中國電力行業的全周期碳足跡

柳君波，徐向陽，2，李思雯

（1. 中國礦業大學（北京）管理學院，北京 100083；2. 中國礦業大學（北京）資源與環境政策研究中心，北京 100083）

全球氣候變化威脅著生態系統平衡與人類生存發展［1］，作為世界上最大的碳排放國，中國一直積極致力于碳減排工作。國家主席習近平在第七十五屆聯合國大會一般性辯論上指出，中國將提高國家自主貢獻力度，采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力爭于2030年前達到峰值，努力爭取2060年前實現碳中和［2］。盡管中國碳排放強度逐年下降，但距達峰甚至中和目標仍相差甚遠，面臨著巨大的碳減排壓力。電力行業作為我國最主要的碳排放部門［3］，其減排效果決定著我國能否實現達峰與中和目標。為加速碳減排工作，各省份相繼制定實施碳排放達峰行動方案，并將電力行業作為減排重點之一；另一方面，全國碳市場已于2021年啟動［4］，利用市場配置資源的決定性作用促進電力行業減排。當前電力行業碳減排集中在發電側，并未通過產業鏈傳導至消費側，忽略了產業鏈的隱含碳排放，從而低估了電力行業的實際排放。同時，中國幅員遼闊，不同地區由于地理位置、資源稟賦、發展階段等方面有著較大差異，使得電力產業鏈存在于跨省間，部分省份成為了碳排放轉入區，在碳排放空間分配及經濟效益上處于劣勢，加之各省減排力度與方式不同，省際間“碳不公平”問題突出［5］。因此無論從國家還是省級層面，在推進碳減排行動時，應充分考慮電力產業鏈與省際間轉移的碳排放，正確評估、科學界定不同省份的碳減排責任并合理分配。為此，需識別電力行業全周期碳排放足跡，分析不同省份的隱含碳足跡以及省際間的轉移碳足跡特征，有助于針對性地控制電力行業碳排放，為明確各省碳減排責任并制定合理的省級減排目標提供一定的細節信息支撐，對于實現我國電力行業的低碳發展具有重要意義。

1 文獻綜述

電力行業作為中國最大的碳排放部門，一直以來都備受國內外相關學者與機構的廣泛關注。眾多學者分別從國家［6-9］、區域［10-11］、省級［12-13］層面評估了電力行業碳排放并分析其特征與趨勢，為研究電力行業碳排放提供了良好的評估方法與尺度界定。部分研究涉及了電力產業鏈中存在的隱含碳排放［14-15］。夏德建等［16］應用全周期分析方法建立了煤電能源鏈的碳排放計量模型，給出了各環節的具體計量方法與清單。張莉［17］利用全生命周期評價方法提出了電力行業碳排放因子值，并分析區域差異及原因。然而這些研究大多是從發電側角度入手，忽略了省際間電力傳輸導致的碳排放轉移，難以體現電力行業全周期排放相關細節。

隨著能源流動規模不斷增長［18］，省際間電力傳輸產生的轉移越來越引發關注。更多研究關注于省際間電力傳輸導致的虛擬水足跡，分析各省水資源壓力及其轉移模式，為水資源空間合理分配利用提供支撐［19-24］。Guo等［25］和Li等［26］分析了中國省間貿易的碳足跡。陳暉等［27］應用投入產出法測算了中國各省在生產者責任和消費者責任視角下的碳排放量，以及省際貿易碳轉移量，并分析省際碳公平性問題。周曙東等［28］和付坤等［29］針對各省碳減排公平性問題，提出了考慮電力省際傳輸情況下的碳排放計算方法，推動各省碳減排公平性與協同。Lindner 等［30］和Su等［31］通過建立自底向上的模型來測算中國省際電力傳輸中的碳轉移排放，并比較用電側與發電側排放，分析供需不匹配對環境的影響。但這些研究中針對電力行業碳轉移的較少，且缺乏全周期的考慮導致碳轉移排放被低估，同時也缺少對各省碳排放特征的具體分析。

