碳配額視角下我國省級電力核算方法研究

孫振清，劉保留，李歡歡

(天津科技大學經濟與管理學院，天津 300222)

2017 年12 月19 日全國碳市場啟動，并且將電力行業納入初期管控的重點。2019 年4 月3 日《碳排放權交易管理暫行條例（征求意見稿）》的出臺，更加明確國家碳市場中基于當年實際產量的行業基準線法和歷史強度下降法的重要作用。對于電力行業，由于具有高耗能、數據基礎較好等特點，合理地對碳排放配額進行分配顯得尤為重要。進行省級、行業和企業層面的電力碳排放核算，是碳排放權交易的基礎工作之一。電力生產部門作為碳排放的主要排放源，2018 年我國發電裝機容量達到18.996 7億kW，其中火力發電占比60.2%。如何進行電力排放的核定工作，成為研究城市、區域乃至國家間CO2排放量的關鍵部分。開展這一工作的重點是處理好電力調入調出引起的排放量，主要是由于我國省級地理位置、資源稟賦的差異，地區間電力需求矛盾長期存在，導致省級、區域之間存在大量的電力調配［1］。不同地區由于經濟發展水平的差異，導致電力的需求情況不盡相同，地區間發電方式和技術水平的高低都會影響電力CO2排放系數的大小。除西藏外，2017 年我國所有地區均存在電力凈調入或調出［2］，其中內蒙古電力調出量最高，2017 年為1 546.19 億kW·h，廣東省電力調入量最高，2017年為1 493.69 億kW·h。對于電力行業來說，電力調入調出量引起的CO2排放問題成為影響城市、區域碳配額公平分配的關鍵因素，通過制定公平有效的省級電力初始碳配額方案，從而有效解決省域電力調度引起的碳排放問題。同時，研究電力部門CO2排放計算方法，一方面有利于實現地區、區域碳配額的公平、合理分配，另一方面在促進城市達峰、區域可持續發展以及減排目標的實施等方面有重要作用。

1 文獻綜述

近年來，學者們對電力碳排放責任核算的研究主要從以下三方面展開：第一，生產端責任核算原則。根據《IPCC 國家溫室氣體清單指南》提供的計算方法［3-4］，即電力生產中產生的所有CO2排放，全部由發電地承擔。這種方法優點在于計算簡單且相對成熟，已經得到廣泛認可。叢建輝等［5］從城市碳排放核算的界定及測度方法方面進行研究，分析了消費者原則下電力碳排放核算，并指出生產端視角核算的優劣，但忽略了生產端不受碳減排約束的情況。Wiedmann［6］、Vetoné Mózner［7］的研究，則利用多區域投入產出模型，對消費端進行電力碳排放計算，沒有對生產端方面進行控制。王峰等［8］、劉竹等［9］、姚亮等［10］的研究從生產者的角度，對能源消費碳排放進行分析。第二，消費端責任核算原則。該方法將責任主體歸屬于最終消費部門，將生命周期的思想運用到產品和服務中，它的主要優勢在于有效降低了城市間的碳泄露問題［11］。Davis 等［12］、Gavrilova 等［13］從投入產出的視角，運用MRIO 模型、GTAP 數據庫等進行國家間碳排放量的對比分析，并用不同的方法來核算碳排放量增減的情況。Shigeto等［14］采用終端能源消費的數據，利用碳排放量測算模型分析不同技術情景下減排的潛力，并以日本京都為研究對象，發現恰當的減排技術可以減少近80%的碳排放。鐘章奇等［15］構建多區域投入產出分析模型和擴展的STIRPAT 模型，分析了基于消費責任制的39 個國家的碳排放量，從而為全球節能減排提供參考。但是，消費端責任核算方法不足之處在于計算的過程比較復雜，對數據的處理要求比較高，會增加結果的不準確性。第三，共擔責任核算原則，即生產端和消費端按照合理的比例承擔責任，將參與產品和服務的各方納入排放核算體系中。該方法的關鍵是確定生產者和消費者所占的比例。Chang［16］從邊境調節稅的角度來分析，得出結論：相比于生產端責任原則，共擔原則下中國2007 年的碳排放責任減少了11%。Cadarso 等［17］則以西班牙為例，利用全球生產鏈增加值得出共同承擔的比例。相比生產端計算方法，共擔原則下2000 年和2005年的碳排放量分別高出9.8%和34.4%。趙文會等［18］基于共擔原則，對電力行業進行碳減排責任分攤，并利用SE-DEA 和ZSG-DEA 模型進行評判和優化處理，實現區域的最優化。周嬪婷等［19］從電力跨區域交換的角度出發，計算了消費端原則和共擔原則下電力排放的需求情況，并與生產端責任原則進行了對比研究。

