柳君波，徐向陽(yáng)，2，李思雯

（1. 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)（北京）管理學(xué)院，北京 100083；2. 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)（北京）資源與環(huán)境政策研究中心，北京 100083）

全球氣候變化威脅著生態(tài)系統(tǒng)平衡與人類(lèi)生存發(fā)展［1］，作為世界上最大的碳排放國(guó)，中國(guó)一直積極致力于碳減排工作。國(guó)家主席習(xí)近平在第七十五屆聯(lián)合國(guó)大會(huì)一般性辯論上指出，中國(guó)將提高國(guó)家自主貢獻(xiàn)力度，采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力爭(zhēng)于2030年前達(dá)到峰值，努力爭(zhēng)取2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和［2］。盡管中國(guó)碳排放強(qiáng)度逐年下降，但距達(dá)峰甚至中和目標(biāo)仍相差甚遠(yuǎn)，面臨著巨大的碳減排壓力。電力行業(yè)作為我國(guó)最主要的碳排放部門(mén)［3］，其減排效果決定著我國(guó)能否實(shí)現(xiàn)達(dá)峰與中和目標(biāo)。為加速碳減排工作，各省份相繼制定實(shí)施碳排放達(dá)峰行動(dòng)方案，并將電力行業(yè)作為減排重點(diǎn)之一；另一方面，全國(guó)碳市場(chǎng)已于2021年啟動(dòng)［4］，利用市場(chǎng)配置資源的決定性作用促進(jìn)電力行業(yè)減排。當(dāng)前電力行業(yè)碳減排集中在發(fā)電側(cè)，并未通過(guò)產(chǎn)業(yè)鏈傳導(dǎo)至消費(fèi)側(cè)，忽略了產(chǎn)業(yè)鏈的隱含碳排放，從而低估了電力行業(yè)的實(shí)際排放。同時(shí)，中國(guó)幅員遼闊，不同地區(qū)由于地理位置、資源稟賦、發(fā)展階段等方面有著較大差異，使得電力產(chǎn)業(yè)鏈存在于跨省間，部分省份成為了碳排放轉(zhuǎn)入?yún)^(qū)，在碳排放空間分配及經(jīng)濟(jì)效益上處于劣勢(shì)，加之各省減排力度與方式不同，省際間“碳不公平”問(wèn)題突出［5］。因此無(wú)論從國(guó)家還是省級(jí)層面，在推進(jìn)碳減排行動(dòng)時(shí)，應(yīng)充分考慮電力產(chǎn)業(yè)鏈與省際間轉(zhuǎn)移的碳排放，正確評(píng)估、科學(xué)界定不同省份的碳減排責(zé)任并合理分配。為此，需識(shí)別電力行業(yè)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(zhuǎn)移碳足跡特征，有助于針對(duì)性地控制電力行業(yè)碳排放，為明確各省碳減排責(zé)任并制定合理的省級(jí)減排目標(biāo)提供一定的細(xì)節(jié)信息支撐，對(duì)于實(shí)現(xiàn)我國(guó)電力行業(yè)的低碳發(fā)展具有重要意義。

1 文獻(xiàn)綜述

電力行業(yè)作為中國(guó)最大的碳排放部門(mén)，一直以來(lái)都備受?chē)?guó)內(nèi)外相關(guān)學(xué)者與機(jī)構(gòu)的廣泛關(guān)注。眾多學(xué)者分別從國(guó)家［6-9］、區(qū)域［10-11］、省級(jí)［12-13］層面評(píng)估了電力行業(yè)碳排放并分析其特征與趨勢(shì)，為研究電力行業(yè)碳排放提供了良好的評(píng)估方法與尺度界定。部分研究涉及了電力產(chǎn)業(yè)鏈中存在的隱含碳排放［14-15］。夏德建等［16］應(yīng)用全周期分析方法建立了煤電能源鏈的碳排放計(jì)量模型，給出了各環(huán)節(jié)的具體計(jì)量方法與清單。張莉［17］利用全生命周期評(píng)價(jià)方法提出了電力行業(yè)碳排放因子值，并分析區(qū)域差異及原因。然而這些研究大多是從發(fā)電側(cè)角度入手，忽略了省際間電力傳輸導(dǎo)致的碳排放轉(zhuǎn)移，難以體現(xiàn)電力行業(yè)全周期排放相關(guān)細(xì)節(jié)。