綜上，基于用電側考慮的電力行業全周期碳排放以及碳轉移問題的相關研究較少，而且缺乏對不同省區用電碳排放特征以及省間碳轉移的細節描述與差異分析。為此，本文在全生命周期理論的基礎上構建電力行業全周期點-流模型，解析電力產業鏈中存在的各項能源活動，進而確定基于用電側考慮的中國30個省份（由于數據可得性等原因，研究未涉及香港、澳門、臺灣、西藏）2018年的全周期碳排放足跡，并刻畫相應的碳足跡強度指標以探討各省電力行業的隱含碳排放以及省間碳轉移排放，為理清電力行業碳排放、推動電力行業低碳發展、提高省級碳減排公平合理性提供一定的支撐參考。

2 方法與數據

2.1 研究原理與方法

富煤、貧油、少氣的能源賦存特點，決定了煤炭在中國能源結構中的主導地位，尤其是電力行業中的火電更是以煤電為主。根據《中國電力行業年度發展報告》［32］，2018年我國煤電量占火電量的91.03%，且非煤火電在生產過程中的能源流動及碳排放特性與煤電較為相似，因此為方便研究以及基于數據可獲得性的考慮，將火電均視為煤電進而展開研究。

2.1.1 電力行業全周期點-流模型

點-流模型是一種刻畫單元點與活動流的模型，多個單元點相互間由活動流連接，每一個單元點與每一條活動流都蘊含著一定的信息，且點與以點為中心的相關流之間存在著某種平衡關系。電力行業點-流模型用于描述中國各省點與各省間電力流信息，對于任一省，都存在電力平衡關系，即電力產用平衡，如式（1）。

式中：GEi表示i省發電量；ENil表示l省輸入至i省的電量；ETi表示i省電力調出量；UEi表示i省用電量；ESi表示i省的省內供電損耗量，將損耗分配給發電側，則點-流模型可由式（2）表示。

式中：EOi表示i省發電自用量；ρi為i省內供電線損率。

電力行業全周期分析（LCA）是指對電力行業進行分析時，不僅要評價電廠發電直接產生的影響，還要考慮與電廠發電相關的伴隨效應，要求詳細研究電力產業鏈中各能源活動產生的影響［16］，因此基于全周期考慮的電力行業點-流模型應擴展為各省點與各省間能源流信息。通常電力生產形式主要包括火力發電（即煤電）、水力發電、風力發電、太陽能發電、核能發電，而除煤炭外的其他資源屬于無法調運且不產生排放的綠色能源，因此電力行業全周期點-流模型中的能源信息還應包括與電力相關的煤炭。電力可以通過燃煤產生，即電力暗含了一定量的耗煤，根據電力產用平衡關系，電力用煤也存在著平衡關系，即煤炭供消平衡，如式（3）。

式中：UCi表示i省用電耗煤量；eui表示i省電廠供電煤耗系數；ρ′il為省間供電線損率。

由于省級用煤包括本省煤和外省調入煤兩部分，因此式（3）可以進一步分解為式（4）。

式中：coi表示i省煤炭自用量占總用煤比，即coi=COi/Ci，其中COi為i省煤炭自用量，Ci為i省用煤量，意味著i省單位電廠供電耗煤中i省煤炭的份額；cnij表示j省調入至i省的煤炭量占總用煤比，即cnij=CNij/Ci，其中CNij為j省調運至i省煤炭量，意味著i省單位電廠供電耗煤中j省煤炭的份額。且存在COi+∑CNij=Ci。

