苑清敏，吳靜

（天津理工大學(xué)管理學(xué)院，天津300384）

0 引言

京津冀區(qū)域是我國經(jīng)濟發(fā)展快、人口規(guī)模大、城市群和產(chǎn)業(yè)群較為密集的區(qū)域之一，也是獨特的關(guān)鍵減排區(qū)域[1]。隨著京津冀一體化的開展，合作減排也成為京津冀協(xié)同發(fā)展的重要任務(wù)。工業(yè)是大多數(shù)國家能源消耗與碳排放最重要的領(lǐng)域，也是減排潛力最大、持續(xù)時間最長的領(lǐng)域[2]。而京津冀現(xiàn)處于重工業(yè)階段，工業(yè)具有資源消耗高、污染排放強度大的基本特征。京津冀三地工業(yè)經(jīng)濟和技術(shù)水平、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)等差異較大，產(chǎn)業(yè)間碳排放量和效率也存在差別，地區(qū)間資源流動和碳排放轉(zhuǎn)移較為復(fù)雜[3]。因此對京津冀產(chǎn)業(yè)碳排放情況加以研究才能協(xié)調(diào)地區(qū)間排放責(zé)任和制定合理的應(yīng)對策略，才能促使京津冀合作減排[4]。

絕大多數(shù)研究認(rèn)為，促進節(jié)能減排技術(shù)的推進基本上是唯一加速中國碳減排的因素，而產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)變化和一次能源的消費結(jié)構(gòu)變動在實施碳減排中的影響沒有完全發(fā)揮出來，而現(xiàn)在產(chǎn)業(yè)活動及其碳排放影響效應(yīng)研究也受到國內(nèi)外學(xué)者的關(guān)注[5]。Schipper[6]利用因素分解方法對13個IEA國家的9個制造產(chǎn)業(yè)的碳排放強度進行了分析，給出了自1990年以來碳排放增長的主要成因，并結(jié)合京都議定書的目標(biāo)對其進行了評價。Chang等[7]采用了投入產(chǎn)出方法對臺灣地區(qū)多個產(chǎn)業(yè)碳排放及其構(gòu)成進行了分析。Casler等[8]基于模型方法，對美國各個產(chǎn)業(yè)碳排放進行了結(jié)構(gòu)分解研究，得出替代性能源的采用消耗是促使碳排放降低的主要原因。牛鴻蕾等[9]通過投入產(chǎn)出多目標(biāo)優(yōu)化模型，利用多目標(biāo)遺傳算法分部門核算了中國產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整導(dǎo)致的碳排放降低效應(yīng)。徐成龍等[10]采用LMDI分解技術(shù)對山東省產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整對碳放的影響進行分析，并進行預(yù)測，認(rèn)為產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整對碳排放影響較大。陳紅敏等[11]采用投入產(chǎn)出分析方法對我國各產(chǎn)業(yè)部門最終消費和最終使用導(dǎo)致的隱含碳排放進行了研究。吳常艷等[12]采用EIO-LCA方法對江蘇省各個產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整造成碳減排，另外分析了產(chǎn)業(yè)碳減排潛力。以上研究都是將產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整作為政策措施，宏觀分析其變化帶來的碳排放效應(yīng)，本文在此基礎(chǔ)上從微觀層面分析具體產(chǎn)業(yè)間的碳關(guān)聯(lián)情況，基于投入產(chǎn)出模型測算了京津冀各產(chǎn)業(yè)能源消耗、生產(chǎn)、最終需求導(dǎo)致的碳排放量，并核算京津冀真實碳足跡（實際排放碳足跡與虛擬碳足跡）現(xiàn)狀，為京津冀合作減排政策的制定提供參考。

1 計算方法與數(shù)據(jù)來源

1.1 碳排放計算模型

1.1.1 能源消費碳排放及碳強度

式（1）中：Ci為i部門的CO2排放量Mt;Nk為k燃料的低位熱值,KJKg或KJm3;n為消耗的能源類型數(shù);Ck為k能源的CO2排放系數(shù),Kg TJ或m3TJ;Aik為i部門k燃料的消費量,Kg或m3;式（2）中Ri為i部門單位產(chǎn)值的CO2排放量及排放強度,單位：Mt萬元;Xi為i部門的產(chǎn)出,單位：萬元。

