邁向零碳未來：碳排放核算與管理研究綜述

唐旭，李依霖

1 中國石油大學(北京)經濟管理學院，北京 102249

2 中國石油大學（北京）中國油氣產業發展研究中心，北京 102249

3 中國石油大學(北京)碳中和未來技術學院，北京 102249

0 引言

氣候變化是21 世紀人類和地球面臨的最大環境威脅。聯合國政府間氣候變化專門委員會(ⅠPCC)第六次評估報告的數據顯示，自工業化以來，地球平均氣溫已上升約1.1 ℃[1]。這帶來了前所未有的高頻極端天氣事件、海平面上升和海岸侵蝕、生物多樣性喪失、糧食和水資源短缺以及社會經濟不平等等一系列的問題[2]。因此，對以二氧化碳為代表的溫室氣體進行管理和調控，已成為全球應對氣候變化、實現人類社會可持續發展的基本手段。在《京都議定書》《巴黎協定》等全球減排協議的統籌下，各國政府采取了一系列措施來管控溫室氣體排放以減緩氣候變化，包括完善溫室氣體排放統計體系、優化能源系統、推行碳市場與碳稅機制以及減排技術創新應用等。

多樣化的溫室氣體管理措施已取得一定的效果。國際能源署(ⅠEA)發布的報告顯示，2022年全球能源相關的二氧化碳排放量增長了0.9%，增幅遠小于2021年的6%[3]。這一速度也低于全球經濟增長速度，表明全球經濟增長與碳排放正在逐步“脫鉤”。然而，這種程度的碳減排仍舊不能支持整個社會走上預設中的可持續發展道路。目前，各國僅僅完成《巴黎協定》規定的自主貢獻，并不能實現將全球升溫限制在1.5 ℃或低于2 ℃的目標。如果維持現在的舉措，不加以進一步的管控，2100年全球平均氣溫仍將升高3 ℃以上[4]。這些事實均證明，未來應對氣候變化的困難和挑戰將比預期更加嚴峻。這就需要對未來設置更加嚴格的排放額度和減排目標。事實上，許多國家都已做出在20 世紀中葉前實現凈零排放的承諾。與此同時，全球不斷推進的“碳中和”議程對溫室氣體排放核算的準確性與減排行動和政策的系統性和科學性提出了更高的要求。

在這樣一個應對氣候變化進程中承上啟下的關鍵時間節點，對現有的碳排放核算體系和管理措施的研究進行梳理和總結顯得尤為必要。目前，圍繞碳排放量精準核算與統計、碳交易市場運行與評價、先進減排技術潛力評估與預測等關鍵議題的研究不斷涌現，豐富的研究結果也為未來致力于減少碳排放的管理措施制定提供了科學認知和理論基礎。然而，現有的研究仍舊受限于特定的歷史時間和研究背景，提供的信息碎片化而缺乏系統性。因此，本文通過研究綜述的方式對現有的成果進行梳理總結，旨在明確碳排放核算與管理過程中需要解決的關鍵科學問題和需要突破的重要研究屏障，為形成高效而有針對性的減排策略和行動方案提供支撐。

1 碳排放核算方法及多維內容

1.1 碳排放核算的方法與范圍

無論是對于宏觀的國家、地區還是微觀的技術、產品，準確的碳排放核算是實施減排措施、制定減排戰略和進行國際驗證與評估的基礎。因此，政府間氣候變化專門委員會(ⅠPCC)制定了一種基于含碳化石燃料能源消費的方法來估算國家二氧化碳排放量，通過活動數據和相應的排放系數編制碳排放清單[5]。由于該核算方法是根據能源供應鏈生產端的初級能源數據進行碳排放核算(考慮了初級能源轉換、燃料洗滌過程中的能量損失以及燃料非能源利用等因素)，因此這類計算方法也被稱為基于生產端的碳排放核算。目前，基于生產端的核算方法已經成為許多主流機構數據統計與清單發布的重要依據，在全球范圍內被廣泛應用，形成了以排放因子法、質量平衡法和實測法為核心的碳排放核算方法學體系[6-8]。表1 整理了針對不同尺度主體的機構或標準的核算范圍。如表中數據所示，在宏觀層面，任何類型的排放清單都是聚焦于排放源，具有純粹的領土性質，至多包括從邊界外部供應的電力使用。在微觀層面，為實施碳交易市場機制而對控排企業和減排項目進行的減排量核算也多從生產側角度出發，僅包含邊界內的所有直接排放(范圍1)或同時包括邊界內的直接排放(范圍1)與發生在邊界外的與能源有關的間接排放(范圍2)[9]。