式（2）、式（4）構成了電力行業全周期點-流模型，對于任一省，除了存在電力平衡關系外，還存在與電力相關的煤炭平衡關系，模型中的省點與能源流關系如圖1所示。

圖1 電力行業全周期點-流模型示意圖

對于A 省，電力行業的全周期點-流模型所包含的信息分為六個部分：①A省的電力生產，部分在A省流動，部分調出至其他省；②A 省的煤炭生產，部分在A 省內流動至煤電廠，部分調出至其他省；③A 省電力用煤部分來源于B 省、E 省，存在B 省、E 省部分煤炭生產進而調運至A省，因此將B 省、E 省定義為A 省的一級煤炭調運省；④A省的用電部分來源于B 省、C 省，存在B 省、C 省的電力生產進而輸送至A 省，因此將B 省、C 省定義為A 省的電力輸送省；⑤B 省、C 省在電力生產過程中所用的本省煤炭的生產及省內流動至煤電廠；⑥C省作為A省的電力輸送省，其電力用煤部分來源于B省、D省，存在B省、D省部分煤炭生產進而調運至C省，于C省發電后以電力的形式輸送至A 省，并未向A 省直接調運，因此將B 省、D 省定義為A省的二級煤炭調運省。

2.1.2 電力行業全周期碳排放足跡

電力行業中的各項能源活動都會產生碳排放，根據構建的電力行業全周期點-流模型，可得電力行業全周期碳排放UMi包括電力部分排放UEMi和煤炭部分排放UCMi，如式（5）。其中電力部分碳排放包括本省和電調省的供電排放，如式（6）；煤炭部分碳排放包括本省、一級煤調省、電調省、二級煤調省的煤炭供應排放，如式（7）。

式中：efi表示i省電廠供電排放系數；cfi表示i省內煤炭供應排放系數；cf′il表示j省調運至i省的煤炭省間供應排放系數。

將式（6）、式（7）兩端同時除以用電量UEi，可得各省電力行業全周期碳排放系數umi。根據省點與能源流關系，單位用電的全周期碳排放足跡涉及六個部分：①A 省的電廠供電排放部分，即本省電廠供電碳排放oemi，如式（8）；②A省的煤炭生產進而省內運輸至電廠過程的排放，即本省煤炭供應碳排放ocmi，如式（9）；③B省、E省煤炭生產進而調運至A 省過程的排放，即一級煤調省煤炭供應碳排放fcmi，如式（10）；④B 省、C 省的電廠發電進而傳輸至A 省過程的排放，即電調省電廠供電碳排放lemi，如式（11）；⑤B 省、C 省的煤炭的生產進而省內運輸至電廠過程的排放，即電調省煤炭供應碳排放lcmi，如式（12）；⑥B省、D 省煤炭生產進而調運至C 省過程的排放，即二級煤調省煤炭供應碳排放scmi，如式（13）。

式中：oemi、ocmi、fcmi、lemi、lcmi、scmi分別表示i省單位用電的本省電廠供電排放、本省煤炭供應排放、一級煤調省煤炭供應排放、電調省電廠供電排放、電調省煤炭供應排放、二級煤調省煤炭供應排放；j省為i省的一級煤調省；l省為i省的電調省；k省為i省的二級煤調省；eoi表示i省發電自用占總用電比，即eoi=EOi/UEi；enil表示l省傳輸至i省的電量占i省總用電比例，即enil=ENil/UEi。

綜上，i省單位用電的全周期碳排放為umi=oemi+ocmi+fcmi+lemi+lcmi+scmi。

2.1.3 電力行業碳足跡強度刻畫

電力行業全周期排放包括煤炭供應、電廠發電、電力傳輸三個方面，而煤炭供應、電力傳輸的排放往往被忽視，因此提出碳隱含度和碳轉移依賴度來刻畫各省用電的碳足跡。

（1）碳隱含度。碳隱含度指各省單位用電的煤炭供應排放占總排放的比例，碳隱含度越高，意味著電力行業的排放低估越嚴重，計算公式如式（14）。

式中：αi表示i省碳隱含度；ucmi為i省隱含碳排放系數。

（2）碳轉移依賴度。碳轉移依賴度指各省單位用電的外省排放占總排放的比例，包括省際間煤炭供應與電力傳輸過程中產生在外省的碳排放，碳轉移依賴度越高，意味著對外碳轉出越多，從而不公平性越突出，計算公式如式（15）。將省際間碳轉移具體到各轉移外省，如式（16），進而分析本省對各外省的具體碳轉移依賴度。