1.1.2 投入產(chǎn)出模型

式（3）中B為各部門CO2排放矩陣，bij為B中元素(i為產(chǎn)品生產(chǎn)或服務(wù)提供部門的序號，j為產(chǎn)品或服務(wù)部門的序號，i=1…n;j=1…n;n為投入產(chǎn)出表中的部門數(shù)）；R為對角矩陣，對角元素為Ri，即為每個部門的一次能源消耗碳排放強度；為列昂惕夫逆矩陣，其中I為單位矩陣，Ad為國內(nèi)投入部分的直接消耗系數(shù)矩陣；Yd為對角矩陣，對角元素Yj即j部門產(chǎn)品或服務(wù)的中間使用量、最終使用量（最終消費、資本形成、調(diào)入）、調(diào)出量。

1.2 數(shù)據(jù)來源

由于目前工業(yè)產(chǎn)業(yè)的能源碳排放主要源于一次性能源的消耗所致。因此，本文僅以煤、石油、天然氣等一次性能源計算其碳排放，并統(tǒng)一能源轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)煤，再作比較和研究。本文分產(chǎn)業(yè)能源消費數(shù)據(jù)來源于北京市、天津市和河北省的統(tǒng)計年鑒和《中國能源統(tǒng)計年鑒》。為確保核算的可靠性與精確性，各類化石燃料的低位熱值及CO2排放系數(shù)盡量采取適用于我國國情的數(shù)據(jù)，采用國家發(fā)改委能源研究所推薦值1Kg標(biāo)準(zhǔn)煤的“碳排放系數(shù)”為0.67,1Kg標(biāo)準(zhǔn)碳的低位熱值為29270KJ。

將投入產(chǎn)出表結(jié)合能源平衡表，調(diào)整合并42個部門最后確定為26個部門，并簡化各產(chǎn)業(yè)名稱。其中化學(xué)工業(yè)包含化學(xué)原料及化學(xué)制品制造業(yè)、醫(yī)藥制造業(yè)、橡膠和塑料制品業(yè)和化學(xué)纖維制造業(yè)。除此之外，本文中京津冀各產(chǎn)業(yè)CO2排放數(shù)據(jù)不涵蓋CO2以外的溫室氣體。

2 研究結(jié)果

2.1 基于產(chǎn)業(yè)中間使用的京津冀產(chǎn)業(yè)碳關(guān)聯(lián)分析

基于投入產(chǎn)出表第Ⅰ象限產(chǎn)業(yè)間投入產(chǎn)出分析，可以分析產(chǎn)業(yè)間碳關(guān)聯(lián)關(guān)系即產(chǎn)業(yè)用于其他產(chǎn)業(yè)中間使用的碳排放量（本文稱為生產(chǎn)碳），京津冀26個產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)碳如表1所示。由表1可知，河北省產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)碳排放總量最高，天津次之，京津冀產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)碳明顯不同，但京津冀生產(chǎn)碳關(guān)鍵產(chǎn)業(yè)比較集中。

由表1可得：（1）北京制造業(yè)基于中間使用而產(chǎn)生的碳排放較低，生產(chǎn)碳差距較小，石油煉焦業(yè)、非金屬制品業(yè)生產(chǎn)碳貢獻最大。由中間使用碳排放分配情況可看出，北京石油煉焦業(yè)和其他產(chǎn)業(yè)碳關(guān)聯(lián)程度較低，其他產(chǎn)業(yè)對此產(chǎn)業(yè)產(chǎn)品和服務(wù)的中間碳使用需求低，僅燃?xì)馍a(chǎn)業(yè)對石油煉焦業(yè)有較大的中間使用需求。非金屬制品業(yè)和其他產(chǎn)業(yè)碳關(guān)聯(lián)度較高，大部分的生產(chǎn)碳用于對其他產(chǎn)業(yè)的貨物和服務(wù)投入。食品煙草業(yè)、通信設(shè)備業(yè)是非金屬制品業(yè)中間使用碳關(guān)聯(lián)程度最大的產(chǎn)業(yè)。

