基于產業關聯的碳減排綠色科技發展路徑研究
——以廣東省為例

洪娜眉，黃 何，李金惠，唐 強

（1.澳門科技大學可持續發展研究所，澳門 999078；2.廣東金融學院，廣東廣州 510521；3.廣東省技術經濟研究發展中心，廣東廣州 510070）

自2006 年以來，我國因經濟發展而消耗能源產生的CO2排放量已超越美國，成為全球第一［1］，實現碳達峰碳中和“3060”目標任務艱巨，亟須綠色低碳可持續的經濟發展模式支撐。產業是經濟發展的關鍵所在，科技創新是實現綠色低碳與經濟發展共贏的關鍵支撐，因此要深入研究綠色低碳可持續的經濟發展模式，加強產業碳減排的科技創新路徑研究。但是，碳排放是一個經折算后統計的概念，碳排放量的準確性一直是學術界爭論的焦點［2］。早期有研究將國民經濟總體劃分為農業、工業、建筑業、交通郵政業、批發餐飲業及其他第三產業等六類，分析各產業能源消耗及對碳排放的貢獻［3］，但這種做法忽略了產業關聯產生的碳排放轉移問題，并未從整個經濟系統內部關聯考慮碳排放和經濟發展之間的關系。目前研究產業關聯碳減排的科技創新路徑存在兩大阻礙：一是對產業碳排放的總量和特征等不清楚，無法分析產業碳減排的總體路徑；二是在現代經濟發展過程中產業關聯緊密，但對產業關聯產生的碳轉移機制不清晰，提出的碳減排路徑不夠科學。因此，本研究從產業關聯的視角測算產業部門碳排放總量，以厘清上下游產業部門間碳排放傳導路徑，探究碳排放重點行業的綠色科技發展路徑，為有關部門制定綠色低碳發展政策和方案提供參考。

1 文獻綜述

目前，圍繞產業關聯的碳減排綠色科技發展路徑研究主要包括各行業的碳排放測算、產業關聯與碳排放之間的關系以及單一行業的碳減排路徑等方面。

圍繞各行業的碳排放測算方面，主要有3 種方法：直接排放核算法、基于完全需求系數測算法以及基于完全消耗系數測算法［4］。僅以各產業能源消耗數據測算直接碳排放量而不考慮因產業相互依賴而產生的碳轉移量不能準確確定各產業應承擔的碳排放責任［5］，因此，從產業碳轉移、隱含碳排放等產業關聯角度的碳排放測算方法得到廣泛使用。如，彭水軍等［6］利用世界投入產出表測算我國生產側和消費側的碳排放量；廖雙紅等［7］通過構建產業轉移模型，得出13 個污染產業的區域間產業轉移、碳轉移及轉移量；趙小曼等［5］利用投入產出模型和社會網絡分析方法研究我國產業部門碳排放的關聯及傳導網絡結構特征；錢明霞［8］利用投入產出數據測算我國11 個產業的碳排放和關聯性，并利用碳排放平均傳播長度識別產業碳排放的波及鏈；韓夢瑤等［9］結合各行業/部門上下游關聯，通過構建高能耗行業上下游部門的隱含碳關聯網絡，測算高耗能行業上下游部門間的隱含碳轉移效率。

關于產業關聯與碳排放之間的關系，由于產業之間的相互依賴，碳排放存在著傳導網絡結構復雜的產業關聯及轉移特征［5］。張同斌等［10］、宋金昭等［11］、Lenzen［12］的研究均表明，伴隨著中間品的流動，碳排放在行業間發生轉移，且多數產業的直接碳排放強度小于引致碳排放強度，產業部門間的碳轉移或隱含碳是產業部門碳排放的主要組成部分。物流業的碳排放除自身消耗能源產生的直接碳排放外，還包括使用來自其他產業的中間品而形成的間接碳排放［13］。國內相當數量的工業部門碳排放是跟隨產業鏈和中間產品使用而轉移到其他部門，并非用于滿足工業部門本身的最終需求［14］。制造業的中心性特征使行業之間的產業關聯和碳排放聯系增強，最終使得制造業碳排放總量上升［10］。在產業關聯對碳排放的影響效應方面，原嫄等［15］認為產業的多樣化發展和關聯度的提升使得區域經濟發展過程中的碳排放呈現倒“U”型的演化特征。