式中：βi表示i省碳轉移依賴度；utmi為i省碳轉移排放系數；βix表示i省對x省的具體碳轉移依賴度；utmix為i省對x省的具體碳轉移排放系數。

2.2 數據來源與處理

研究過程所用數據部分直接來源于相關文獻，如各省發用電量、用煤量數據來源于《中國能源統計年鑒2019》［33］。部分數據在現有文獻的基礎上進行了相關處理，具體如下。

2.2.1 省間煤炭、電力流量

利用《煤炭工業年鑒2019》［34］、中國工程科技知識中心［35］的相關數據構建省際間的煤炭O-D 流表，進而確定各省間煤炭調運量數據；利用《電力工業統計資料匯編2018》［36］《2018年電力市場年報》［37］《中國電力行業年度發展報告2019》的相關數據構建省際間的電力O-D流表，進而確定各省間電力傳輸量數據。

2.2.2 省內、省間供電線損率

根據《中國能源統計年鑒2019》中的電力調出與調入數據，確定全國省間電力傳輸損耗，進而計算全國平均省間電力傳輸線損率，即全國省間電力調出與調入的差值占調出的比例；利用全國發電量、用電量，確定全國電力總損耗，進而計算全國平均省內電力傳輸線損率，即全國電力總損耗與省間電力傳輸損耗的差值占未調出電量的比例。

2.2.3 電廠供電煤耗系數

電廠供電煤耗系數是指某省所有類型電廠平均單位供電的煤耗量，由于煤炭消耗僅體現在火電，因此電廠供電煤耗只考慮火電部分，如式（17）。

式中：hr表示省火電占比，數據來源于《中國能源統計年鑒2019》；cu為省火電標煤耗，數據來源于《中國電力年鑒2019》［38］；μ為標煤換算系數，數據來源于《IPCC 國家溫室氣體清單指南》。

2.2.4 電廠供電排放系數

電廠供電排放系數是指某省所有類型電廠平均單位供電產生的排放，由于綠電生產過程中不產生排放，因此電廠供電排放只考慮火電部分，如式（18）。

式中，τ為煤炭排放因子，數據來源于《IPCC 國家溫室氣體清單指南》。

2.2.5 省內、省間煤炭供應排放系數

省內煤炭供應排放包括煤炭生產和省內運輸兩部分，省間煤炭供應排放包括煤炭生產和省際間調運兩部分，如式（19）。

式中：cpf為煤炭生產排放系數；ctf為煤炭省內運輸排放系數；ctf′為煤炭省間調運排放系數。各排放系數的具體分析如下。

（1）煤炭生產排放系數。煤炭在生產過程中存在煤礦甲烷排放、煤自燃排放、能耗排放三個環節，如式（20）。

式中：cpfcbm表示單位煤炭生產的甲烷排放，具體表達為式（21）；cpfcsc表示單位煤炭生產的煤自燃排放，根據相關研究［39-40］，取值為20.1 kg/t；cpfecu表示單位煤炭生產的能耗排放，具體表達為式（22）。

式中：δ 為煤礦甲烷涌出系數，根據全國煤礦區信息及相關研究［41-42］，確定各省煤礦甲烷涌出系數；η為煤礦甲烷抽采利用率，根據《煤層氣開發利用“十三五”規劃》［43］確定各省煤礦甲烷抽采利用率；σ為加入礦后活動的甲烷排放修正系數，眾多研究顯示［44-46］，礦后甲烷逃逸約為涌出量的0.16 倍，因此σ 取1.16；φ為甲烷的溫室效應，根據GWP值，取φ=25［47］。

式中：t為煤炭生產過程中的消耗能源，包括汽油、煤油、柴油、天然氣、電力等；ξt為煤炭生產過程中t能源的消耗強度，根據國家統計局2018年相關數據確定全國平均值；εt為t能源的排放因子，數據來源于《IPCC 國家溫室氣體清單指南》與《中國電力年鑒2019》。

（2）省內、省間煤炭運輸排放系數。省內煤炭運輸是指本省產煤運輸至本省消費端的過程，主要通過鐵路和公路兩種方式；省際間煤炭運輸是指外省產煤跨省調運至本省消費端的過程，主要通過鐵路、水路、公路三種方式。省內、省際間煤炭運輸排放系數如式（23）所示。