隨著能源流動(dòng)規(guī)模不斷增長(zhǎng)［18］，省際間電力傳輸產(chǎn)生的轉(zhuǎn)移越來(lái)越引發(fā)關(guān)注。更多研究關(guān)注于省際間電力傳輸導(dǎo)致的虛擬水足跡，分析各省水資源壓力及其轉(zhuǎn)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(guó)省間貿(mào)易的碳足跡。陳暉等［27］應(yīng)用投入產(chǎn)出法測(cè)算了中國(guó)各省在生產(chǎn)者責(zé)任和消費(fèi)者責(zé)任視角下的碳排放量，以及省際貿(mào)易碳轉(zhuǎn)移量，并分析省際碳公平性問(wèn)題。周曙東等［28］和付坤等［29］針對(duì)各省碳減排公平性問(wèn)題，提出了考慮電力省際傳輸情況下的碳排放計(jì)算方法，推動(dòng)各省碳減排公平性與協(xié)同。Lindner 等［30］和Su等［31］通過(guò)建立自底向上的模型來(lái)測(cè)算中國(guó)省際電力傳輸中的碳轉(zhuǎn)移排放，并比較用電側(cè)與發(fā)電側(cè)排放，分析供需不匹配對(duì)環(huán)境的影響。但這些研究中針對(duì)電力行業(yè)碳轉(zhuǎn)移的較少，且缺乏全周期的考慮導(dǎo)致碳轉(zhuǎn)移排放被低估，同時(shí)也缺少對(duì)各省碳排放特征的具體分析。

綜上，基于用電側(cè)考慮的電力行業(yè)全周期碳排放以及碳轉(zhuǎn)移問(wèn)題的相關(guān)研究較少，而且缺乏對(duì)不同省區(qū)用電碳排放特征以及省間碳轉(zhuǎn)移的細(xì)節(jié)描述與差異分析。為此，本文在全生命周期理論的基礎(chǔ)上構(gòu)建電力行業(yè)全周期點(diǎn)-流模型，解析電力產(chǎn)業(yè)鏈中存在的各項(xiàng)能源活動(dòng)，進(jìn)而確定基于用電側(cè)考慮的中國(guó)30個(gè)省份（由于數(shù)據(jù)可得性等原因，研究未涉及香港、澳門(mén)、臺(tái)灣、西藏）2018年的全周期碳排放足跡，并刻畫(huà)相應(yīng)的碳足跡強(qiáng)度指標(biāo)以探討各省電力行業(yè)的隱含碳排放以及省間碳轉(zhuǎn)移排放，為理清電力行業(yè)碳排放、推動(dòng)電力行業(yè)低碳發(fā)展、提高省級(jí)碳減排公平合理性提供一定的支撐參考。

2 方法與數(shù)據(jù)

2.1 研究原理與方法

富煤、貧油、少氣的能源賦存特點(diǎn)，決定了煤炭在中國(guó)能源結(jié)構(gòu)中的主導(dǎo)地位，尤其是電力行業(yè)中的火電更是以煤電為主。根據(jù)《中國(guó)電力行業(yè)年度發(fā)展報(bào)告》［32］，2018年我國(guó)煤電量占火電量的91.03%，且非煤火電在生產(chǎn)過(guò)程中的能源流動(dòng)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(shù)據(jù)可獲得性的考慮，將火電均視為煤電進(jìn)而展開(kāi)研究。

2.1.1 電力行業(yè)全周期點(diǎn)-流模型

點(diǎn)-流模型是一種刻畫(huà)單元點(diǎn)與活動(dòng)流的模型，多個(gè)單元點(diǎn)相互間由活動(dòng)流連接，每一個(gè)單元點(diǎn)與每一條活動(dòng)流都蘊(yùn)含著一定的信息，且點(diǎn)與以點(diǎn)為中心的相關(guān)流之間存在著某種平衡關(guān)系。電力行業(yè)點(diǎn)-流模型用于描述中國(guó)各省點(diǎn)與各省間電力流信息，對(duì)于任一省，都存在電力平衡關(guān)系，即電力產(chǎn)用平衡，如式（1）。

