“雙碳”目標下黃河流域城市碳排放配額兩階段分配模型

吳鳳平，韓宇飛

（河海大學商學院，江蘇 南京 211100）

大力推進減排降碳、控制溫室氣體排放和阻止全球變暖已成為世界各國的政治目標、技術追求和社會責任［1］。作為全球最大的發展中國家以及最大的二氧化碳排放國，中國高度重視應對氣候變化問題，積極采取多種措施推進碳減排、促進低碳經濟轉型［2］。2020 年9 月，中國在第75 屆聯合國大會上正式提出“中國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”（以下簡稱“雙碳”目標）。黃河流域是中國實現碳減排目標的關鍵戰略區。作為中國重要的能源工業基地和碳排放主要貢獻地，2020年黃河流域相關省區的原煤、焦炭產量以及碳排放量分別占全國的80%、56%、44%，全國碳排放強度最高的3 個省份（山西、寧夏、內蒙古）位于黃河流域［3］。2021 年國務院《關于完整準確全面貫徹新發展理念做好碳達峰碳中和工作的意見》明確強調“在黃河流域區域戰略的實施中強化綠色低碳發展導向和任務要求”。因此，有效推動黃河流域碳減排對于實現“雙碳”目標至關重要。

碳排放配額分配作為實現區域碳減排的重要政策工具，通過合理分配區際碳配額，明晰地區的碳排放權利與減排目標，是實現區域碳排放控制的基礎與核心內容［4］。然而，2021 年中國很多地區的碳排放配額制度安排存在規制過度［5］，盲目制定激進的、不符合本地實際情況的碳減排目標，采取非常規的運動式減碳方案，追求“短平快”的減排效果，大范圍拉閘限電，嚴重損害經濟安全運行發展［6］。因此，為確保沿黃地區安全降碳、防止減排過度反應，需結合黃河流域煤炭能源依賴性強、經濟發展任務重、碳排放新增需求量大以及資源利用效率低的實際特征，根據碳達峰碳中和的時間節點科學決策黃河戰略區域的配額分配方案［7］，以推動黃河流域高質量發展、促進國家“雙碳”目標順利實現。

1 文獻綜述

該研究主要針對國內外學者在碳排放研究視角和分配方法等方面開展的研究進行梳理。

在研究視角方面。兼顧公平與效率是確保發達地區和發展中地區共同發揮減排動力的關鍵。協調碳排放分配公平與效率［8］，實現公平與效率原則的耦合［9］，可以優化地區碳排放分配方案，達到更好的減排成本效果［10］。①從公平性視角出發，各個地區、行業的發展基礎不盡相同，公平性分配要求綜合考慮排放主體的差異化特征實行“共同而有區別”的責任［11］?？紤]到地區碳排放難以在短時間內做出大幅調整和改變，公平性分配應該首先基于現狀原則，體現地區發展對碳排放權的現實要求［10］；并且要求尊重區域經濟社會發展需求和減排能力等方面的差異性，配額數量應與地區人口規模、經濟規模、減排能力相匹配［12］。②從效率性視角出發，強調以最小成本實現最大碳減排目標，要求低效率地區承擔更高的減排責任［13］。不考慮地區排放效率差異的分配，會產生“鞭打快牛”的現象，片面基于“公平”導向的行政分配方案會造成一定程度的效率損失［14］。

在分配方法方面。在現有文獻中，碳排放配額分配的理論方法可以大致分為四類［15］，即指標法［16］、優化法［17］、博弈論法［18］和組合模型法［19］。在中央政府的分配實踐中，區際碳排放分配方案主要以“公平”為導向，多基于歷史排放數據進行配額分配，導致無法激勵先期減排行動者，不可避免地降低減排積極性，造成了地區碳排放效率的損失［14］。為保證碳排放分配效率，現有研究主要通過DEA 相關方法來分析研究碳排放的效率分配方案。其中零和博弈-數據包絡分析模型（簡稱ZSG-DEA 模型）可以實現同類型決策單元之間多項投入與產出的效率評價，且涉及到主體博弈過程，該模型目前被廣泛應用于國家、地區以及行業層面的碳排放分配。該方法在明確碳排放總量控制目標的基礎上［20］，選擇將非期望產出碳排放量作為投入，多次優化迭代碳配額，可以得出地區效率最大化的分配方案［21］。然而現有研究表明該方法要求效率低下的傳統能源地區大幅度縮減碳排放，導致碳排放的極端分配，無法滿足效率低值地區的經濟發展需求［22］。

