分析，可將碳元素利用率和碳排放成本組成二維模型，得出四個板塊：改革區、改良區、分析區、循環區，如圖4所示。

圖4 “碳素流—價值流”二維模型

具體分析如下：①改革區。當碳元素利用率較低而成本較高時，說明企業無論在生產流程還是在成本控制上，均出現了嚴重的問題，此時需要從生產工藝和財務層面進行全面改革，才能扭轉當前的狀況。②改良區。當碳元素利用率和成本都較低時，說明企業生產流程存在一定問題，導致碳元素利用率較低，這時則需要對生產流程進行改良，在投入單位成本的情況下達到較高的碳元素利用率，以減少碳排放；③分析區。當碳元素利用率和成本都較高時，說明企業的成本構成出現了問題，需要通過橫向和縱向的比較，對各個生產流程進行檢查，評價出材料投入量與成本的多少以及損耗情況，找出其中的關鍵優化點，解決成本問題；④循環區。當碳元素利用率高而成本較低時，說明企業目前處于較優的狀態，應該考慮對生產出來的副產品進行循環利用，以達到在提高碳元素利用率的同時降低成本的目的。

KD鋼鐵企業處于“碳素流—價值流”二維模型中的優化區，需要對生產流程中的碳元素利用率進行優化。從上述流程圖中可以看出，煉鐵與煉鋼過程的碳元素利用率相對較低，針對這兩個高排過程，分別加入“焦爐煤氣凈化處理”“高爐煤氣余壓透平發電裝置”和“汽化冷卻煙道”生產工藝對生產流程進行優化。經過優化處理，兩個高排放生產流程的路線圖就發生了改變，從初始的直線鏈狀碳素流轉變成環形交叉狀可循環的碳素流，使得碳元素利用率得到大幅提高，且符合“碳素流—價值流”二維分析模型的優化策略方法體系，從而達到為企業節能減排和降低成本的目的。優化之后的碳素流路線和碳素價值流路線分別如圖5、圖6所示。

圖5 KD鋼鐵企業優化后碳素流路線

以煉鐵過程之后進行優化處理的“高爐煤氣余壓透平發電裝置”為例，進入該裝置的高爐煤氣的碳元素為4756102 噸，二氧化碳為1435469.5 噸，經過循環處理，該環節最終排放到外部環境中的碳元素為3813520.5 噸，可繼續利用的碳元素為2378051噸。相比優化之前直接將二氧化碳和高爐煤氣排放到外部環境，優化之后的碳元素利用率約為38%，得到了大大提高，并降低了企業在該環節二氧化碳的排放量。

由圖6的分析可知，通過生產流程的優化，焦爐煤氣、高爐煤氣、轉爐煤氣得到了循環利用，并減少了二氧化碳的排放。同時，碳元素也得到了循環利用，從成本的角度來說，降低了企業二氧化碳的排放成本。繼續以煉鐵環節為例，進行“高爐煤氣余壓透平發電裝置”的優化之后，在高爐煤氣中，有價值12133 萬元的碳元素得以繼續利用，從而能夠降低下一環節的輸入成本。優化前后具體的數據對比如表所示。

圖6 KD鋼鐵企業優化后碳素價值流路線

KD鋼鐵企業優化前后對比表 單位：萬元

由表可知，經過生產流程優化，碳元素利用率得到提升，共減少二氧化碳排放約604 萬噸，并為KD鋼鐵企業節約了11073萬元的成本。因為KD鋼鐵企業二氧化碳排放并未超過配額，所以減少的碳排放相對應的配額能夠在碳交易市場上出售，為企業帶來碳收益。

五、結論與啟示

1.主要結論。隨著我國低碳經濟的深入推進和全國統一碳市場的發展，越來越多的企業被納入碳排放權交易體系，節能減排將成為每一個企業必須面臨的現實問題。本文以KD鋼鐵企業為研究對象，借鑒逐步結轉法和物質流分析方法，構建“碳素流—價值流”二維分析模型。該模型具有如下功能：①對碳元素成本和碳元素利用率進行分析，明確企業所處的二維區間；②針對存在的問題提出相應的改進措施，實現企業減少碳排放、降低碳成本的目的；③為企業減少碳排放、降低碳成本提供科學的核算方法；④彌補目前成本會計模式不能應用于評價與分析企業碳排放和減排行為的缺陷。本案例研究表明，通過“碳素流—價值流”二維分析，KD鋼鐵企業可節約11073萬元碳成本、減排604萬噸二氧化碳。這無疑為企業的低碳轉型提供了可資借鑒的方法和工具。

2.啟示。“碳素流—價值流”二維模型的應用需要企業能源和排放數據的支撐，這就需要加強碳交易市場和排放數據庫的建設，從而提高分析的有效性和準確性，具體啟示如下：

（1）加強碳信息披露制度建設。由“碳素流—價值流”二維分析可知，無論是核算碳素流還是價值流，都需要大量數據作為基礎。如碳素流分析需要原料、能源、排放因子等信息，價值流需要市場價格等信息。然而，目前這些數據信息分散在財務年報、社會責任報告或環境報告中，需要花費大量的時間去收集、整理、核算，某些數據甚至只能合理推斷或估計，這在一定程度上影響了碳成本核算的準確性。因此，我國需要加強碳信息披露建設，規范其內容和形式，為碳素價值流的核算和管理提供數據基礎。

（2）推動全國統一碳市場的發展，為企業碳減排提供有效的激勵。通過核算碳素流和價值流，控排企業可以明確其碳減排量和節約的碳成本。而要將實現的碳減排量轉化為企業實實在在的碳收益，則需要借助碳交易市場。因為只有通過碳交易市場，控排企業才能將減排所獲得的剩余碳配額出售以獲得收入。顯然，碳配額的順利交易離不開規范的碳交易市場。因此，我國要推動全國統一碳交易市場的發展，因為穩定透明的碳價格將增強控排企業碳減排的信心，激勵企業積極開展低碳經營，實現低碳轉型。