關于單一行業的碳減排路徑，韓麗萍等［13］認為物流業推進低碳物流、綠色物流的路徑包括加強自我創新能力，減少對高污染技術、高碳性中間投入產品的依賴，從經濟大循環的角度提高對產業部門間碳排放關聯的重視度，加強對高耗能關聯產業的治理力度；王靖添等［16］認為加快實用交通運輸碳減排技術應用、優化交通運輸結構是我國交通運輸業的主要減排措施；羅智星等［17］認為建筑業的碳減排應從建筑結構合理化、輕量化及增加再生建材的使用量三方面著手；趙文會等［18］認為合理的碳排放限額對電力供應鏈的碳排放量有降低作用。

此外，假設抽取法（hypothetical extraction method,HEM）是以投入產出模型為基礎，假設將某部門從經濟系統中抽離出來，從而分析抽離前后該產業對經濟系統造成的影響［19］。此方法最初用于研究產業部門對經濟部門的影響，后來擴展到環境資源領域，在關聯效應研究中應用廣泛。傳統的HEM通過測算前項關聯、后項關聯及總關聯分析部門間的關聯效應，但未能分解各產業內部的關聯效應［20］。Duarte 等［21］改進了傳統的假設抽取法，將部門用水關聯效應分解為內部效應、復合效應、凈前項關聯效應和凈后相關聯效應，使得產業部門間的用水關聯能夠通過數量而非系數表示。

在上述研究的基礎上，本研究以廣東省為例，引入假設抽取法測算隱含在產業部門間的碳排放關聯，分析產業碳排放的總體特征以及因產業關聯產生的碳轉移量特征和碳轉移路徑。

2 數據來源與方法

2.1 數據來源

因地區投入產出表每5 年更新一次，故本研究基于最新的2017 年廣東省投入產出表（42 部門）和各行業能源消耗量數據展開分析，數據來源于廣東省統計局和2018 年《廣東統計年鑒》。根據能源消耗的行業分類及各行業特點，結合“國民經濟行業分類”（GB/T 4754—2017），借鑒錢明霞等［8］的做法，將投入產出表的行業分類合并為11 個部門（見表1）。

表1 行業部門分類

2.2 研究方法

2.2.1 產業群的碳排放計算

基于國標《綜合能耗計算通則》（GB/T2589）與《省級溫室氣體清單編制指南》的碳排放系數計算碳排放量。計算公式為：

囿于省級層面分行業分能源種類的能源消耗量數據不可得，在假定各種能源的碳排放系數統一的情況下，各產業群的碳排放量跟能源消耗量一致，因此各產業部門的碳排放強度可用各產業部門的能源消耗強度表示。公式如下：

式（2）中：qj為j 產業部門的能源消耗強度（碳排放強度）；Ej表示j 產業部門能源消費總量；xj表示j 產業部門總產出。

經濟系統中j 產業部門的完全能源消耗量（碳排放總量）則可表示為：

式（3）中：Wj為j 產業部門的完全能源消耗量；qi為各產業部門的能源消耗強度；αij為完全需求系數，表明j 產業部門每增加一單位最終能源使用量時，需要經濟系統i 產業部門消耗的能源數量；yj為j 產業部門最終能源使用量。