表1 不同主體的機構/標準的核算范圍(基于生產端)Table 1 The accounting scope for different entities or standards (based on the production side)

伴隨著國際和國內社會對碳排放責任分擔精確度及透明度越來越高的要求，以及對潛在“碳泄露”所引起減排責任轉移的高度關注，許多研究和協議的制定開始側重于消費和使用活動所引起的碳排放，而不僅僅只是遵循ⅠPCC的基于源頭的核算方法。通過將內部和跨界排放與使用活動聯系起來，“足跡”的概念開始出現[10-11]。為了采用不同的核算視角來應對“邊界挑戰”，基于消費端的碳核算方法也已經被廣泛地采納成為計算碳排放的有效方法。具體來說，在國際標準化組織(ⅠSO)及政策機構所公布的一系列標準和技術報告的推動下(表2)，生命周期分析(LCA)迅速地發展成為一種得到公認的基于消費端的碳排放核算方法，被廣泛地用于針對技術/產品或企業/組織等微觀尺度的碳排放核算工作[24-25]。

表2 不同主體的機構/標準的核算范圍(基于消費端)Table 2 The accounting scope for different entities or standards (based on the consumption side)

通過構建產品生產過程中各個階段的物料、能量投入清單，LCA具有很強的針對性，能夠精準量化產品從“搖籃”到“墳墓”每一流程的碳排放足跡。然而，由于該方法是基于具體的清單進行分析，其核算結果不可避免地會受到截斷誤差的影響，因而更適用于微觀尺度對計算詳盡度有要求的研究。為了克服以上缺陷，投入產出分析(ⅠOA)逐漸涌現成為另一種得到廣泛應用的基于消費端的碳排放核算方法。通過將直觀的數學表達形式與深刻復雜的經濟內涵相結合，這種自上而下的方法主要被用來核算宏觀層面社會經濟各區域、部門的總體碳排放足跡[26-27]。

1.2 碳排放核算的多維內容

現有的碳排放核算研究成果從多個尺度刻畫了碳排放現狀與特征，揭示了減排的空間和潛力所在。具體來說，大多數的碳排放核算聚焦在國家尺度，尤其關注包括中國在內的發展中國家[34-35]。在城市尺度，考慮到特大城市人口密集、產業聚集、交通擁堵、經濟活動頻繁等重要特性，對典型特大城市和城市群碳排放總量及構成的核算工作也越來越多地涌現出來[36-37]。在行業尺度，早期階段主要受到關注的是能源行業(石油、天然氣等)和交通運輸行業，隨后逐漸轉向更加強調電力行業的排放核算與減排控制[38-39]。這是因為這些傳統的能源密集型行業一直是全球化石能源相關二氧化碳排放的最主要貢獻者。隨著時間的推移，迫切需要對全產業鏈的生產過程進行綠色升級，有關農業、建筑、化工行業和居民消費的碳排放核算成為了新的研究熱點[40-42]。

除了碳排放核算的多維尺度外，學者們還關心碳排放的經濟驅動因素。自經濟合作與發展組織(OECD)在2002年提出“解耦”的概念后，一些研究人員將關注重點放在了使用解耦模型和分析方法探討經濟增長與碳排放解耦的驅動因素，識別可能的解耦機制[43]。現有研究主要是基于結構分解分析(SDA)、指數分解分析(ⅠDA)和生產理論分解分析(PDA)三種分解技術，并采用OECD[44]和Tapio[45]提出的兩套被廣泛認可的解耦指標，分析了不同地區碳排放與經濟發展之間已經實現的絕對解耦或者相對解耦的現象[46-47]，揭示了能源強度降低和清潔能源消費等驅動因素對經濟與排放解耦的正向作用[48-50]。這些研究的結果為各國制定減碳政策和具體行動措施提供了有價值的參考。