式中：λ為運輸方式；trλ為省內運輸λ方式占比，tr′λ為省間運輸λ方式占比，數據來源于中國工程科技知識中心、中國煤炭運銷協會、中債資信煤炭數據平臺研究；θλ為λ方式的噸公里排放系數，數據來源于《2018年交通運輸行業發展統計公報》［48］《中國電力年鑒2019》及相關研究［49-52］；d為省內運距，d′為省間運距，數據由相關研究確定［39］。

3 結果分析

3.1 電力行業全周期碳排放分析

根據構建的電力行業全周期點-流模型以及碳排放核算方法，全國電力行業全周期碳排放系數為689 g/（kW·h）。由于地理位置、資源稟賦、發展階段等的不同，各省單位用電全周期碳排放量um存在較大差異（表1）。為方便分析，將um按值的大小分為六個等級：超低排放等級（0～300 g/（kW·h））、低排放等級（300～500 g/（kW·h））、較低排放 等 級（500～600 g/（kW·h））、中 排 放 等 級（600～700 g/（kW·h））、較高排放等級（700～800 g/（kW·h））、最高排放等級（800～900 g/（kW·h））。由式（5）可知，影響各省um的主要因素包括火電占比、電力調入、相關煤炭活動，此外，um也在一定程度上受單位煤耗、煤炭活動排放的影響。

表1 單位用電全周期碳排放等級分布

山西、內蒙古、陜西、黑龍江、天津、河北、河南、山東、安徽發電結構中的火電占比極高，且電力調入部分基本來源于高火電比例省區，相關煤炭活動多，因此這些省區屬于最高排放等級，其中山東省最高達891 g/（kW·h）。北京火電占比極高，且大部分用電來源于高火電比例省區，相關煤炭活動多，但其火電煤耗極低，因此屬于較高排放等級；遼寧、吉林火電占比較高，電力調入較多且來源于高火電比例省區，相關煤炭活動較多，因此屬于較高排放等級；新疆火電占比較高，幾乎無調入電力，相關煤炭活動較多，屬于較高排放等級；寧夏、江蘇、江西火電占比較高，電力調入較少但大部分來源于高綠電比例省區，相關煤炭活動較多，因此屬于較高排放等級。上海火電占比極高，但其近一半的用電來源于高綠電比例省區，相關煤炭活動較少，因此屬于中排放等級；浙江、廣東火電占比較高，電力調入較多且大部分來源于高綠電比例省區，相關煤炭活動較少，因此屬于中排放等級；貴州火電占比較低，無調入電力，相關煤炭活動較少，但其火電煤耗高且煤炭活動排放極高，因此屬于中排放等級。重慶火電占比較高，但電力調入較多且均來源于高綠電比例省區，相關煤炭活動較少，因此屬于較低排放等級；甘肅火電占比較低，電力調入較多且大部分來源于高綠電比例省區，相關煤炭活動較少，因此屬于較低排放等級；湖南火電占比較低，電力調入較少但均來源于高綠電比例省區，相關煤炭活動較少，因此屬于較低排放等級；福建火電占比較低，幾乎無調入電力，相關煤炭活動較少，因此屬于較低排放等級。廣西、湖北火電占比低，電力調入較少且大部分來源于高綠電比例省區，相關煤炭活動少，因此屬于低排放等級。青海、四川、云南火電占比極低，四川、云南幾乎無電力調入，青海有少部分來源于高綠電比例省區的電力調入，相關煤炭活動極少，因此屬于超低排放等級，其中云南最低僅101 g/（kW·h）。

結合用電量可得各省用電排放量，全國電力行業全周期碳排放4.747×109t，其中山東最高達5.27×108t；江蘇、廣東、浙江、河北分別為4.82×108t、3.89×108t、3.07×108t、3.06×108t；河南、內蒙古、新疆在2.0×108t～3.0×108t，山西、安徽、遼寧、福建、陜西、江西、上海、貴州也均超1.0×108t。