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

式中：EOi表示i省發(fā)電自用量；ρi為i省內(nèi)供電線損率。

電力行業(yè)全周期分析（LCA）是指對(duì)電力行業(yè)進(jìn)行分析時(shí)，不僅要評(píng)價(jià)電廠發(fā)電直接產(chǎn)生的影響，還要考慮與電廠發(fā)電相關(guān)的伴隨效應(yīng)，要求詳細(xì)研究電力產(chǎn)業(yè)鏈中各能源活動(dòng)產(chǎn)生的影響［16］，因此基于全周期考慮的電力行業(yè)點(diǎn)-流模型應(yīng)擴(kuò)展為各省點(diǎn)與各省間能源流信息。通常電力生產(chǎn)形式主要包括火力發(fā)電（即煤電）、水力發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電、太陽(yáng)能發(fā)電、核能發(fā)電，而除煤炭外的其他資源屬于無(wú)法調(diào)運(yùn)且不產(chǎn)生排放的綠色能源，因此電力行業(yè)全周期點(diǎn)-流模型中的能源信息還應(yīng)包括與電力相關(guān)的煤炭。電力可以通過(guò)燃煤產(chǎn)生，即電力暗含了一定量的耗煤，根據(jù)電力產(chǎn)用平衡關(guān)系，電力用煤也存在著平衡關(guān)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(shù)；ρ′il為省間供電線損率。

由于省級(jí)用煤包括本省煤和外省調(diào)入煤兩部分，因此式（3）可以進(jìn)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(diào)入至i省的煤炭量占總用煤比，即cnij=CNij/Ci，其中CNij為j省調(diào)運(yùn)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(gòu)成了電力行業(yè)全周期點(diǎn)-流模型，對(duì)于任一省，除了存在電力平衡關(guān)系外，還存在與電力相關(guān)的煤炭平衡關(guān)系，模型中的省點(diǎn)與能源流關(guān)系如圖1所示。

圖1 電力行業(yè)全周期點(diǎn)-流模型示意圖

對(duì)于A 省，電力行業(yè)的全周期點(diǎn)-流模型所包含的信息分為六個(gè)部分：①A省的電力生產(chǎn)，部分在A省流動(dòng)，部分調(diào)出至其他??；②A 省的煤炭生產(chǎn)，部分在A 省內(nèi)流動(dòng)至煤電廠，部分調(diào)出至其他省；③A 省電力用煤部分來(lái)源于B 省、E 省，存在B 省、E 省部分煤炭生產(chǎn)進(jìn)而調(diào)運(yùn)至A省，因此將B 省、E 省定義為A 省的一級(jí)煤炭調(diào)運(yùn)省；④A省的用電部分來(lái)源于B 省、C 省，存在B 省、C 省的電力生產(chǎn)進(jìn)而輸送至A 省，因此將B 省、C 省定義為A 省的電力輸送??；⑤B 省、C 省在電力生產(chǎn)過(guò)程中所用的本省煤炭的生產(chǎn)及省內(nèi)流動(dòng)至煤電廠；⑥C省作為A省的電力輸送省，其電力用煤部分來(lái)源于B省、D省，存在B省、D省部分煤炭生產(chǎn)進(jìn)而調(diào)運(yùn)至C省，于C省發(fā)電后以電力的形式輸送至A 省，并未向A 省直接調(diào)運(yùn)，因此將B 省、D 省定義為A省的二級(jí)煤炭調(diào)運(yùn)省。

2.1.2 電力行業(yè)全周期碳排放足跡

電力行業(yè)中的各項(xiàng)能源活動(dòng)都會(huì)產(chǎn)生碳排放，根據(jù)構(gòu)建的電力行業(yè)全周期點(diǎn)-流模型，可得電力行業(yè)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(diào)省的供電排放，如式（6）；煤炭部分碳排放包括本省、一級(jí)煤調(diào)省、電調(diào)省、二級(jí)煤調(diào)省的煤炭供應(yīng)排放，如式（7）。