綜上所述，現有研究為該研究探討黃河流域城市碳排放分配問題提供了重要的參考，但仍存在有待深化解決的問題：①現有研究較多從國家層面、省級層面以及行業層面制定碳排放分配方案，未能聚焦到國家重大戰略區域城市空間尺度，對黃河流域制定區域化、差異化減排政策無法提供完善有力的支撐。②現有研究基于公平與效率視角設計的階段性減排方案，多要求東部發達地區或中西部低效率地區減少較多碳排放配額，忽略了碳達峰目標實現前中西部欠發達地區仍有碳排放新增需求，且現階段壓縮碳排放會損害地區發展權利，無法滿足欠發達地區發展需要。③效率分配方法在運用傳統ZSGDEA 模型進行效率優化時要求低效率單元大幅度縮減排放權配額，導致碳排放的極端分配，嚴重影響地區經濟安全運行，在實際執行中也會受到較大運行阻力，難以指導實際減排工作。

針對上述問題，該研究試圖在以下幾個方面尋求突破：①針對黃河流域這一特定研究對象開展研究。該研究聚焦于黃河流域碳排放配額分配研究，以黃河流域城市實現2030年國家碳減排目標下的碳排放總量為剛性約束，以黃河流域56個沿線城市為研究對象進行分配研究。②基于既保障地區公平發展又促進全局效率優化的視角開展研究。考慮到沿黃城市在碳達峰目標實現前仍有排放新增需求，為避免現階段壓縮碳排放損害地區發展權利和經濟運行安全，該研究基于保障地區公平發展、促進全局效率優化的視角，構建“基礎配額+新增配額”的分配模型，為沿黃地區預留足夠而有區別的碳排放配額，滿足地區經濟正常運行的發展需求，確保實現安全減排。③利用改進的ZSG-DDF模型克服了傳統效率分配方法會導致極端分配的弊端，既能實現黃河流域城市碳排放配額方案的效率優化分配，又能避免“激進式”大幅度調整碳配額。

2 研究思路與方法

2.1 模型構建思路

沿黃城市多位于中西部欠發達地區及能源密集型地區，在西部大開發、中部崛起等國家戰略下仍面臨經濟增長與能源碳排放新增的需求，大幅度壓縮碳排放會嚴重損害經濟安全發展［23］，需根據減排目標、碳排放可增長空間以及地區發展階段特征確定各地區碳排放控制增量，以延續地區經濟發展慣性，實現安全減排。因此，該研究基于“基礎配額+新增配額”的分配思路，構建2030年碳達峰目標下的黃河沿線城市碳排放配額分配模型，主要基于以下思考：

（1）在正式的碳達峰目標節點前，沿黃經濟發展仍有碳排放的新增需求。在保證實現減排目標的同時，還必須為地區經濟增長保留足夠的配額空間［24］。結合2021年中國多個地區出現過度減排的現實證據，“激進式”縮減碳排放空間會嚴重影響經濟的安全運行發展。因此，通過“基礎配額+新增配額”的思路預留足夠的碳排放空間，以既減排又發展的思路推動碳達峰，更符合現階段黃河流域的實際減排情境。

（2）碳排放配額方案需要兼顧公平與效率，保障地區實現公平發展與效率優化。根據經濟正常運行時期的碳排放量確定基礎配額，可以發揮經濟安全運行的兜底作用，保障經濟公平發展的基本需求。在此基礎上增設兼具激勵性與差異性的新增配額，可以避免責任“一刀切”和“鞭打快?！保眉骖櫯漕~方案的公平與效率。

（3）借鑒歐盟碳減排的成功經驗及中國試點城市的實踐經驗［25］，增設新增配額可以協調分配地區碳達峰目標前的碳排放新增空間，更好地應對不同區域發展所需要的資源配置，對區域綠色低碳發展起到調控作用，更符合我國碳減排的新要求，增強配置方法的科學性和實用性。

分配模型通過兩階段予以實現，具體的設計思路如圖 1 所示。①模型第一階段：根據碳排放現狀基數確定起到安全兜底作用的基礎配額，并構建綜合考慮多因素的分配指標體系對碳排放可增長空間予以分配，確定地區的新增配額以延續經濟發展慣性。②第二階段：為確保沿黃地區配額方案的分配效率，同時防止低效地區在效率提升中大幅度縮減碳配額而導致極端分配，構建改進的ZSG-DDF 模型進行配額方案效率優化，選擇群組效率前沿地區為優化參考標桿調整碳排放配額，并且控制新增配額調整下限。該方法可以降低效率低值地區在效率追趕中的配額縮減幅度，確保新增配額的預留，在實現效率優化的同時確保減排方案順利執行。