綜上所述，目前有關電力排放的研究，注重于對影響電力排放的因素、理論以及核算方法方面，缺乏對電力間接排放的歸屬問題進行深層次分析。本文立足于碳配額合理分配的視角，在考慮了省級電力排放重復計算、各地區CO2排放系數差異性等因素的基礎上，根據各省電力消費的詳細數據，以2008—2017 年10 年的數據為研究基礎，計算各省電力碳排放量，并對電力調入調出引起的間接排放量，采用不同的方法進行計算對比。一方面有助于促進省市、區域明確碳排放的責任，實現碳配額更加合理、公平的分配，保證碳市場的有效、公平運行；另一方面也有利于發揮電力生產端和消費端之間協同減排的效果。

2 研究方法及數據來源

2.1 生產端方法測算

針對于地區消費的電力，既有本地區發電產生的火電、風電、水電等，也有從外地調入的電力。采用生產端的計算方法，其電力調入調出產生的碳排放全部計入生產者，用本省的電力排放量乘以所在區域的電網平均排放因子。

2.2 消費端方法測算

從消費端的角度來計算，消費端CO2排放包括本地發電產生的CO2。和電力調入隱含的CO2排放，同時，除去電力調出隱含的CO2排放量，計算公式如下：

2.3 共擔原則方法測算

共擔原則的計算方法的測算過程相對比較復雜，重點在于分配生產者和消費者共擔的比例。根據學者們的研究，有提出用增加值和凈產出的比例［20］，也有認為基于對稱性的理論［21］，生產者和消費者的比例為1/2。本文考慮了區域電力發電技術的差異、實際計算的可操作性，采用實際產出電量和產出的比值來確定共擔比例，具體計算過程如下；

2.4 數據來源

本文以2008—2017 年的相關數據為基礎進行研究，為確保計算結果的準確性，各省電力（包括火電、水電）生產以及消費的數據來自《中國能源統計年鑒》，電力調入調出以及進出口電量的數據來自各省市能源平衡表、《電力工業統計資料匯編》，各省經濟指標數據來自《中國統計年鑒》，各燃料的熱值和含碳氧化率數據來自《省級溫室氣體清單編制指南2006》，其他數據以及計算方法參考《2006年IPCC 國家溫室氣體清單指南》。其中燃料參數和碳排放因子的計算關系式如下：

3 結果討論

3.1 生產端與消費端計算結果對比

采用生產端原則方法計算的公式如公式（1），各地區電力的生產量與相應的電力排因子的乘積，消費端原則計算的方法如公式（2）—（4）所示，一方面需要考慮本地電力消費引起的碳排放量，另一方面也要對電力凈調入調出量進行研究。通過將兩種計算方法得到的電力排放量的均值進行對比，具體計算結果如表1 所示。

表1 生產端和消費端電力均值排放差距情況 單位：萬t

表1 對比了兩種計算方法下近10 年省級和區域電力排放均值的差距情況，整體上來看，從西部到中、東以及北部地區呈逐漸下降的趨勢。電力排放量的大小，一方面受能源結構變化的影響，另一方面與電力部門發電技術的革新、發電效率提高有重要的聯系。以山西省為例，作為以煤炭產業為支柱產業的資源型大省，提高發電技術水平，降低CO2排放量顯得尤為重要。兩種計算方法下，碳排放量均值差為7 128.9 萬t。經濟發展水平較高的東部沿海省級行政區，CO2排放量明顯小于中西部，北京、上海、天津、福建等電力調入省級行政區，這10 年的碳排放量均值不超過1 萬t，其中海南的碳排放量均值差最小，為84.8 萬t，而經濟發展相對落后的中西部地區，如山西、內蒙古等地，不同計算原則下，需承擔碳排放量也有較大差距，其中內蒙古的碳排放量均值差最大，為13 653.9 萬t。同時，受到資源分布差異性的影響，資源豐富型的城市，一方面需要滿足自身電力消耗，另一方面進行省級間的電力輸送，從而導致自身碳排放量增加，如貴州、云南等地，這些地區經濟發展水平不高，但積累的碳排放量卻較大。