2 碳管理的制度設計與運行

碳管理的概念起源于企業和組織自愿采取行動來降低碳排放和應對氣候變化的需求。自《京都協議書》提出跨國減排的清潔發展機制(CDM)之后，早期企業的碳管理工作多圍繞著CDM碳減排價值的開發來進行。近年來，受全球氣候變化和可持續發展議程的推動，企業碳管理的內涵越來越豐富，從單純的企業碳核算到碳資產管理，從一級市場的CDM開發到二級市場的碳交易，碳抵押、碳回購等金融業務也逐漸開展起來。總的來說，迄今為止國內外學者對于企業碳管理的定義是企業通過碳審計等措施來摸清企業本身的碳資產，通過一系列的減排措施來減少企業本身的碳排放，并根據企業本身的碳資產狀況，進行碳交易以實現完成履約責任、獲得收益等目的的管理機制[51-52]。企業碳管理領域在一段時間的發展中已形成一系列國際標準作為碳審計與盤查方面工作開展的依據。例如，由世界資源研究所(WRⅠ)和世界可持續發展企業理事會(WBCSD)所頒布的溫室氣體核算標準(GHG Protocol)，國際標準化組織所發布的ⅠSO14064系列標準，英國標準化協會采用BSⅠ會議程式制定的PAS2050 規范和PAS2060 規范等。這些標準和規范規定了企業在碳盤查過程中需對商品和服務在全生命周期內的溫室氣體排放足跡進行統計。

不同于企業層面的碳管理側重于指導操作性的微觀實踐，國家層面的碳管理致力于形成統籌性的頂層設計和制度安排。目前，國際上雖分別對國家和區域碳排放清單建立、國家減排目標設定以及國家碳交易管理體系有所討論，但針對國家層面總體的碳管理尚未形成統一的定義。綜合國內外學者針對國家碳管理途徑的現有定義[53-54]，本研究認為：國家層面的碳管理是指政府通過制定和實施一系列政策、法規和措施來管理和控制全國范圍內溫室氣體的排放，是在國家范圍內對碳減排、碳中和等目標的規劃與實施，例如設立合理的碳排放目標和減排計劃，建立健全碳減排市場調控機制等。

為了鼓勵低成本減少溫室氣體排放，很多國家基于經濟視角進行碳減排的制度設計。目前，關于經濟視角下碳減排制度設計的相關研究主要可歸類為數量型機制設計(碳市場)和價格型機制設計(碳稅)。數量型機制利用排放權的產權界定并通過產權交易解決碳減排的外部性問題，價格型機制則通過征收碳稅將外部成本內部化來達到控制和減少碳排放的目的。

2.1 碳市場的制度設計與運行

多倫多大學Dales John最早提出碳排放交易概念的[55]。之后，《京都協議書》第一次將碳排放權定義為一種商品，鼓勵各國通過建立健全碳交易機制來實現減排[56]。目前，全球已經有25 個碳排放權交易體系生效，覆蓋了17%的溫室氣體排放[57]。其中，歐盟交易體系是全球運行最早、最大的多國家、多區域碳排放權交易體系。北美地區雖未形成國家層面的碳排放權交易體系，但也發展較為成熟。無論是美國的區域溫室倡議還是加拿大的蒙特利爾氣候交易所都是特色鮮明的地區級碳市場。相對于以上交易市場，亞洲地區的碳交易開啟較晚，中國于2017年啟動全國碳排放交易市場，逐步納入8 大行業，并于2020年最終建成全國碳排放交易市場。伴隨著各國碳市場的設立與運行，國內外學者致力于研究碳市場的機制設計、運行調節以及管理效果。具體的研究可分為以下3 類：第一類是針對碳交易覆蓋范圍、配額總量設置、分配原則與方案、交易成本等碳市場機制設計的前期分析[58-60]；第二類是針對交易控制與市場調節手段的研究[61-62]；第三類是對所實施的碳交易政策效果的后期評價[63-64]。