2.2 黃河流域2030年碳排放控制總量目標確定

中國碳減排的主要經驗就是中央將配額總量控制目標通過“自上而下”的分配模式，明確各地區排放目標并嚴格控制配額總量。關于碳排放總量目標的確定，多數研究分配的總量控制目標采用國家已經明確承諾的相對強度目標，根據地區生產總值增速目標和強度降低基本目標換算成絕對量減排目標［26］。

圖1 黃河沿線城市碳排放配額兩階段分配模型流程思路圖

該研究以黃河流域 2005 年實際碳排放強度為基線，根據2030 年碳排放強度下降的減排目標，核算2030 年黃河流域實現碳達峰目標下的碳排放控制總量，計算公式為

其中：CI2005是指黃河流域2005 年碳排放強度，C2005和C2030年控制總量分別是指黃河流域2005 年和2030 年碳排放量；q為2030 年流域碳強度減排目標幅度；GDP2005和GDP2030分別是黃河流域2005年和2030年經濟生產總值。

2.3 第一階段模型構建

2.3.1 指標體系構建

結合以上分配思路，系統梳理相關研究成果，在考慮數據可得性和實用性的基礎上，構建用于確定碳排放新增配額的分配指標體系（表1）。

表1 2030年黃河流域城市碳排放新增配額分配指標體系

（1）發展原則：碳排放權本質上是地區的發展權益，碳排放分配需保障沿黃城市經濟與社會發展的實際需求。碳排放需求較高的地區應分配更多的新增配額。根據kaya 碳排放因素分解公式，碳排放需求量主要取決于地區人口數量，經濟生產總值以及能源消耗量［27］。該研究選擇地區人口數量、地區經濟生產總值、能源消耗總量以及近五年的平均增量，分別反映地區發展對碳排放權的現實需求和未來需求。①地區人口數量：基于公平性原則，人人都有平等自由享有碳排放權均等分配的權利。地區人口數量越大，社會發展所需消耗的碳排放量也應增多。②地區經濟生產總值：經濟總量是引起黃河流域碳排放增加的主要影響因素［28］。經濟發達地區需分配較高的碳排放配額以維持現有經濟規模。③能源消耗總量：能源消耗是導致碳排放產生的主要直接來源?？紤]到地區發展路徑依賴性，能源消耗量越大、依賴性越強的地區有更多的碳排放配額需求。

（2）能力原則：減排能力原則要求各地區在承擔減排責任時要尊重并發揮自身的減排能力來采取積極的減排措施。減排能力強的發達地區有能力率先實現碳達峰，可以制定更加先進的減排目標，分配較少的新增配額，向欠發達地區適當多分配以縮小區域發展差距［5］。該研究選擇人均GDP、創新科技支出以及森林覆蓋面積3個指標體現能力原則。①人均GDP：反映區域的經濟發展水平，經濟發達地區有能力制定更先進的減排目標，嚴格控制碳排放新增以協調落后地區碳排放發展權利，實現區域經濟協同發展。②創新科技支出：衡量創新技術水平的重要指標。創新科技水平的提高，可以實現經濟增長和碳減排的雙贏。創新水平強的地區可以制定更先進嚴格的碳排放增量控制目標，率先實現碳達峰。③森林覆蓋面積：反映地區生態碳匯能力的重要指標，森林資源較多的地區可以提高空氣質量，減少溫室氣體，表現出更強的生態碳吸收能力［29］。

（3）潛力原則：潛力原則要求充分挖掘地區減排潛力，減排潛力大的地區應嚴格控制碳排放新增，分配相對較少的新增配額。該研究選擇能耗強度、碳排放強度、人均碳排放量以及能源消費強度4 個指標反映城市碳減排潛力。①能耗強度和碳排放強度：分別指單位GDP 產出所消耗的能源和碳排放量。能耗強度高、碳排放強度高的地區面臨相對較低的減排成本，其減排潛力更大［30］。②模型第一階段以2030年黃河流域城市碳排放控制總量為約束，從碳排放權利分配公平性的視角出發，構建“基礎配額+新增配額”的分配思路。其中基礎配額根據未受疫情沖擊影響的2019 年碳排放基數予以確定，基礎配額在實現經濟發展慣性延續的同時，發揮安全兜底作用，避免激進式減排；新增配額是綜合考慮城市發展需求、減排能力、減排潛力以及承擔減排責任等因素構建分配指標體系予以確定，通過分配新增排放額度來實現沿黃地區的經濟發展。因此，基于“基礎配額+新增配額”的分配思路，可以預留足夠的碳排放額度，更好地統籌流域發展與安全的關系，確保沿黃地區在承擔減排責任的同時實現經濟發展。③人均碳排放量：根據“人均排放趨同”原則，人均碳排放量較高地區的降碳潛力相對較大［31］。④能源消費碳強度：指單位能源消耗產生的碳排放量，是反映能源結構減排潛力的重要指標［32］，對于能源碳強度較高的地區，表明其能源碳排放技術效率低下。因此可以減少新增額度分配，激勵其能源效率提升，倒逼能源結構優化調整。