從區域的角度來看，采用區域電網平均排放因子核算兩種原則下地區電力排放的結果，發現電力調入省級行政區如江西、湖南和重慶分別高出28.29%、48.43%和43.44%，這類地區的區域電網因子小于調入電力排放因子，相比之下，四川和新疆分別高出22.58%和16.11%，省級和區域累計電力排放均值差距明顯。同時，由于地區間CO2排放因子的差異，采用生產端和消費端計算出來的結果也相差比較大，不同地區調入相同量的電力所隱含的CO2量也是不同的。以2017 年上海和遼寧為例，采用消費端計算方法，遼寧省的凈調入電力排放均值為545 萬t，上海市的凈調入電力排放均值為433 萬t，追溯來源，上海的電力調入主要來自四川、湖北等地，調入電力排放因子小于區域和全國平均排放因子，而遼寧省的電力調入，主要來自以火力發電為主的吉林省，調入電力排放因子大于區域和全國平均排放因子。通過對各省級行政區電力調入來源進行詳細分析，能夠客觀體現差異性。

3.2 共擔責任原則計算結果分析

在共擔原則下，生產端和消費端分別以一定的比例承擔相應的CO2排放量，具體計算如公式（5）—（9）所示，基于“共同而有區別的責任”的理論，筆者分別計算了發電效率和用電效率，以此來確定測算的比例，并選取了近10 年的數據作為計算的基礎。但是，由于數據處理的結果較多，無法全部展示，本文以近10 年生產端、消費端以及凈調入調出碳排放的均值作對比，進行結果的分析，具體計算結果如表2 所示。

表2 省級共擔責任電力碳排放均值構成 單位：萬t

表2（續）

共擔責任下責任雙方承擔的碳排放量，對生產端而言，作為碳排放量產生的責任主體，需要承擔的比例仍然大于消費端的。近10 年的數據顯示，上海生產端承擔了5 480 萬t，消費端承擔了4 175 萬t，為消費端的1.3 倍，而像云南生產端承擔的碳排放量為消費端的2.2 倍，遠大于消費端的承擔量，廣西則達到1.6 倍，可見發電效率偏低的地區，其生產端承擔的碳排放責任更大，這樣的計算原則反而促使電力生產端加快技術更新，提升發電技術和水平，提高能源利用率，從而實現經濟增長和CO2減排的雙贏。另外，凈調入電力排放量較大的省級行政區有廣東、河北、北京、江蘇、上海，廣東省調入電力排放量均值達到1 094 萬t，這5 個省級行政區的凈電力調入排放占到全國均值的64.03%；凈調出電力排放量較大的省級行政區有內蒙古、山西、貴州、云南、湖北，內蒙古調出電力排放量均值達到1 166萬t，這5 個省級行政區的凈電力排放占到全國均值的68.89%。并且，我國各省級行政區的凈調入調出電力排放也呈現明顯的區域性特征，東部沿海地區主要為凈電力調入排放，而中西部地區主要為凈電力調出排放。

3.3 不同原則下計算結果對比

為了更加準確、清晰的對比3 種方法的結果，分別取3 種計算原則的碳排放均值來研究，并從經濟發展水平、資源分布差異等角度，進行區域層面的分析。同時，為了便于對3 種原則下碳排放量核算的差異性進行對比，借鑒付坤等［1］關于相對偏差率的計算，計算出三種方法下相對偏差率的差值，分析省級碳排放的差異性。

從圖1 中的數據對比可以看出，對于電力調入省級行政區，像北京、天津、河北等地，消費端計算原則下，所需要承擔的碳排放量仍比較大，并且電力調入的省級行政區大多是經濟發展相對發達的東部沿海地區，相對而言，電力調出省級行政區一方面由于經濟發展水平的不足，發電技術和效率不能完全實現優化提升，另一方面需要承擔較大的排放責任，減排的成本壓力也更加明顯。對比3 種結果下碳排放量變化趨勢，內蒙古的下降幅度明顯，共擔責任下比生產端責任下降45.9%。對比圖2 中相對偏差率的差值，比較共擔原則和生產端原則下，相對差率比較大的省級行政區有北京、遼寧、上海、浙江、廣東和青海，其中，北京的相對偏差率最大，達到146%；相對偏差率較小的省級行政區有湖北、陜西、山西、內蒙古、云南和安徽，內蒙古的相對偏差率最小為-46%。而共擔原則和消費端原則下，四川的相對偏差率最大為44%，北京的相對偏差率最小為-36%，消費端原則和生產端原則下，相對偏差率最大的省級行政區有北京、天津、河北、遼寧、青海、上海、廣東，北京的相對偏差率達到185%，相對偏差率最小的省級行政區有湖北、安徽、山西、內蒙古、貴州和云南，其中，貴州的相對偏差率達到-39%。