針對碳市場機制設計的前期分析是目前碳市場設計研究中的熱點。具體來說，在配額總量設置方面，許多研究證實了總量控制原則在中長期相對于強度控制原則的優勢，使得碳排放配額問題逐漸成為一種總量受控的資源配置問題[65]。在排放權配額初始分配方面，目前國際上常見的機制主要包括祖父原則、拍賣法、固定價格購買法以及混合式分配法。一些研究驗證，作為全球大部分碳市場早期廣泛應用的分配原則，祖父原則能夠使排放主體以歷史排放水平為基準獲得免費的配額量，大大降低排放權交易市場的進入壁壘、刺激市場主體的參與性[66-67]。但與此同時，由于存在對本國企業與現有配額持有者的保護，該原則也會誘發資源或權益重新分配受限、配額總量過剩、交易市場不活躍、碳交易價格長期處于低水平等問題[68-69]。拍賣法可以在一定程度上克服祖父分配原則在資源分配扭曲方面的缺陷，因此該分配原則被美國區域溫室氣體減排行動等區域碳市場廣泛采納[70]。拍賣發放配額的方式被證明可以有效揭示各地區、行業參與者碳排放權益的真實價值，提高市場效率，但在全行業應用時容易誘發不同行業間的不公平問題。綜合考慮以上兩種初始配額分配方法對達成碳排放減少目標的影響，固定價格購買法和混合式配額分配法逐漸受到后進入的國際碳交易市場主體青睞。已經有研究分析和揭示了這兩種方法在穩定市場初期交易價格與行業間公平的碳排放權資源配置方面的作用[71]。除了圍繞上述公認的幾種初始配額分配原則進行研究外，一部分學者致力于探索最適合某特定區域或行業的新型配額分配方法。例如，錢浩祺等將中國各區域的碳排放效率融入碳排放權配額分配，構建了一套考慮到技術異質性的分配模型[72]。閩寧等測算了不同行業在不同程度碳排放強度約束條件下的碳排放權及減排量分配指標與分配系數，針對不同行業提出了分層級的碳減排量分配標準[73]。

在碳交易覆蓋范圍方面，許多研究證明了排放損害與排放位置點無關的事實，得出了排放權交易應盡可能覆蓋多數的排放源以便降低管理和監督成本的結論[74]。在碳排放權交易定價方面，很多研究致力于定價的影響因素分析。其中，一部分學者通過一般均衡模型分析后提出碳排放權市場價格由邊際減排成本決定的觀點[75]。同時，為了進一步準確地考慮碳排放對環境、氣候變化和社會福利所產生影響的邊際價值，一部分學者引入影子價格衡量碳排放權的市場價格[76-77]。也有一部分學者嘗試從供需關系的角度探究碳交易價格的決定機制，驗證了影響供求關系的政治風險、燃油價格、氣候變化、技術進步與經濟發展等幾種因素均間接決定著碳交易的市場價格[78-79]。除此以外，其他關注碳交易價格的學者重點分析了碳排放權價格與能源和氣候等因素的關系，定量的研究結果證實了石油、天然氣、煤炭和股票指數等價格都不同程度地造成了典型碳市場價格的波動[80]。在碳排放權交易成本方面，一部分學者認為交易成本的存在對碳排放權交易市場的運行有抑制作用，有可能抬高減排的總成本[81]。另一部分學者則證實了當碳排放權交易價格下降到均衡價格時，交易成本接近于零，并證明了交易成本的作用會隨著交易市場的逐漸成熟而減弱[82]。