式中：efi表示i省電廠供電排放系數(shù)；cfi表示i省內(nèi)煤炭供應(yīng)排放系數(shù)；cf′il表示j省調(diào)運(yùn)至i省的煤炭省間供應(yīng)排放系數(shù)。

將式（6）、式（7）兩端同時(shí)除以用電量UEi，可得各省電力行業(yè)全周期碳排放系數(shù)umi。根據(jù)省點(diǎn)與能源流關(guān)系，單位用電的全周期碳排放足跡涉及六個(gè)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(chǎn)進(jìn)而省內(nèi)運(yùn)輸至電廠過(guò)程的排放，即本省煤炭供應(yīng)碳排放ocmi，如式（9）；③B省、E省煤炭生產(chǎn)進(jìn)而調(diào)運(yùn)至A 省過(guò)程的排放，即一級(jí)煤調(diào)省煤炭供應(yīng)碳排放fcmi，如式（10）；④B 省、C 省的電廠發(fā)電進(jìn)而傳輸至A 省過(guò)程的排放，即電調(diào)省電廠供電碳排放lemi，如式（11）；⑤B 省、C 省的煤炭的生產(chǎn)進(jìn)而省內(nèi)運(yùn)輸至電廠過(guò)程的排放，即電調(diào)省煤炭供應(yīng)碳排放lcmi，如式（12）；⑥B省、D 省煤炭生產(chǎn)進(jìn)而調(diào)運(yùn)至C 省過(guò)程的排放，即二級(jí)煤調(diào)省煤炭供應(yīng)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(yīng)排放、一級(jí)煤調(diào)省煤炭供應(yīng)排放、電調(diào)省電廠供電排放、電調(diào)省煤炭供應(yīng)排放、二級(jí)煤調(diào)省煤炭供應(yīng)排放；j省為i省的一級(jí)煤調(diào)省；l省為i省的電調(diào)省；k省為i省的二級(jí)煤調(diào)??；eoi表示i省發(fā)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(yè)碳足跡強(qiáng)度刻畫(huà)

電力行業(yè)全周期排放包括煤炭供應(yīng)、電廠發(fā)電、電力傳輸三個(gè)方面，而煤炭供應(yīng)、電力傳輸?shù)呐欧磐缓鲆暎虼颂岢鎏茧[含度和碳轉(zhuǎn)移依賴(lài)度來(lái)刻畫(huà)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(yīng)排放占總排放的比例，碳隱含度越高，意味著電力行業(yè)的排放低估越嚴(yán)重，計(jì)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(shù)。

（2）碳轉(zhuǎn)移依賴(lài)度。碳轉(zhuǎn)移依賴(lài)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(yīng)與電力傳輸過(guò)程中產(chǎn)生在外省的碳排放，碳轉(zhuǎn)移依賴(lài)度越高，意味著對(duì)外碳轉(zhuǎn)出越多，從而不公平性越突出，計(jì)算公式如式（15）。將省際間碳轉(zhuǎn)移具體到各轉(zhuǎn)移外省，如式（16），進(jìn)而分析本省對(duì)各外省的具體碳轉(zhuǎn)移依賴(lài)度。

式中：βi表示i省碳轉(zhuǎn)移依賴(lài)度；utmi為i省碳轉(zhuǎn)移排放系數(shù)；βix表示i省對(duì)x省的具體碳轉(zhuǎn)移依賴(lài)度；utmix為i省對(duì)x省的具體碳轉(zhuǎn)移排放系數(shù)。

2.2 數(shù)據(jù)來(lái)源與處理

研究過(guò)程所用數(shù)據(jù)部分直接來(lái)源于相關(guān)文獻(xiàn)，如各省發(fā)用電量、用煤量數(shù)據(jù)來(lái)源于《中國(guó)能源統(tǒng)計(jì)年鑒2019》［33］。部分?jǐn)?shù)據(jù)在現(xiàn)有文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行了相關(guān)處理，具體如下。