3.2 電力行業隱含碳分析

我國以煤電為主的電力結構意味著與電力相關的煤炭供應排放，即電力行業隱含碳排放不容忽視，根據電力行業碳足跡強度刻畫，全國電力行業碳隱含度為8.95%，隱含碳排放量為4.25×108t。各地區受地理位置、資源稟賦及屬性等因素的影響，用煤過程排放情況明顯不同，其電力行業碳隱含度與隱含碳排放量存在差異（圖2）。

圖2 省級電力行業碳隱含度與隱含碳排放量

新疆碳隱含度最低，僅4.94%，因為用煤基本為生產排放極低的本省煤。貴州碳隱含度最高，達14.63%，因為用煤基本為生產排放極高的本省煤。

北京、山西、內蒙古用煤絕大多數為生產排放較低的本省煤，極少部分為生產排放中等的陜煤，且省間運距較短，因此這三省的碳隱含度低，為6%～7%。

天津、上海、河北、山東、黑龍江、吉林、遼寧、青海、甘肅、寧夏用煤大多為生產排放較低的晉煤、蒙煤、魯煤，少部分來源于產煤排放中等的地區（陜、甘、寧、黑、吉、冀），極少部分來源于產煤排放較高的地區（遼、豫、皖），省間運距較短，因此這些省區的碳隱含度較低，為7%～8.5%。

陜西用煤基本為生產排放中等的本省煤；湖北、江蘇、浙江、江西用煤大多為生產排放較低的晉煤、蒙煤，少部分為生產排放中等的陜煤，極少部分為生產排放較高的豫煤、皖煤，省間運距較長。因此這些省區的碳隱含度處于中等水平，為8.5%～9.5%。

安徽、河南用煤大部分為生產排放較高的本省煤，部分為生產排放較低的晉煤、蒙煤，部分為生產排放中等的陜煤，省間運距較短；湖南、重慶用煤少部分為生產排放較高的本省煤，部分為生產排放較低的晉煤、蒙煤，部分為生產排放中等的陜煤，且省間運距較長；福建用煤少部分為生產排放較低的本省煤，大部分為生產排放較低但運距極長的晉煤、蒙煤。因此這些省區的碳隱含度較高，為9.5%～11%。

四川用煤大部分為生產排放極高的本省煤，少部分為生產排放中等的陜煤；云南用煤大部分為生產排放較高的本省煤，少部分為生產排放極高的黔煤；廣西用煤少部分為生產排放中等的本省煤，少部分為生產排放極高的黔煤，大部分為生產排放較低但運距極長的晉煤、蒙煤；海南、廣東用煤大部分為生產排放較低的晉煤、蒙煤，少部分為生產排放中等的陜煤，但省間運距極長。因此這些省區的碳隱含度高，為12%～13%。

將碳隱含度α結合用電量UE與排放系數um可得各省隱含碳排放量。其中廣東、江蘇、山東用電量遠高于其他省區，故隱含碳排放量最高，分別為5.0×107t、4.6×107t、4.0×107t；河南、浙江、河北隱含碳排放量較高，分別為3.0×107t、2.8×107t、2.4×107t；內蒙古、安徽、貴州、山西、遼寧、福建、陜西隱含碳排放量在1.0×107～2.0×107t；其他省區的隱含碳排放量均低于1.0×107t，青海、云南、海南隱含碳排放量最低，分別為1.17×106t、2.13×106t、2.5×106t。

3.3 電力行業碳轉移分析

省際間電力交流與煤炭交流頻繁，因此碳排放轉移普遍存在，各省均在一定程度上存在碳轉出，即對各外省的碳轉移依賴（圖3）。

圖3 省級電力行業碳轉移依賴度

新疆、貴州的電力與煤炭基本來源于本省，碳轉移依賴度最低，不足1%。內蒙古電力與煤炭調入極少，碳轉移依賴度為4.82%，主要依賴于吉林。云南電力基本為本省電，煤炭調入較少，碳轉移依賴度為4.87%，主要依賴于貴州。