從配額總量設置與分配原則、交易覆蓋范圍、交易價格以及交易成本等任何一個角度出發的碳市場機制設計分析，都對碳市場運行原理及規律的揭示提供了有價值的參考。然而，碳市場的真實運行仍需要各種控制和調節手段來維持穩定與高效，同時對市場機制實施后的減排、經濟產出、技術激勵等效果評估也同樣重要。因此，一部分研究者致力于討論合適的許可證存儲、市場穩定儲備、價格上限下限、配額調節與撤銷等碳排放權交易市場的調控手段[61-62]。例如，歐盟碳交易市場通過引入市場穩定儲備機制(MSR)以及碳配額拍賣二次分配促進了能源轉型；加州碳市場和韓國碳排放權交易體系也通過控制碳價上下限建立起了一套區域碳市場的穩定機制[83]。同時，另外一部分研究者聚焦對所實施的碳交易政策效果的后期評價，以給碳排放交易市場機制的制定與調控運行提供有效的反饋。在減排效果后期評價方面，大量從不同角度對不同尺度對象進行分析的研究結果均證實了碳交易市場的大規模推廣有利于區域碳排放總量的降低[84-85]。例如，孫睿等通過將碳交易模塊納入宏觀經濟CGE模型分析了碳價引入對宏觀產業部門能源消費及碳排放的影響，揭示了碳價對煤炭、重工業、電力和輕工業部門碳減排的積極作用[64]。在經濟產出效果后期評價方面，學者們對于碳交易機制的引入是否對政策實施地區的經濟發展增速帶來負面影響的問題尚未形成統一的認識。具體來說，一部分研究者基于國家層面的核算結果，佐證了碳排放交易制度對于經濟發展具有良性促進作用的觀點[86-87]。另外一部分主要從微觀視角出發的研究者則發現，鑒于偏高的排放權價格對企業未來可支配的資金施加了更緊的約束，現有的碳排放權交易市場并沒有對企業的利潤、收入與就業帶來顯著的正向作用[88-89]。在技術激勵效果后期評價方面，大部分研究者認同碳交易機制對低碳生產技術的推動作用，提出如何有效分配排放權是碳市場能否推動技術進步的關鍵[90]。通過計算與比較，證明了排放權拍賣制度相較于免費排放權分配制度更容易實現好的技術激勵效果[91-92]。

2.2 碳稅的制度設計與運行

碳稅是在碳市場出現之前就被廣泛采用的一種減排政策工具。最早的碳稅主要集中在能源部門，通過燃料定價的間接方式實施，燃料的定價高低取決于其中的碳含量。自1990年以來，北歐國家采用了碳稅制度，并在不同時間進行了多次改革。2000年以來，全球對于實施碳稅的興趣不斷增長。隨著瑞士在2008年采納碳稅，其他一些歐洲國家和澳大利亞、日本等發達國家也開始制定和采用碳稅。相較于作為數量型機制的碳市場，價格型機制碳稅的實施不需要建立復雜的市場機制與監管機構，因此在機制設定和實施方面更為便捷。針對價格型(碳稅)機制設計的研究可以大致分為以下兩類：第一類是針對稅收制度設計的前期分析[93]；第二類是針對碳稅制度實施對經濟、環境和社會所造成廣泛影響的分析[94-96]。對碳稅機制設計的前期分析與探討多集中在征收依據與稅率制定兩個方面。從征收依據上來講，現有研究充分強調了準確衡量征稅對象碳含量的必要性，認為衡量進口商品碳含量時存在的偏差可能導致稅收保護(例如碳關稅)和國家間碳稅收益不均衡等問題，從而削弱碳稅機制的減排效益[93]。從稅率制定上來講，學術界的爭論主要集中在如何選擇政策實施的合適時間與風險的貼現值上。大量研究證明，當著重考慮政策成本的不確定性、二氧化碳存量外部性以及能源資源有限性時，最優稅率的設計方案是不同的[97-98]。在過去幾十年的大量研究中，絕大部分學者認同碳稅是一項非常有效的減排手段[99]。因此，近年來針對碳稅制度實施效果的后期評價逐漸轉向于關注碳稅實施對經濟、環境和社會所造成的廣泛影響[100-101]。例如，Uri和Boyd的研究通過可計算一般均衡模型證明提高墨西哥的能源稅收價格將減少環境危害，增加政府的收入[102]；Oueslati發現環境稅收對社會福利和經濟增長長期效應正向但短期效應負向[103]；Wesseh等人揭示了碳稅對低收入地區經濟福利的負面影響和對高收入地區經濟福利截然不同的積極影響[104]。這些不同視角切入的研究共同勾勒出了碳稅制度實施效果的不同側面，并呼吁未來的研究采用更實時的數據和更真實的模型實現進一步的探索。