（4）責任原則：責任原則要求歷史累計排放量高和當前高污染高能耗的排放主體承擔更高的減排責任，嚴格控制碳排放新增。該研究選擇歷史累計碳排放量、第二產業占GDP 比重，PM2.5年均濃度、環境污染綜合指數4個指標表征沿黃城市應承擔的碳減排責任。①歷史累積碳排放量：表征歷史減排責任，歷史碳排放量較高的地區應減少新增配額分配，以促使這些地區為過去高排放發展模式的承擔歷史責任。②第二產業占GDP 比重：表征產業結構轉型的責任，沿黃地區仍以高排放、高污染、高能耗的第二產業為主，比重偏高的地區應承擔產業結構轉型的責任。③PM2.5年均濃度：表征空氣環境保護責任，空氣質量較差的地區應減少新增配額分配，為改善空氣生活質量承擔碳排放控制責任。④環境污染綜合指數：污染排放與溫室氣體變化存在高度同源性［33］，高污染、高能耗的排放主體應承擔污染更高的減排責任，減少新增配額分配。

2.3.2 分配模型構建

熵權法是一種有效的客觀計算各個指標權重的方法，用熵權法將新增配額指標體系中各項指標賦權，先將各項指標數據標準化處理為Yij，根據公式（3）計算第j個指標下第i個地區占該指標的比重pij；然后根據公式（4）求得第j個指標的熵值Hj，根據公式（5）求出第j個指標的熵權wj：

基于Yij，計算加權決策矩陣Z：

TOPSIS 法是多目標決策分析中一種有效的評價方法。將黃河流域56 個城市地區作為一個評選決策集，比較各地區與正、負理想點的相對距離，根據理想解貼近度評價各城市新增配額的分配水平，確定新增配額方案。

確定正理想解Z+、負理想解Z-：

測度決策對象i到正負理想解的距離：

根據，計算決策對象的貼近度γi，并確定新增配額分配系數Fi：

其中：γi是第i個決策對象的貼近度，取值范圍在0到1之間。γi值越大，越接近于1，說明該決策對象越接近正理想解，越遠離負理想解，表明該決策對象應獲得更多的新增配額。

合理分配碳排放增長空間ΔC，確定模型第一階段的地區新增配額ΔCi2030

公式（10）中，Ci2019為2019 年決策對象i的實際碳排放量。

確定第一階段各地區的2030年碳排放配額量Ci2030

2.4 第二階段模型構建

沿黃地區碳配額方案在保障地區公平發展的同時需兼顧分配效率，以破解黃河流域碳排放效率固化瓶頸，激發地區減排積極性。但考慮到側重于效率分配方案會導致碳排放配額的極端分配，產生“馬太效應”問題，進一步加劇效率高值地區和低值地區的發展不平等。因此，模型第二階段以促進全局效率優化、避免極端調整為視角，構建改進的ZSG-DDF 模型，對第一階段分配方案進行效率優化調整。改進的ZSG-DDF模型選擇組內效率前沿地區作為優化標桿，并且設置新增配額的調整下限。既能實現效率優化分配，又能控制碳配額調整幅度。

傳統ZSG-DEA 方法在DEA 模型基礎上引入零和博弈的分配思想，對決策單元的資源配額進行效率評估以及優化。各地區就固定的資源總量進行零和博弈調整分配，通過增加高效率單元的配額、減少低效率單元的配額，實現資源配額的優化分配。而傳統的ZSG-DEA 方法在進行優化調整時是以共同前沿下的最優技術效率地區為標桿，導致低效率單元在追趕高效率單元的過程中會減少大量資源配額，影響減排安全性。因此，該研究對傳統ZSG-DDF 模型進行改進：在效率優化前先對決策單元按照技術效率水平差異進行分組，使得低效率地區的追趕標桿轉變為組內技術效率接近的高效地區，并在優化過程中設置碳配額調整下限，控制碳配額調整幅度，確保新增配額預留，實現安全減排。