（2）天津生產(chǎn)碳總量在京津冀占較小比重，大多數(shù)產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)碳與北京相似，僅化學(xué)產(chǎn)業(yè)、金屬冶煉業(yè)生產(chǎn)碳明顯。這兩個產(chǎn)業(yè)和其他產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)關(guān)聯(lián)較低，大部分的生產(chǎn)碳是由于自身產(chǎn)業(yè)產(chǎn)品服務(wù)中間使用，低于50%的碳是為其他產(chǎn)業(yè)提供中間生產(chǎn)服務(wù)?；瘜W(xué)產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)碳主要用于交運設(shè)備、通信設(shè)備的中間使用，金屬冶煉業(yè)主要滿足金屬制品、通用設(shè)備、交運設(shè)備的中間碳需求。

表1 京津冀產(chǎn)業(yè)中間使用碳排放（生產(chǎn)碳）(單位：百萬噸)

（3）河北生產(chǎn)碳最高，產(chǎn)業(yè)間生產(chǎn)碳差距大，金屬冶煉業(yè)、電熱力業(yè)貢獻了本地區(qū)絕大多數(shù)的生產(chǎn)碳。金屬冶煉業(yè)、電熱力業(yè)和其他產(chǎn)業(yè)碳關(guān)聯(lián)度高，金屬制品、通用設(shè)備、交運設(shè)備業(yè)對金屬冶煉業(yè)產(chǎn)品或服務(wù)的中間使用碳需求大，金屬礦采、金屬冶煉、化學(xué)產(chǎn)業(yè)對電熱力的中間使用需求大。因此產(chǎn)業(yè)碳減排不僅要降低自身碳排放，而且要針對生產(chǎn)碳需求較大的產(chǎn)業(yè)設(shè)置減排計劃，提高物質(zhì)的利用效率和循環(huán)利用率,減少產(chǎn)業(yè)鏈中的中間產(chǎn)品投入,從而減少因中間產(chǎn)品投入而導(dǎo)致的中間碳需求，實現(xiàn)碳減排目標(biāo)。

2.2 基于最終使用的京津冀產(chǎn)業(yè)碳排放分析

基于投入產(chǎn)出表第Ⅱ象限最終使用分析，可以得到各產(chǎn)業(yè)用于最終需求引起的碳排放總量（本文稱為消費碳），結(jié)果如表2所示。由表2可知，京津冀產(chǎn)業(yè)消費碳結(jié)構(gòu)明顯差異，天津消費碳排放量最少。從最終消費需求、資本形成、出口需求等方面對京津冀消費碳進行分析結(jié)果見下頁表3所示。由表3可知京津冀最終消費、資本形成及調(diào)出需求引起的碳比重不同，但京津冀各需求引起的碳排放下的關(guān)鍵排放產(chǎn)業(yè)相似度較高。

表2 京津冀產(chǎn)業(yè)最終使用引起的碳排放(消費碳)（單位：百萬噸）

表3 京津冀各需求引起的碳排放比重及排放關(guān)鍵產(chǎn)業(yè)

由表2、表3綜合可得：（1）北京產(chǎn)業(yè)用于最終使用的碳排放最高，從各個產(chǎn)業(yè)對總體消費碳貢獻來看，石油天然氣開采業(yè)、石油煉焦業(yè)是對北京消費碳貢獻最大的產(chǎn)業(yè)。北京消費碳以調(diào)出需求為主。（2）天津產(chǎn)業(yè)用于最終使用引起的碳排放較低，化學(xué)產(chǎn)業(yè)、金屬冶煉業(yè)、交通設(shè)備業(yè)、通信設(shè)備業(yè)消費碳較高，且調(diào)出需求碳排放比重較大，資本形成碳需求比重相對京冀較大?；瘜W(xué)產(chǎn)業(yè)、交通設(shè)備業(yè)、金屬冶煉業(yè)消費碳排放在資本形成及調(diào)出需求方面較為顯著。（3）河北總體上產(chǎn)業(yè)間消費碳差距小，金屬冶煉業(yè)消費碳遠(yuǎn)高于其他產(chǎn)業(yè)。用于最終消費的碳排放較京津比重大。