碳市場與碳稅這兩種基于經濟視角設計的碳減排制度在現實實施效果上存在明顯的差異。研究發現，在實施成本層面，相較于碳稅機制，碳市場機制擁有更低的信息成本，但需要付出更多的行政成本用于多部門的協調配合[105]。在減排激勵效果方面，碳交易機制的有效性高于碳稅。在碳市場機制中，一旦總排放配額確定，企業減排意愿與最終減排結果的達成是有保障的；而在碳稅機制中，若因征收碳稅而擠壓了企業的利潤空間，則會給企業碳減排總量帶來不確定性[106]。因此，兩種機制各有利弊，不同情況下可以相互補充使用。融合碳市場機制和碳稅機制的雙軌并行機制能夠顯著提高減排效果與經濟效益已成為學者們的共識[58,107]。然而，如何合理設計這種雙軌并行的機制仍是挑戰。未來的政策制定應充分考慮不同主體的特征以及不同政策的推行時機來充分發揮雙軌并行機制的優勢。

3 碳管理的技術路徑規劃與部署

除了以經濟手段為基礎的碳管理工具，技術突破與創新也同樣是減少碳排放的重要工具手段。事實上，考慮到現有能源系統的發展慣性與路徑依賴，關鍵技術路徑與工藝流程管理始終是實現雙碳目標的主要驅動力，也是碳減排的重要技術管理路徑。

3.1 先進碳減排技術路徑與工藝流程

積極發展和部署可再生能源利用技術是實現雙碳目標、加速一次能源有序減量替代、保障低碳時代能源安全的關鍵。現有研究主要集中在可再生能源利用技術、碳捕集利用與儲存(CCUS)技術、儲能技術、工藝改進與優化技術以及清潔生產技術等五個方面。其中，核能與氫能因具有清潔低碳、綠色環保等優點，被認為是實現碳中和目標的重要技術[108-109]；生物質能也因具有廣泛的資源可用性、多樣的應用領域和潛在的負碳效益成為能源結構調整的重要支撐[110-111]。考慮到CCUS技術迫切需要突破高成本與高捕集能耗的瓶頸才能實現大規模推廣與應用，相較于傳統的捕集與利用技術，化學鏈燃燒、多聯產、多能互補等碳捕集技術成為新的研究熱點[112-113]。此外，科學家正在尋求新的碳利用技術，以分解二氧化碳分子，生產有價值的碳基燃料、化學品和其他產品。通過新興催化劑和生物基材料使得二氧化碳從污染物轉變為資源，不僅有潛力減少碳排放和緩解溫室效應，還可以產生重要的社會和經濟價值[114-116]。在儲能領域，對于長儲能周期、高調頻能力、分布式利用潛力、高資源獲得性與高系統效率的需求使得液流電池、鈉離子電池、鋰離子電池、壓縮空氣儲能、鉛碳電池以及儲熱技術等儲能技術格外受到研究者們的討論與關注[117-119]。由于能源節約和消費減少存在理論上的上限，因此針對傳統高投資、高能耗、高溫室氣體排放的長工業過程所進行的工藝改進與優化技術也受到了廣泛的關注。綠色制造手段如原料/燃料替代以及工藝流程再造等成為了工業領域的關注熱點。前者的研究重點包括綠電/綠氫協助原油裂解產化學品技術、綠電/綠氫合成氨技術、電石渣生產水泥熟料技術等[120-122]。后者的研究重點包括低能耗分離技術、煤油共煉技術等[123-125]。