具體參考Ding 等［34］的前沿分組方法，設置合理的效率閾值，利用效率閾值進行分組，劃分不同水平的技術效率組別。具體分組方法是使用DDF模型得到第一級有效前沿，將所有大于效率閾值的城市作為第一組，剩下的低效的沿黃城市將形成一個下一級有效前沿。繼續在下一級前沿技術水平中選擇所有大于效率閾值的沿黃城市作為第二組；最后被剩下的省份作為第三組。通過這種方式，將黃河流域56 個沿線城市劃分為三個小組。組別劃分完成后，分別對各技術分組下的地區運用改進的ZSG-DDF進行配額優化調整，具體模型如下：

其中：xib為第i個決策單元在第b項投入指標的數值，yij為決策單元i在第j項產出指標上的數值。(gy，gc)為指標改進的方向向量，該研究選擇評價單元的產出向量(y，-c)作為方向向量，其含義就是合意產出在現有基礎進行1∶1 比例性增加，而非合意產出在現有基礎進行1∶1 比例性縮減［35］，其中β為評價單元按照方向向量的改進比例；ZSG-DDF 模型計算出的決策單元的相對效率λi為標桿前沿中決策單元i的線性組合系數，N為各技術分組中的地區數量。其中Ci2030>Ci2019使得地區的2030 年碳排放配額多于2019 年碳排放額，確保2030 年地區新增配額的預留。該研究選擇地區人口數量、固定資產投資量、能源消費量作為模型投入指標，地區經濟生產總值為期望產出，碳排放配額為非期望產出。

在碳排放總量限定的實際條件下，某地區碳排放權的增減，必然會影響到其他地區的投入產出行為，因此ZSG-DDF 方法融入了零和博弈的思想，即當一個地區的碳排放權增加時，為保證總碳排放權不變，其他地區必須減少相同數量的排放權。傳統模型采用林坦等［22］提出的迭代方法進行求解。此處以第r個未達到效率前沿的地區為例，為了實現效率前沿需要對實際數據進行調整，減少Cr2030(1 -θr)的碳排放權，而為了維持總量不變，減少的碳排放權將會分配給其他地區，其他地區得到的碳排放權與其實際的第一階段排放量在總量中的占比呈正相關。以地區i 為例，經r地區的一次調整，第i個地區分別增加排放權，當所有地區均進行調整后，第i個地區從其他地區調入的碳排放權分別為而未實現DEA 有效的第i個地區自身也需要調出碳排放權Ci2030-Ci2030(1 -θi)。但是為確保新增配額的預留，對低效率地區的最終一次調整結果作了如下改進，即C′i2030= max{Ci2030-Ci2030(1 -θi)+由于僅經過一次調整后各地區仍可能存在效率提升空間，因此需要不斷重復上述調整過程，確保所有地區在預留新增配額的基礎上不斷接近效率前沿。

2.5 數據來源

第一階段的數據主要來源為 2020 年的《中國城市統計年鑒》《中國區域經濟統計年鑒》《中國能源統計年鑒》、黃河流域相關省份統計年鑒，56 個城市的市級統計年鑒與國民經濟和社會發展統計公報。其中關于城市層面碳排放的數據來源自CEADs 數據庫，環境污染綜合指數是將工業廢水排放量、工業二氧化硫排放量以及工業煙塵排放量這三個指標無量綱化處理后，運用主成分分析法計算出綜合指數得分［36］；模型第二階段中勞動就業人口、固定資產投資、能源消費量等指標在2030年的數據，是根據各相關指標2013—2020 年的歷史數據，調整離群值后使用一次移動平均法、二次移動平均法、一次指數平滑法、二次指數平滑法、阻尼趨勢和灰色關聯預測等六種方法進行預測，并從中選擇擬合程度高、相對誤差和絕對誤差平方和小的預測結果作為2030年的預測值。其中對于地區經濟生產總值、固定資產投資量等涉及價格的指標，以數據起始年份2013 年作為價格基期，利用價格指數轉化為可比價進行計算。

3 模型結果與分析

3.1 2030年黃河流域碳排放配額總量確定

2030年黃河流域碳排放配額總量需要根據地區生產總值增速目標和碳排放強度降低目標換算成絕對量控制目標。關于碳排放強度降低目標的設定，目前黃河流域整體規劃并未明確給出到2030年具體的碳排放強度管控要求。但考慮到現階段黃河流域碳排放強度遠高于全國平均水平［37］，區域整體減排潛力較大［38］。若要求2030 年前實現流域碳達峰，需要制定更先進于國家減排標準的碳強度下降目標［3］。從減排實踐成效來看，區域內2010年至2019 年碳排放強度年均下降5.1%，2019 年碳排放強度相較于2005 年已下降54%，率先并超額完成中國在《巴黎協定》中承諾2020 年碳強度相較于2005 年下降45%的國家減排目標［39］。并且“十四五”時期流域相關省區的減排政策規劃傾向于制定更先進于國家減排標準（年均下降4%）的目標任務［40］。因此，結合流域的碳排放強度遞減規律，參照流域相關省區的政策規劃和學界的相關研究，選擇2020—2030 年碳強度年均降低4.5%的假設，設定2030 年相較于2005 年碳強度下降70%的目標，計算2030年黃河流域碳排放配額總量。