2.3 基于調(diào)入調(diào)出的京津冀產(chǎn)業(yè)虛擬碳分析

將調(diào)入碳排放與進口碳排放相加并減去調(diào)出碳排放及出口碳排放,得到各地區(qū)產(chǎn)業(yè)碳排放平衡差額，即產(chǎn)業(yè)虛擬碳?？梢缘贸鲈摰貐^(qū)是碳排放凈流入?yún)^(qū)域,還是凈流出區(qū)域，結(jié)果如表4所示。

表4 京津冀產(chǎn)業(yè)虛擬碳分析（單位：位百萬噸）

由表4可知：（1）北京地區(qū)虛擬碳排放較高，碳排放平衡差額為負(fù)的產(chǎn)業(yè)為6個，大部分產(chǎn)業(yè)碳流入多于本地碳流出，避碳效果較好。造紙印刷業(yè)、金屬冶煉業(yè)通過貿(mào)易為北京避免了較高的碳排放，是避碳效果最好的產(chǎn)業(yè)。（2）天津地區(qū)虛擬碳排放小，為碳排放流入地區(qū)，為了滿足生產(chǎn)生活需要，多半產(chǎn)業(yè)需要調(diào)入碳多于調(diào)出碳。其中非金屬制造業(yè)、電熱力業(yè)是對地區(qū)虛擬碳貢獻最高的產(chǎn)業(yè)。（3）河北地區(qū)碳排放平衡差額為負(fù)，為地區(qū)之外承擔(dān)了較高的碳排放，是較強的碳排放流出地區(qū)。但仍有很多產(chǎn)業(yè)平衡差額為正，說明河北許多產(chǎn)業(yè)雖然產(chǎn)出多，最終使用量超出了產(chǎn)出總量，供不應(yīng)求，有較大調(diào)入需求。電熱力業(yè)是碳調(diào)入需求最高的產(chǎn)業(yè)。

2.4 基于總產(chǎn)出的京津冀產(chǎn)業(yè)碳排放分析

產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)出碳排放，即中間使用碳、最終使用碳相加減去調(diào)入碳排放可得總產(chǎn)出碳排放，結(jié)果如表5所示。

表5 京津冀產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)出碳排放（單位：百萬噸）

由表5可知京津冀總產(chǎn)出碳排放有明顯的差距且產(chǎn)業(yè)排放水平嚴(yán)重不均衡，河北產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)出碳排放普遍高于北京天津，可明顯看出京津冀產(chǎn)業(yè)碳排放主要集中在能源、原材料加工業(yè)，碳排放關(guān)鍵產(chǎn)業(yè)重疊，相似度高。（1）北京總產(chǎn)出碳排放最小，石油煉焦業(yè)、化學(xué)產(chǎn)業(yè)、非金屬制造業(yè)、電熱力業(yè)是碳排放主要產(chǎn)業(yè)。（2）天津總產(chǎn)出碳總量在京津冀占較小比重，大多數(shù)產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)碳與北京相似，總產(chǎn)出碳較低。僅金屬冶煉業(yè)、化學(xué)產(chǎn)業(yè)以及電熱力業(yè)總產(chǎn)出碳排放突出。（3）河北總產(chǎn)出碳總量遠(yuǎn)高于京津，碳依賴程度大，金屬冶煉、電熱力業(yè)是河北總產(chǎn)出碳排放關(guān)鍵產(chǎn)業(yè)。

3 結(jié)論

本文運用投入產(chǎn)出模型，分別從中間使用、最終使用、調(diào)入調(diào)出、總產(chǎn)出分析了京津冀產(chǎn)業(yè)碳排放結(jié)構(gòu)。分析可得雖同為華北經(jīng)濟地區(qū),但京津冀3地的碳排放誘因差異較大。各產(chǎn)業(yè)發(fā)展水平參差不齊，碳排放量高低并存，京津冀合作減排存在一定的難度。主要結(jié)論為：