2.2.1 省間煤炭、電力流量

利用《煤炭工業(yè)年鑒2019》［34］、中國(guó)工程科技知識(shí)中心［35］的相關(guān)數(shù)據(jù)構(gòu)建省際間的煤炭O-D 流表，進(jìn)而確定各省間煤炭調(diào)運(yùn)量數(shù)據(jù)；利用《電力工業(yè)統(tǒng)計(jì)資料匯編2018》［36］《2018年電力市場(chǎng)年報(bào)》［37］《中國(guó)電力行業(yè)年度發(fā)展報(bào)告2019》的相關(guān)數(shù)據(jù)構(gòu)建省際間的電力O-D流表，進(jìn)而確定各省間電力傳輸量數(shù)據(jù)。

2.2.2 省內(nèi)、省間供電線損率

根據(jù)《中國(guó)能源統(tǒng)計(jì)年鑒2019》中的電力調(diào)出與調(diào)入數(shù)據(jù)，確定全國(guó)省間電力傳輸損耗，進(jìn)而計(jì)算全國(guó)平均省間電力傳輸線損率，即全國(guó)省間電力調(diào)出與調(diào)入的差值占調(diào)出的比例；利用全國(guó)發(fā)電量、用電量，確定全國(guó)電力總損耗，進(jìn)而計(jì)算全國(guó)平均省內(nèi)電力傳輸線損率，即全國(guó)電力總損耗與省間電力傳輸損耗的差值占未調(diào)出電量的比例。

2.2.3 電廠供電煤耗系數(shù)

電廠供電煤耗系數(shù)是指某省所有類(lèi)型電廠平均單位供電的煤耗量，由于煤炭消耗僅體現(xiàn)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(shù)據(jù)來(lái)源于《中國(guó)能源統(tǒng)計(jì)年鑒2019》；cu為省火電標(biāo)煤耗，數(shù)據(jù)來(lái)源于《中國(guó)電力年鑒2019》［38］；μ為標(biāo)煤換算系數(shù)，數(shù)據(jù)來(lái)源于《IPCC 國(guó)家溫室氣體清單指南》。

2.2.4 電廠供電排放系數(shù)

電廠供電排放系數(shù)是指某省所有類(lèi)型電廠平均單位供電產(chǎn)生的排放，由于綠電生產(chǎn)過(guò)程中不產(chǎn)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(shù)據(jù)來(lái)源于《IPCC 國(guó)家溫室氣體清單指南》。

2.2.5 省內(nèi)、省間煤炭供應(yīng)排放系數(shù)

省內(nèi)煤炭供應(yīng)排放包括煤炭生產(chǎn)和省內(nèi)運(yùn)輸兩部分，省間煤炭供應(yīng)排放包括煤炭生產(chǎn)和省際間調(diào)運(yùn)兩部分，如式（19）。

式中：cpf為煤炭生產(chǎn)排放系數(shù)；ctf為煤炭省內(nèi)運(yùn)輸排放系數(shù)；ctf′為煤炭省間調(diào)運(yùn)排放系數(shù)。各排放系數(shù)的具體分析如下。

（1）煤炭生產(chǎn)排放系數(shù)。煤炭在生產(chǎn)過(guò)程中存在煤礦甲烷排放、煤自燃排放、能耗排放三個(gè)環(huán)節(jié)，如式（20）。

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

式中：δ 為煤礦甲烷涌出系數(shù)，根據(jù)全國(guó)煤礦區(qū)信息及相關(guān)研究［41-42］，確定各省煤礦甲烷涌出系數(shù)；η為煤礦甲烷抽采利用率，根據(jù)《煤層氣開(kāi)發(fā)利用“十三五”規(guī)劃》［43］確定各省煤礦甲烷抽采利用率；σ為加入礦后活動(dòng)的甲烷排放修正系數(shù)，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(yīng)，根據(jù)GWP值，取φ=25［47］。