關于經濟增速目標的設定，一方面參考學界模擬黃河流域及相關省區在2030年實現碳達峰目標的最優經濟增長率［3］，另一方面參照《黃河三角洲生態經濟區規劃》《黃河流域綜合規劃（2012—2030年）》等綜合規劃方案和各省域空間在“十四五”時期的發展目標規劃。其中流域綜合規劃要求2030年前經濟增速控制在6%~8%，相關省區發展規劃要求控制在5.5%~7%［38］。綜合上述學術研究和政策規劃，假定2020 年到2030 年黃河流域的年均經濟增長速度為6.5%。

結合上述到2030年黃河流域碳排放強度降低目標與經濟增速目標的研究設定，代入公式（2），估算出2030 年黃河流域碳排放控制總量為147 567 萬t，可新增碳排放控制量為25 075萬t。

3.2 第一階段分配結果

通過上述建立的新增配額分配指標體系分配2030年黃河流域碳排放可新增空間，確定第一階段沿黃各城市2030年碳排放初始配額、基礎配額以及新增稅額，結果如圖2所示。

圖2 黃河流域城市碳排放額第一階段分配結果

根據結果可知：①模型第一階段以黃河流域實現2030 年減排目標排放量為控制總量，以2019 年碳排放基數確定基礎配額，合理分配黃河流域實現碳排放峰值目標的增長空間，為各地區預留足新增碳排放額以保障經濟社會正常運行發展。②分析2030年沿黃各城市第一階段碳配額分配結果，其中濱州、鄂爾多斯、包頭等高排放地區分配較高的碳配額，主要原因是基礎配額占目標配額的比重大?？紤]到高排放地區對能源碳排放的現實依賴性和碳減排方案實施安全性，仍為高排放地區分配相對較高的目標配額確保其平穩推進低碳轉型。③分析新增配額分配結果，西安、鄭州、濟南等經濟高值地區分配較高的新增配額；而基礎配額較高的地區2030 年新增配額增幅較小，因此基礎配額較高的地區應充分發揮減排潛力，調整現階段粗放型的產業結構與能源結構，為歷史高排放量承擔較高的增量限額責任。

3.3 第二階段分配結果

運用ZSG-DDF 模型對技術前沿分組下的第一階段分配方案進行效率優化，重新調整沿黃城市的碳配額分配，得到各城市對應的碳配額和組效率。每進行一次優化迭代，各城市效率相較于迭代前的效率水平均有所提高。模型第二階段城市分組以及效率優化分配結果如圖3所示。

圖3 模型第二階段效率優化分配結果

進一步對圖3 的第二階段優化模型結果分析可知：①模型每進行一次優化迭代，各城市效率均有所提升，并且迭代次數越多，整體效率結果提升越大。由圖3 所示，進行三次迭代后，各地區組效率有了較大幅度的改善。然而，迭代次數越多，每次的效率和碳配額調整幅度越不明顯。②ZSG-DDF 模型是通過減少低效率地區碳配額、增加高效率地區碳配額實現的效率優化分配。在效率優化的過程中，低效率地區所分配碳配額下降，得到減少碳配額的懲罰，高效率地區所分碳配額提升，得到增加碳配額的激勵，最終實現所有地區的碳排放效率提升。③第一階段效率較低的地區，在效率優化過程中調整幅度較大，會減少較多碳配額，并且在進行多次迭代后，效率水平有較大程度的改善，如濟南、泰安等地區；第一階段效率高的城市進行多次迭代后，其效率改進相對不明顯。

模型第二階段具體的效率優化分配結果見表2。ZSG-DDF 模型對第一階段配額進行效率優化，通過三次優化迭代，所有地區效率值實現優化提升，且56個地區效率值優化至1，效率分配結果處于組效率前沿水平；不同于傳統ZSG-DEA模型在共同前沿下參照最優技術水平地區進行效率優化，該研究以群組前沿地區為效率標桿，通盤控制各地區配額調整幅度，全部地區配額調整幅度均控制在-15%至9%之間，降低效率方案執行阻力，保障方案實施安全性。