3.2 技術經濟與減排潛力的評價優化

確定關鍵技術路徑與工藝流程是否低碳甚至零碳以及是否具有良好的經濟競爭力是至關重要的管理問題。在經濟效益評價方面，一部分學者聚焦在技術經濟分析(TEA)上，通過凈現值(NPV)、產品最終價格、資本和運營成本、回收期等一系列指標從關鍵盈利能力等角度評估將技術引入現有系統的經濟影響[126-128]。技術經濟分析結果在制定技術相關的研發支持與投資決策計劃中具有關鍵的作用。例如，Brown等結合APEC軟件對生物質快速熱解和加氫處理技術進行了技術經濟可行性分析，通過設備成本估算預估了項目的總投資，證明了該項技術的推廣是具備盈利能力的[129]。另外一部分學者的側重點有所不同，相較于收入與利潤，他們更加關注技術生命周期內每一單元過程的實際或者潛在經濟成本，采用生命周期成本評估(LCC)方法來評價技術的經濟性能[130-132]。在減碳效益評價方面，研究者大多采用生命周期分析(LCA)評價方法，從潛在排放量、減排潛力、環境相關上游關鍵參數與工藝單元優化等角度出發來評估將技術引入現有生態系統的環境影響[121,133]。對于成熟度較高的技術，研究者側重于通過生命周期評價比較和篩選能夠生產相同最終產品的最優化技術路徑。例如，Rehl和Müller通過生命周期分析比較了用于沼氣生產的七種不同的厭氧技術，并評估了它們對應的全球變暖潛勢(GWP)、能源需求和物質輸入/輸出，為農業部門的決策制定者提供了支持[134]。對于成熟度較低的新興技術，研究者側重于開展前瞻性生命周期評價，為技術開發者提供不同設計選擇對新興技術未來性能影響的相關信息，優化新興技術的不同設計參數來實現最小環境負擔。例如，Li等通過前瞻性生命周期分析揭示了鉑和鎳等關鍵金屬的終端資源回收效率改善在減輕燃料電池的生命周期環境排放方面起著重要作用[121]。除了對典型技術進行的單獨的經濟效益與減碳效益的評價外，一部分學者關注了技術所帶來環境與經濟效益之間的權衡。因此，他們采用多目標優化分析與多準則決策分析等方法將兩方面的評估進行了整合，以找出在技術、經濟和環境方面最有利的選項[135-137]。

隨著氣候變化對于系統謀劃、統籌布局的迫切現實需求，許多學者開始關注到微觀技術在宏觀復合系統中的廣泛影響，開始討論如何在宏觀社會經濟系統中優化典型技術路徑與工藝流程的管理和部署。一部分研究者開始使用綜合評估模型(ⅠAMs)來研究關鍵技術對宏觀經濟系統的影響。基于能源成本和技術參數的假設來評價和比較關鍵技術實施方案，并與其他關鍵減排技術一起被納入最佳組合中以評估社會經濟系統的福利和損失的變化[138]。考慮到雙碳目標的實現對經濟-環境-社會-生態系統協同規劃的要求，一部分研究者將關注重點放在了關鍵減碳技術的發展對自然資源的消耗及可能導致的二次風險上，例如其對生物多樣性、土地利用和生態系統等造成的外部影響與威脅。他們利用地理信息分析、生命周期評估、物質流分析和其他模型方法，調查技術發展所需的外部資源的可用性及其對生態系統的外部影響[133,139-141]。在研究技術與宏觀系統的交互作用時，納入綜合評估模型中考慮的因素也越來越全面，逐漸從單一的成本因素轉為技術傳播，排放減少及有限資源等多重約束因素。例如，Wang等通過開發中國氣候變化綜合評估模型整合了技術創新、原材料結構調整、清潔能源利用等11項措施，分析了鋼鐵行業關鍵技術路徑對能源消耗、碳減排、原材料使用和成本的綜合影響，進一步提出了一套針對鋼鐵行業的最優化的碳中和技術路徑[142]。

4 結論與展望

伴隨著雙碳目標對經濟和社會系統管理提出的更高要求，研究者們充分利用管理科學工具，對復雜系統轉型過程進行整體規劃和布局，探討如何以最低的社會成本和最快的速度實現碳減排目標。在此基礎上，本文提出了未來碳排放核算與管理領域研究應重點關注的幾個方向。