2.2.2 改進的假設抽取法

借鑒Duarte 等［21］的研究，將產業部門的能源消耗（碳排放）關聯分解為如下4 個獨立因子：

（1）內部效應（IE），指該產業部門在生產過程中不與外界聯系所消費的能源量，即本產業部門內部消費自身生產資料的能源消費量。公式如下：

（2）復合效應（ME），指其他部門購買該產業部門產品作為中間投入產品，之后其他部門產品又成為該產業部門的中間投入品所消費的能源。公式如下：

（3）凈后項關聯（NBL），指該產業部門在生產最終需求品時所使用的其他部門產品作為中間投入品所消費的能源，反映該部門能源凈輸入。公式如下：

（4）凈前項關聯（NFL），指其他部門購買該產業部門的產品且不會返回該產業部門所消費的能源，反映該部門能源凈輸出。公式如下：

3 結果與討論

3.1 廣東省能源消耗特征分析

如圖1 所示，煉焦化工金屬產品制造業的能源消耗量最大，按標準煤達9 822.59 萬 t，占全行業能源消耗量的31.99%；其次是其他服務業和交通運輸、倉儲和郵政業，能源消耗量按標準煤分別是5 291.06萬 t 和3 607.82 萬 t，占全行業能源消費量分別為17.23%和11.75%，能源消耗量總計占整個系統能源消耗量的50%以上，是主要的直接能源消耗和碳排放量最大的3 個部門。單位產值的碳排放量最大的3 個產業部門分別是交通運輸、倉儲和郵政業，電力燃氣及水的生產供應業，以及煉焦化工金屬產品制造業，萬元產值的能源消耗量按標準煤分別是0.39、0.29、0.26 t，直接導致廣東省能源消耗量攀升，因此應重點關注這三大產業的綠色技術發展以實現直接碳減排量。其他行業的萬元產值能源消耗量均低于全行業能源消耗平均強度（按標準煤為0.12 t）。

圖1 2017 年廣東省行業部門能源消費量和消耗強度

3.2 廣東省能源轉移特征分析

完全能源消耗是當一個單位最終需求變化所引起的經濟系統各部門直接和間接的能源消耗量，從圖2（a）可知，部分產業部門的實際能源消耗量高的原因是生產最終使用產品需要消耗大量的能源，如機械設備制造業、煉焦化工金屬產品制造業及其他服務業。直接能源消耗部分反映了伴隨產業部門間的產品使用而產生的能源轉移，圖2（b）反映各產業部門能源轉移消耗量和實際消耗量之間存在差距，此差距正好是能源在產業部門之間的轉移量，且各產業部門的VIC 與DC 相等。

圖2 廣東省行業部門能源轉移特征分析

如表2 所示，產生碳輸出的部門包括：農林牧漁業，采掘業，煉焦化工金屬產品制造業，電力燃氣及水的生產供應業，交通運輸、倉儲和郵政業；吸收其他產業碳輸出的部門包括：食品制造和煙草加工業，紡織皮革木材造紙制造業，機械設備制造業，建筑業，批發零售住宿餐飲業，其他服務業。其中，碳輸出絕對量最大的是煉焦化工金屬產品制造業，轉移輸出能源消耗量按標準煤為4 810.87 萬t，轉移量占到實際能源消耗量的48.98%，說明該部門有近一半的能源消耗通過提供中間使用產品而轉移到其他部門，另外一半能源消耗才是為煉焦化工金屬產品而產生的；交通運輸、倉儲和郵政業的碳輸出絕對量也較大，按標準煤達1 894.75 萬t；轉移輸出能源消耗量占比最高的是采掘業，占實際能源消耗量的81.31%，即該部門用于自身生產最終產品的能源消耗還不到20%。綜上，以上3 個部門在生產中的實際能源消耗，很大一部分是為其他部門生產中間使用品而必須消耗的，因此通過減產的方式降低這3 個部門的碳排放將影響其他部門經濟發展，故更應通過綠色技術實現碳減排。

表2 廣東省產業部門能源轉移情況

碳吸收絕對量最大的是機械設備制造業，吸收其他產業部門能源消耗量按標準煤為4 122.76 萬t，吸收量占其實際能源消耗量的125.34%，說明機械設備制造業實際消耗的能源總量不多，但由于在生產過程中大量使用其他產業部門為其提供的中間使用品導致所吸收的能源消耗量大，甚至超過其自身實際消耗量。建筑業為吸收其他產業部門能源消耗量占比最大的部門，達311.48%。進一步分析發現，與上述兩個產業關聯最大的產業部門分別為機械設備制造業本身和煉焦化工金屬產品制造業，因此為了實現碳減排，除了優化產業結構，還要將為以上兩個產業輸入碳排放最多的產業部門作為碳減排的重點進行分析。