表2 模型第二階段效率優化分配結果

3.4 沿黃地區碳排放配額的空間分配差異

運用上述建立的碳排放兩階段分配模型方法，該研究測算出黃河流域56 個沿線城市在2030 年的碳排放目標配額和新增配額，具體的空間分配差異結果如圖4和圖5所示。

圖4 2030年黃河流域城市碳排放配額的空間差異

圖5 2030年黃河流域城市碳排放新增配額的空間差異

2030年黃河流域城市碳排放配額的空間配置差異如圖 4 所示，沿黃各城市目標配額顯示出較大差異，具體空間分布類型如下：①高目標配額，主要分布在鄂爾多斯、包頭、濱州等地區，配額數量占黃河流域地區總排放的比例為3%~7.3%。②較高目標配額，主要分布在鄭州、洛陽、西安、蘭州、銀川等地區，配額數量占黃河流域地區總排放的比例為2%~3%。③中等目標配額，主要分布在陽泉、晉中、運城、長治等地區，配額數量占黃河流域地區總排放的比例為1%~2%。④較少目標配額，主要分布在武威、白銀、天水、定西、隴南等地區，配額數量占黃河流域地區總排放的比例小于1%。分析黃河流域上中下游地區目標配額數量差異：黃河流域上游青海、甘肅、寧夏等地區目標配額除西寧、蘭州、銀川等中心城市數量較多，其余地區配額數量多處于較少型。黃河中游山西城市群配額數量分布較為均勻，多處于中型及以上數量。黃河下游城市間目標配額差異較大，表現為濟南、濟寧等地區數量較多，而濮陽、鶴壁等地區配額數量較少。

新增配額的空間分布如圖5 所示。沿黃各城市新增配額數量差異較大，具體空間分布類型如下：①高增長，主要分布在鄭州、洛陽、鄂爾多斯、呼和浩特、包頭、濱州、德州、淄博等地區，新增配額數量在446萬~730萬t之間。②較高增長，主要分布在西安、蘭州、銀川、臨汾、晉中、巴彥淖爾等地區，新增配額數量在314 萬~445 萬t 之間。③一般增長，主要分布在陽泉、晉中、運城、長治等地區，新增配額數量在166 萬~313 萬t 之間。④較少增長，主要分布在武威、白銀、天水、定西、隴南等地區，新增配額數量在165萬t 之間。分析黃河流域上中下游地區新增配額分布差異，黃河上游地區新增配額數量多處于較高增長、一般增長水平；黃河流域中游地區中山西能源型城市新增配額較少，整體處于一般增長和較少增長；黃河流域下游地區新增配額數量分布兩極分化格局，其中德州、濱州、淄博等地區處于高增長，而濟南、泰安等地區新增配額較少。

4 結論與政策建議

4.1 結論

該研究考慮到2030年碳達峰目標節點前黃河流域仍有碳排放新增需求，并根據2021 年多個地區出現碳排放配額規制過度的現實證據，基于保障地區公平發展與全局效率優化的研究視角，以“基礎配額+新增配額”的分配思路，創新性地構建黃河流域城市碳排放配額兩階段分配模型。該模型方法具有實現碳排放總量控制、考慮地區發展異質性、碳排放效率提升優化以及預留新增配額等優點。并以黃河流域56 個沿線城市為研究對象，測算2030 年沿黃城市碳排放總量配額以及新增配額，并分析其空間分配差異性，研究發現如下。

（1）面向2030年碳強度減排目標任務，黃河流域碳排放仍有可增長空間，沿黃各地區仍有碳排放的新增需求與權利，須預留足夠的碳排放額度以延續地區經濟發展慣性。模型第一階段分配方案中，綜合考慮各地區發展需求、減排能力、減排潛力以及承擔減排責任的差異化特征，運用熵權-TOPSIS方法分配碳排放新增空間。在立足于排放現狀的基礎上，為各地區預留新增配額以保障經濟正常運行發展。其中，部分工業程度高、傳統能源消耗大的資源型城市需承擔較高的減排責任和控制壓力，這也是對“共同而有區別”的責任的更好詮釋，在一定程度上糾正現階段黃河流域碳排放失衡現狀，促進流域沿線地區協同發展。

（2）考慮到黃河流域碳排放效率固化嚴重和碳排放權利競爭性，模型第二階段基于效率原則，構建技術效率異質性分組的零和博弈-DDF 模型，選擇群組效率前沿地區為優化標桿，并設置新增配額調整下限，對各技術分組下的城市目標排放額進行效率優化。通過三次效率優化迭代使得所有研究地區在預留新增配額的同時實現效率優化。并且研究地區中56個城市碳排放配額優化結果處于組效率分配前沿，效率優化結果為1，配額調整幅度均控制在-15%至9% 這種分配方案的優勢在于可以體現流域統籌視域下地區效率提升發展的協同性以及減排方案實施的安全性。