(1)重視行業差異性，統籌規劃能源轉型的路線圖。現有的碳排放核算與管理目標設定分散在不同的行業或地區。鑒于當前社會對于關鍵行業率先實現雙碳目標以及多行業多地區統籌布局、協同規劃的迫切需求，未來的研究必須在統一框架和同一標準體系下對不同主體的碳排放量進行科學核算。同時，未來的研究應重視行業差異性，充分考慮特定地區和行業主體在資源稟賦、發展階段和產業結構等方面的異質性，處理好長期與短期、減排與發展、局部與總體的協同關系，制定科學合理的排放管理目標。

(2)拓寬碳排放與經濟增長脫鉤機制的研究內涵。現有對低碳經濟發展主要驅動因素的討論主要局限在幾個主要的因素上(包括人口規模、經濟發展水平、能源強度和單位能源消耗碳排放等)。伴隨著能源轉型對社會經濟系統結構優化提出的要求，未來的研究內涵應拓寬到對能源消費結構、產業結構、城市化、國際貿易分工和顛覆性技術等越來越重要的驅動因素作用的探討上。同時，現有研究多通過解耦指標對各地區不同低碳轉型階段的進展進行靜態描述與評估。為比較和判斷不同時間和地點施加政策的實施效果、預測關鍵政策對未來低碳經濟發展的影響，未來的研究應更多關注碳排放與經濟增長脫鉤的動態機制，以提高各個不同發展階段所制定支持政策的有效性。

(3)探討本土化特征對碳減排市場機制實施效果的影響。現有文獻大多數從配額總量設置與分配、碳價、交易成本、稅率設定等技術指標表現來分析和推斷碳減排市場機制的實施效果。然而，碳減排市場機制在各地實施效果的深層次原因與本土化的特征息息相關。因此，未來的研究應更多地結合各國的本土化特征(包括技術和資金支持、行業結構和能源對外依賴程度等)來探討各項市場前期設計機制的實地實施效果。

(4)研究混合型碳減排市場機制的運行機理與實施效果。現有研究多聚焦在對單純的數量型機制(碳市場)或價格型機制(碳稅)的前期機制設計、實施效果以及綜合影響的分析，對碳排放權交易與碳稅雙軌并行機制與其他混合型碳減排市場機制的研究仍舊很匱乏。出于提高未來碳減排市場機制的效能、靈活運用不同機制來降低未來碳減排市場管理的總成本、多元化政策組合互補來分散減排管理風險等目的，混合型市場機制勢必會被更普遍地納入現有的政策體系中，實現更廣泛的減排效果。因此，未來的研究應重視對混合型碳減排市場機制運行機理與實施效果的探討。

(5)考慮減碳技術路徑與現有能源結構與基礎設施的相容性。現有對關鍵技術路徑與工藝流程的研究多圍繞目前的熱點領域，如典型的負排放技術等，而對減碳技術路徑與現有能源結構、基礎設施的相容性問題探討不足。事實上，一些以現有能源結構與基礎設施為基礎的其他新興技術路徑(例如化石能源的清潔化利用技術、多能互補技術等)往往能夠在保持高經濟競爭力的同時，也能在能源轉型過渡期內實現很好的碳減排效果。未來的研究應更多關注這些技術路徑與集成方案的規劃設計、減排潛力評價與部署策略制定，在雙碳背景下為現有化石能源主導的能源與工業系統提供充分的空間去銜接過去和開拓未來。

(6)關注關鍵技術路徑或工藝流程與宏觀復合系統的交互作用機制。現有研究多是單方面關注關鍵技術自身的大規模部署能夠為宏觀系統帶來的經濟及環境效益，而忽視了社會經濟體系的福利和損失變化對技術部署帶來的反饋與約束。未來應當進一步探討這些關鍵的低碳轉型技術路徑與經濟-能源-環境復合系統間的相互關聯和作用機制，探索在復合能源-經濟-環境系統的區域需求、能源供給、政策和資源、市場滲透等多重約束條件反饋下得到最大收益的技術部署策略。