福建電力基本為本省電，煤炭大部分調入；山西、安徽電力調入極少，煤炭調入較少；陜西電力調入較多，煤炭基本為本省煤。這四省碳轉移依賴度在5%～10%。其中安徽主要依賴于新疆、內蒙古、山西；福建主要依賴于內蒙古；山西主要依賴于內蒙古、陜西；陜西主要依賴于甘肅。

海南電力基本為本省電，煤炭完全調入；黑龍江、江西、廣西電力調入極少，煤炭調入較多；寧夏電力與煤炭調入較少。這五省轉移依賴度在10%～15%。其中黑龍江主要依賴于內蒙古；海南主要依賴于內蒙古、山西；江西主要依賴于湖北、內蒙古、山西；寧夏主要依賴于甘肅；廣西主要依賴于內蒙古、貴州、云南。

湖南、山東、河南、湖北、重慶、江蘇、廣東電力調入較少，煤炭調入較多，碳轉移依賴度在15%～25%。其中湖南主要依賴于山西、內蒙古、重慶、河南；山東主要依賴于內蒙古、山西、寧夏；河南主要依賴于新疆、陜西；湖北主要依賴于山西、河南、重慶；重慶主要依賴于四川、貴州、陜西；江蘇主要依賴于山西、安徽、陜西；廣東主要依賴于貴州、內蒙古、陜西。

甘肅、河北、四川、吉林電力與煤炭調入較多，碳轉移依賴度在25%～30%。其中甘肅主要依賴于新疆；河北主要依賴于遼寧、內蒙古、山西、陜西；四川主要依賴于陜西；吉林主要依賴于內蒙古、黑龍江。

天津、浙江、青海、遼寧電力調入較多且煤炭大多來源于外省，碳轉移依賴度在30%～40%。其中天津主要依賴于山西、內蒙古、陜西；浙江主要依賴于安徽、寧夏、內蒙古；青海主要依賴于甘肅；遼寧主要依賴于內蒙古、吉林。

上海大部分電力調入，煤炭完全調入，碳轉移依賴度為41.02%，主要依賴于湖北、江蘇、浙江。北京的電力與煤炭大多數來源于外省，碳轉移依賴度最高，達71.24%，主要依賴于山西、內蒙古、陜西。

結合各省用電量，各省間電力行業全周期碳轉移情況如圖4 所示，基于該圖可具體分析各省間碳轉移量與方向。

圖4 省間電力行業碳轉移量及方向

江蘇是最大的碳轉出省，轉出量高達1.12×108t，浙江、廣東、山東、河北、北京、遼寧、河南、上海碳轉出也較多，分別為1.0×108t、9.7×107t、8.6×107t、8.0×107t、6.4×107t、6.2×107t、5.0×107t、4.1×107t，這些省區均具有很高的電力調入和煤炭調入。內蒙古、山西、陜西是最主要的碳轉入省，轉入量分別達2.64×108t、1.63×108t、1.07×108t，寧夏、安徽、新疆、貴州也有較多的碳轉入，分別為5.9×107t、5.6×107t、4.0×107t、3.9×107t，這些省區都是主要的電力輸出省，也是主要產煤省。

在電力行業省間碳轉移中，共有240 條轉移線，即240對省存在轉移，總轉移量9.26×108t，約占電力行業全周期排放總量的19.5%。其中，遼寧-內蒙古轉移量最高達4.7×107t，意味著內蒙古為遼寧承擔了4.7×107t 電力行業碳排放。超過3.0×107t轉移量的還包括江蘇-山西、北京-山西、廣東-貴州、浙江-安徽、山東-內蒙古、浙江-寧夏。山東-寧夏、河南-新疆、河北-內蒙古、北京-內蒙古、河北-山西、江蘇-安徽、河北-遼寧的轉移量超過2.0×107t。此外還有18 條線的轉移量在1.0×107～2.0×107t，70條在1.0×106～1.0×107t，138條在1.0×106t以下。

4 結論與討論

4.1 結論

通過構建電力行業全周期點-流模型來揭示電力產業鏈中各環節的能源活動，進而確定基于用電側考慮的全周期排放足跡，并建立碳隱含度指標以分析電力行業隱含碳排放情況，碳轉移依賴度指標以分析省際間碳轉移情況。研究發現：