3.3 廣東省能源消耗內部特征分析

如表3 所示，分解各產業部門的縱向集成消耗可知，電力燃氣及水的生產供應業、煉焦化工金屬產品制造業以及交通運輸、倉儲和郵政業的內部效應與復合效應之和占縱向集成消耗的比重最大，分別達到92%、87%、84%，說明這3 個部門的產業關聯能源消耗主要通過消耗自身產業產品，或是其他產業消耗其產業產品后又被購回用于生產最終使用產品，因此這3 個部門對其他產業的依賴程度最小；相反，建筑業、機械設備制造業、批發零售住宿餐飲業的凈后項關聯效應最大，占縱向集成的比重分別達到76%、59%、49%，說明這3 個產業在生產活動中因為使用其他產業提供的中間產品而吸收了大量的碳排放，對其他產業部門的依賴性大，需要關注為其轉移碳排放行業的綠色科技發展問題。而分解各產業部門的直接消耗可知，采掘業、電力燃氣及水的生產供應業和交通運輸、倉儲和郵政業的凈前項關聯效應最大，占直接消耗量的比重分別為86%、63%、60%，說明這3 個產業很大一部分的能源消耗是因為要為其他產業提供中間投入產品，因此這3 個產業不能僅通過減產來減少能源使用和降低碳排放，更應該在工藝技術上進行綠色改造和升級。

表3 廣東省行業部門內部能源消耗特征分析 單位：萬t（按標準煤）

4 結論與對策建議

4.1 研究結論

本研究采用假設抽取法，從產業關聯的視角測算廣東省11 個產業部門碳排放情況，得到主要結論如下：

（1）從能源實際消耗量看，煉焦化工金屬產品制造業、其他服務業與交通運輸、倉儲和郵政業的直接能源消耗量最大；交通運輸、倉儲和郵政業和電力燃氣及水的生產供應業以及煉焦化工金屬產品制造業的能源消耗強度較高、能源使用效率低，直接導致整個經濟系統的能源消耗攀升。綜合來看，應重點關注煉焦化工金屬產品制造業和交通運輸、倉儲和郵政業的綠色技術創新，減少直接碳排放量。

（2）從能源轉移特征看，碳輸出絕對量最大的部門是煉焦化工金屬產品制造業以及交通運輸、倉儲和郵政業；采掘業的轉移輸出能源消耗量占比最大，同時也是間接碳排放量最大或間接碳排放量比例最高的產業部門，同樣應給予關注。

（3）從能源消耗內部特征看，建筑業、機械設備制造業的凈后項關聯效應最大，其能源總消耗中很大部分為間接消耗，而為這兩個產業部門提供中間使用產品的主要包括機械設備制造業和煉焦化工金屬產品制造業，因此推動后兩個部門的綠色技術發展能夠為整個經濟系統的碳減排作出主要間接貢獻。

4.2 基于產業關聯的碳減排綠色科技發展路徑

4.2.1 重點產業碳減排綠色科技發展路徑

（1）煉焦化工金屬產品制造業。焦化行業應加快綠色低碳零碳技術和工藝的研發與應用，如加強高效蒸餾、熱泵、焦爐精準加熱自動控制技術、干熄焦技術、上升管余熱回收利用等節能降碳工藝技術的推廣與應用，同時逐步開展焦爐煤氣制氫技術及氫能發展利用技術、焦化系統多余熱耦合優化技術、焦化工藝流程信息化和智能化技術、焦爐煤氣高效綜合利用技術、CO2捕集與利用技術研發等低碳零碳先進技術攻關，推動實現焦化行業綠色低碳發展。金屬產品制造業可從原料燃料替代、短流程制造、低碳技術集成耦合優化、高品質產品研發方面融合人工智能、新一代信息、大數據等新興技術，加強金屬產品制造業低碳/零碳技術研發和示范，推進綠色科技發展。