（3）分析2030 年黃河流域沿線城市碳排放配額的空間分配差異。上游地區生態環境本底脆弱，生態保護責任繁重，青海、寧夏、甘肅地區整體分配較少的配額，僅中心城市西寧、銀川、蘭州地區分配較高目標排放額。中游地區能源儲量在全國舉足輕重，且傳統資源密集型產業比重較高，能源碳排放需求量大，地區整體碳排放目標配額數量較高。下游地區經濟發展水平相對較高，以第二產業為主導，地區整體分配較多的目標配額，但區域內經濟發展差距大，導致下游城市碳排放目標配額呈兩極分化，應加強下游中心發達城市對周邊的輻射引領作用，促進協同減排、低碳發展。

4.2 政策建議

基于上述結論，為探索沿黃地區在“雙碳”目標下低碳平穩轉型的發展新路徑，確保黃河流域實現安全降碳，針對流域全局視角以及區域差異進行分類施策，提出以下政策建議。

（1）黃河流域沿線城市在承擔減排責任的同時，需要為經濟增長預留足夠的碳排放空間，建議在正式的碳達峰目標節點前以“基礎配額+新增配額”的思路，確立城市碳排放配額方案。黃河流域經濟增長任務重，對煤炭資源依賴性強，同時承擔著國家能源供給安全的戰略責任。根據歷史碳排放量確定城市碳排放基礎配額，可以保障沿黃經濟社會發展的基本需求，防止“激進式”過度減排影響經濟安全運行。并在此基礎上增設兼具激勵性、差異性、包容性的新增配額，可以更好地兼顧配額方案的公平發展與全局效率。

（2）上游地區生態保護責任繁重且配額數量差異較大，建議上游地區配額方案綜合考慮上游地區的經濟結構、資源環境稟賦以及碳排放現狀基數等差異，提出梯次有序的差異化碳達峰計劃方案。上游青海、寧夏、甘肅等地區作為生態安全戰略的核心區域，應嚴格控制碳排放配額數量，制定先進的碳達峰目標。通過發展生態旅游、生態農牧、清潔能源等低碳產業提升生態效率水平，實現碳排放配額指標盈余，進而促成跨區域配額交易來獲得橫向財政轉移支付和域外科研創新力量，不斷將資源優勢轉化為經濟優勢，實現經濟效益和生態效益的雙贏。內蒙古地區傳統高耗能、高污染產業廣泛存在，且是當地重要的經濟支柱。應立足于高排放現狀基數的基礎上建設清潔能源基地，大力發展風電和光伏發電等可再生能源，推進產業結構和能源結構的協同優化。

（3）中游地區作為中國重要的能源工業基地且配額數量分布相對均勻，建議中游地區配額方案應以碳排放現狀基數為主保證其配額總量，同時要求其承擔較高的碳排放增量控制責任?？紤]到榆林、呂梁、晉中、長治等中游城市多為中國重要的能源基地，在中國能源供給安全戰略中具有重要地位。中游城市配額方案應以碳排放現狀基數為基礎保證其配額總量，并增設包容性的新增配額以保障平穩低碳轉型。但是中游地區發展路徑中煤炭能源依賴性過強，應嚴格控制碳排放配額新增幅度，要求其在碳達峰目標前承擔較高的增量控制責任，嚴格控制高能耗高排放項目新增，積極探索煤炭清潔高效利用方式。并逐步提高清潔能源消費比重，平穩實現對煤炭資源的存量替代，推動能源結構向低碳化轉型。

（4）下游地區作為黃河流域的發達經濟圈，為延續經濟發展慣性、實現區域協同發展，建議配額方案為下游整體分配較多的碳排放配額，并通過協調分配新增配額以促進區域協調發展。下游城市整體的碳排放配額數量較多，但下游城市間的配額分配存在兩極差距。同時下游區域內部城市間經濟實力以及碳排放效率水平也存在較為嚴重的分化現象。為避免下游地區低碳經濟發展“馬太效應”加劇，制定配額方案應重視下游各地區碳排放新增配額的協調分配，建議要求洛陽、鄭州、濟南等下游發達城市應制定先進的碳達峰目標，嚴格控制下游經濟發達城市的碳排放新增，以協調菏澤、聊城等經濟欠發達地區的碳排放發展權，實現下游地區低碳協同發展。