（1）全國電力行業全周期碳排放系數為689 g/（kW·h），排放量為4.747×109t。由于地理位置、資源稟賦、發展階段等方面的影響，各省排放相差較大。北方大部分地區排放系數偏高，其中山東最高達891 g/（kW·h），青海、甘肅風能、光能豐富，其排放系數偏低；南方地區由于水能、核能豐富，排放系數偏低，其中云南最低僅101 g/（kW·h）。

（2）全國電力行業碳隱含度為8.95%，隱含碳排放量為4.25×108t，各地區由于電力用煤過程不同，其隱含碳存在差異。從強度來看，東南沿海各貧煤省與煤炭生產高排放省（安徽、河南、重慶、四川、云南、貴州等）的碳隱含度偏高，貴州最高達14.63%；西北、華北富煤省的碳隱含度偏低，新疆最低僅4.94%。從總量來看，用電量越高的省區以及碳隱含度越高的省區，其隱含碳排放量就越高，廣東最高達5.0×107t，青海最低僅1.17×106t。

（3）全國電力行業全周期碳轉移量9.26×108t，約占排放總量的19.5%，不同省間的電力與煤炭交流各異，從而各省碳轉移差異明顯。從強度來看，電力與煤炭自給率越低的省區，對外碳轉移依賴度就越高，且大多依賴于內蒙古、山西、陜西、寧夏等，其中北京最高達71.24%，新疆、貴州最低，不足1%。從總量來看，內蒙古、山西、陜西、寧夏、安徽、新疆、貴州是最主要的電力與煤炭輸出省，承擔了大部分碳轉入，七省總轉入7.11×108t，其中內蒙古最高達2.64×108t；江蘇、浙江、廣東、山東、河北、北京、遼寧、河南、上海是電力與煤炭輸入大省，碳轉出較高，九省總轉出6.92×108t，其中江蘇最高達1.12×108t；省間碳轉移共240條線，其中有102條的轉移量超過1.0×106t，遼寧-內蒙古轉移量最高達4.7×107t。

4.2 討論

電力行業作為我國碳減排大戶，國家層面應加速出臺低碳電力利好政策，完善碳市場建設。各省應結合自身發展特點，統籌推動電力結構調整，促進低碳生產。

電力行業碳減排工作不僅需要關注于電廠排放，還要覆蓋到與電力相關的隱含排放，因此在核定電力行業碳排放時，應充分考慮與電力相關的煤炭活動排放，利用產業鏈傳導機制確定各環節排放，進而確定用電側排放。我國電力行業碳排放是被低估的，尤其是貴州、河南、安徽、廣東、海南、江蘇、陜西、山東、黑龍江、河北、天津、寧夏、山西、浙江等省區的隱含碳排放系數較高。建議將隱含排放納入到電力碳減排范圍，通過產業鏈傳導至電廠最終傳導至用電側，從而提高排放成本，利用市場手段倒逼電力行業碳減排。

省間碳轉移會導致碳不公平性，部分省區（江蘇、浙江、廣東、山東、河北、北京、遼寧、河南、上海等）通過調入能源產品（煤炭、電力），將能源產品生產過程中該有的排放轉移到外省，從而不用承擔碳減排責任與成本的壓力，具有顯著碳優勢；而能源產品輸出省（內蒙古、山西、陜西、寧夏、安徽、新疆、貴州等）則成為了碳轉入省，無形中為外省承擔了部分排放，具有顯著碳劣勢。因此從全國角度上，需注意碳轉移帶來的不公平問題。一方面，建議各省采取共同而有區別的責任原則，使轉出省與轉入省共同分擔責任，進而因地制宜地推進各省差別化碳減排措施，降低碳不公平性。另一方面，建議相關部門建立合理的能源定價機制，使排放成本充分體現在能源價格中，強化省際碳減排協作，從而發達省區在購入能源產品時，為發展相對滯后的能源輸出省提供一定的碳減排資金支持，推動低碳轉型。