（2）交通運輸倉儲和郵政業。交通運輸行業應著力推動綠色低碳技術研發和應用，促進綠色低碳運輸方式的形成。首先，加快推進傳統化石能源運輸工具裝備節能降碳技術和清潔能源運輸工具裝備推廣，促進運輸工具裝備的低碳綠色轉型。其次，推動智能交通調度與管理、智能低碳物流配送等交通系統能效管理與提升技術研發，構建綠色高效交通運輸體系；最后，應在基礎設施規劃、建設和運維全過程貫徹低碳理念，開展全生命周期的綠色低碳交通基礎設施技術研發和應用。

（3）采掘業。一是重視綠色開采技術的革新，優化開采流程、提高開采效率，充分挖掘智能、數字、深井、無廢和連續開采技術發展。二是重視采掘業微觀主體的綠色轉型，建立完整的廢氣、廢水、廢渣綠色處理流程，最大限度降低資源采選過程中以及提煉中的碳排放，如發展地下溶浸、溶化、熔煉開采技術，將采礦廢料用于耕地、建筑等變廢為寶的技術應用等。

（4）機械設備制造業。一是推進智能化在機械設備制造業中的應用，包括在產品設計、制造工藝、復合加工以及高精密加工環節的技術創新。二是加大綠色材料、零污染材料作為機械設備制造中的原材料，以利于材料的回收和利用；同時加大綠色環保工藝技術的研發與應用，增加制造廢物的循環利用。

4.2.2 能源綠色低碳轉型科技創新路徑

一是立足煤資源稟賦國情，加強清潔高效用煤和煤炭清潔轉化等煤炭清潔高效利用技術研發。二是逐步構建清潔低碳能源供應體系，加快風能、太陽能、生物質能、海洋能等可再生能源以及氫能和核能高效利用技術攻關，同時建立適應新能源電力發展的新型電力系統、智能電網和儲能技術研發，實現對化石能源的安全有序替代。

4.2.3 產業結構優化助力碳減排綠色科技發展

基于產業關聯的碳排放總量受直接碳排放強度、完全需要系數和最終需求量3 個重要因子的影響，借鑒水資源利用變化的構成因素量化分解方法［22］，將產業碳減排構成因素分解為技術性碳減排、結構性碳減排和社會化管理碳減排3個碳減排管理技術。因此，在考慮地區碳減排路徑時要注重優化產業結構，促進產業結構升級。一是通過技術創新，減少上游高能耗產業部門的碳排放；二是加強對上游高耗能產業部門依賴性大的產業部門綠色低碳生產加工技術研發，減少中下游產業的碳排放；三是加快高能耗產品的進口替代，減少本地區的總能耗量及由此產生的碳排放。

4.2.4 政策法規導向支持碳減排綠色科技發展

強化政策法規支撐，建立健全碳減排綠色科技發展制度保障。一是要建立和健全環境保護、碳排放等領域的法律法規體系，建立綠色創新標準，加強知識產權保護，確保產品在研發、生產、流通、交換、消費各環節均有法可依。二是政府統一制定并推行環保標識，對購買并使用符合標準的節能減排設備的單位給予減免稅收優惠，對使用或投產太陽能發電設備、積極改造房屋中落后耗能設備并安裝使用清潔能源設備的企業和家庭給予所得稅減免優惠；政府尤其要積極投身節能減排行動，擬定綠色采購清單，優先采購并使用再生物品、綠色產品等。三是暢通綠色創新發展投融資渠道，鼓勵社會多元主體融入企業的綠色創新活動，緩解企業綠色科技發展進程中的融資約束難題。最后，走綠色科技之路需要社會公眾積極參與，鼓勵消費者購買具有綠色標志的綠色商品，讓綠色消費需求成為綠色產業發展的“助推器”。