圖1 不同計算原則下核算結果比較

圖2 不同計算原則下相對偏差率的差值

考慮到省級電力核算的合理、公平性，對比3種計算結果可以發現，對于經濟發達、資源相對匱乏的北京、天津、上海、廣東等地，采用共擔責任原則的計算方法，減輕了這些地區承擔的電力碳排放責任，有利于減緩經濟增長帶來的減排壓力，使得碳減排對地區綠色、低碳發展的約束力減弱，但不利于激發地區實現綠色轉型的積極性；對于經濟欠發達，、資源相對豐富的內蒙古、青海、云南、貴州等地，采用消費端的計算方法，有助于減弱地區電力部門排放的責任，激發企業生產的動力，但有可能會使這些省級行政區一味的追求經濟增長，不能倒逼電力企業進行結構重組、改進技術水平，走清潔、低碳化道路。而對于經濟發展較發達、資源充足的四川、湖北等地，3 種計算方法對電力排放責任主體的影響較小。

4 結論及政策建議

為了更加準確地核算省級電力排放量，明確各減排主體的責任，本文以2008—2017 年我國電力消費、調入調出的量為計算基礎，采用3 種計算原則，估算出電力間接排放因子、各省發電平均排放因子、用電排放因子和共擔責任比例，計算出不同原則下，近10 年我國各省級電力排放量，分析結果得出以下結論：

（1）我國省際間電力調入調出量占本省的發電量逐年增大。北京、遼寧、天津、河北、上海、廣東這些省級行政區的電力凈調入量占發電量的30%～190%，而貴州、湖北、內蒙古和云南的電力凈調出量占到發電量的15%～35%。在生產端責任原則下各省級行政區碳排放量計算簡單、直接、效率最高，責任的主體是生產者；在消費端責任原則下則強調誰消費，誰負責，電力的消費量和承擔的責任成正比，責任的主體是消費者；在共擔責任原則下既考慮了調入調出地電量的流動，也避免了生產端和消費端的重復計算。北京、天津、河北、遼寧、上海、江蘇、浙江、山東和廣東這9 個省級行政區的碳排放量占全國碳排放的比例，由采用生產端原則計算的43%上升到消費端的54%。內蒙古、山西、湖北、安徽、貴州和陜西這6 個地區的碳排放量占比由生產端方法的60%下降到54%。共擔責任原則下一方面有利于生產端和消費端共同承擔責任，另一方面對電力凈調入和凈調出省，能夠更加合理、公平的承擔責任。

（2）從方法的政策意義角度來說，生產端的計算方法有助于電力生產企業優化發電結構、改進發電技術水平、提高能源利用效率等；消費端的計算方法一方面考慮了發電方和用電方共同的減排責任和意識，另一方面從鼓勵供給側減排、需求側提高用電效率等方面入手，考慮的更為全面；共擔責任的計算方法側重于避免電力排放的二次計算，造成資源的重復浪費，從而提升減排雙方的驅動力。

根據以上研究結論提出改進省級碳配額公平、合理，促進全國碳市場建立的政策建議：

充分考慮不同計算方法的特點，取長避短。2011 年7 個地區的碳市場試點啟動，試點城市間的碳交易工作已成功運行，因此，需要實現省級城市間碳配額公平、合理地分配，從而推動城市、區域、國家的綠色協同發展。為了更加全面、公平、有效地實現碳配額的分配，促進多渠道減排，建議在核算各地區電力部門排放量時，仍然選用計算簡單、數據來源容易獲取的生產端方法、并以計算過程較為復雜的消費端方法作為重要參考以及補充。具體來說，在制定各地區CO2控排方案時，考慮消費端方法占有一定的權重；在銜接全國碳市場建立的過程中，共擔原則的計算方法一方面更有利于實現碳配額的公平分配，另一方面也促進了電力企業的低碳、綠色發展。

第二，綜合考慮各省的實際發展情況，制定適合的碳配額分配機制。在核算省級電力排放時，全面考量地區的經濟實力、資源儲量以及可持續發展能力，建立兼顧責任與目標、公平與效率相結合的碳配額分配機制［22］。一方面需要制定更加公平、合理的碳配額分配機制；另一方面優化電力行業碳排放的核算機制，提高各省市減排的積極性和主動性，將區域、省級碳減排責任，以及電力調入調出產生的轉移責任納入碳配額機制中，激發各減排主體的潛力，完善已建立的碳交易機制，從而加快全國碳市場建立的步伐。