（1）將產(chǎn)業(yè)中間使用碳比產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)出碳，將比例大的產(chǎn)業(yè)即產(chǎn)業(yè)碳多用于生產(chǎn)中間使用，稱產(chǎn)業(yè)為生產(chǎn)型基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)。北京生產(chǎn)型基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)較少，僅非金屬制造業(yè)等8個產(chǎn)業(yè)為生產(chǎn)基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)。天津和河北生產(chǎn)基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)較多且相似，有20個產(chǎn)業(yè)都為生產(chǎn)基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)。

（2）將產(chǎn)業(yè)最終使用碳比總產(chǎn)出碳，將比例大的產(chǎn)業(yè)即產(chǎn)業(yè)產(chǎn)出碳多用于最終使用，稱產(chǎn)業(yè)為消費型基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)。北京消費型基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)較多，有18個消費型基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)；天津和河北僅6個產(chǎn)業(yè)為消費基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)。

（3）北京產(chǎn)業(yè)碳排放最低，虛擬碳較高，為碳排放流入地區(qū)；天津產(chǎn)業(yè)碳排放較低，虛擬碳排放小，同樣為碳排放流入地區(qū)；河北產(chǎn)業(yè)碳排放最高，且為地區(qū)之外承擔(dān)了較高的碳排放，是較強的碳排放流出地區(qū)。

（4）京津冀三地碳排放關(guān)鍵產(chǎn)業(yè)分布集中且相似度較高，因此關(guān)鍵產(chǎn)業(yè)間協(xié)同減排能達到京津冀協(xié)同減排更佳的效果。京津冀實施合作減排以政府為主導(dǎo)，使得高排放產(chǎn)業(yè)依托北京天津的資金技術(shù)優(yōu)勢、向資源能源集中的河北轉(zhuǎn)移，才能實現(xiàn)碳減排目標(biāo)。

[1]汪浩，陳操操，潘濤等.京津冀區(qū)域生產(chǎn)和消費CO2排放的時空特點分析[J].環(huán)境科學(xué)，2014，(9).

[2]郭朝先.中國工業(yè)碳減排潛力估算[J].中國人口·資源與環(huán)境，2014，24(9).

[3]唐建榮，李燁嘯.基于EIO-LCA的隱性碳排放估算及地區(qū)差異化研究——江浙滬地區(qū)隱含碳排放構(gòu)成與差異[J].工業(yè)技術(shù)經(jīng)濟,2013,(4).

[4]Wiedmann T.A Review of Recent Multi-region Input-output Models Used for Consumption-based Emission and Resource Accounting[J].Ecological Econonics,2009,69(2)

[5]趙榮欽，黃賢金，鐘太洋.中國不同產(chǎn)業(yè)空間的碳排放強度與碳足跡分析[J].地理學(xué)報,2010，(9).

[6]Schipper L.Carbon Emissions from Manufacturing Energy Use in 13 IEA Countries[J].Energy Policy,2001,29(9).

[7]Chang Y F,Lin S J.Structural Decomposition of Industrial CO2emission in Taiwan[J].Energy Policy,1998,26(1).

[8]Casler S D.Carbon Dioxide Emissions in the U.S.Economy[J].Environmental and Resource Economics,1998,(11).

[9]牛鴻蕾，江可申.中國產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整碳排放效應(yīng)的多目標(biāo)遺傳算法[J].系統(tǒng)管理學(xué)報，2013，22(4).

[10]徐成龍，任建蘭，鞏燦娟.產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整對山東省碳排放的影響[J].自然資源學(xué)報，2014，29(2).

[11]陳紅敏.包含工業(yè)生產(chǎn)過程碳排放的產(chǎn)業(yè)部門隱含碳研究[J].中國人口·資源與環(huán)境，2009，19(3).

[12]吳常艷，黃賢金，揣小偉等.基于EIO-LCA的江蘇省產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整與碳減排潛力分析[J].中國人口·資源與環(huán)境，2015，25(4).