式中：t為煤炭生產(chǎn)過(guò)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(chǎn)過(guò)程中t能源的消耗強(qiáng)度，根據(jù)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局2018年相關(guān)數(shù)據(jù)確定全國(guó)平均值；εt為t能源的排放因子，數(shù)據(jù)來(lái)源于《IPCC 國(guó)家溫室氣體清單指南》與《中國(guó)電力年鑒2019》。

（2）省內(nèi)、省間煤炭運(yùn)輸排放系數(shù)。省內(nèi)煤炭運(yùn)輸是指本省產(chǎn)煤運(yùn)輸至本省消費(fèi)端的過(guò)程，主要通過(guò)鐵路和公路兩種方式；省際間煤炭運(yùn)輸是指外省產(chǎn)煤跨省調(diào)運(yùn)至本省消費(fèi)端的過(guò)程，主要通過(guò)鐵路、水路、公路三種方式。省內(nèi)、省際間煤炭運(yùn)輸排放系數(shù)如式（23）所示。

式中：λ為運(yùn)輸方式；trλ為省內(nèi)運(yùn)輸λ方式占比，tr′λ為省間運(yùn)輸λ方式占比，數(shù)據(jù)來(lái)源于中國(guó)工程科技知識(shí)中心、中國(guó)煤炭運(yùn)銷(xiāo)協(xié)會(huì)、中債資信煤炭數(shù)據(jù)平臺(tái)研究；θλ為λ方式的噸公里排放系數(shù)，數(shù)據(jù)來(lái)源于《2018年交通運(yùn)輸行業(yè)發(fā)展統(tǒng)計(jì)公報(bào)》［48］《中國(guó)電力年鑒2019》及相關(guān)研究［49-52］；d為省內(nèi)運(yùn)距，d′為省間運(yùn)距，數(shù)據(jù)由相關(guān)研究確定［39］。

3 結(jié)果分析

3.1 電力行業(yè)全周期碳排放分析

根據(jù)構(gòu)建的電力行業(yè)全周期點(diǎn)-流模型以及碳排放核算方法，全國(guó)電力行業(yè)全周期碳排放系數(shù)為689 g/（kW·h）。由于地理位置、資源稟賦、發(fā)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(gè)等級(jí)：超低排放等級(jí)（0～300 g/（kW·h））、低排放等級(jí)（300～500 g/（kW·h））、較低排放 等 級(jí)（500～600 g/（kW·h））、中 排 放 等 級(jí)（600～700 g/（kW·h））、較高排放等級(jí)（700～800 g/（kW·h））、最高排放等級(jí)（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(diào)入、相關(guān)煤炭活動(dòng)，此外，um也在一定程度上受單位煤耗、煤炭活動(dòng)排放的影響。

表1 單位用電全周期碳排放等級(jí)分布

山西、內(nèi)蒙古、陜西、黑龍江、天津、河北、河南、山東、安徽發(fā)電結(jié)構(gòu)中的火電占比極高，且電力調(diào)入部分基本來(lái)源于高火電比例省區(qū)，相關(guān)煤炭活動(dòng)多，因此這些省區(qū)屬于最高排放等級(jí)，其中山東省最高達(dá)891 g/（kW·h）。北京火電占比極高，且大部分用電來(lái)源于高火電比例省區(qū)，相關(guān)煤炭活動(dòng)多，但其火電煤耗極低，因此屬于較高排放等級(jí)；遼寧、吉林火電占比較高，電力調(diào)入較多且來(lái)源于高火電比例省區(qū)，相關(guān)煤炭活動(dòng)較多，因此屬于較高排放等級(jí)；新疆火電占比較高，幾乎無(wú)調(diào)入電力，相關(guān)煤炭活動(dòng)較多，屬于較高排放等級(jí)；寧夏、江蘇、江西火電占比較高，電力調(diào)入較少但大部分來(lái)源于高綠電比例省區(qū)，相關(guān)煤炭活動(dòng)較多，因此屬于較高排放等級(jí)。上?；痣娬急葮O高，但其近一半的用電來(lái)源于高綠電比例省區(qū)，相關(guān)煤炭活動(dòng)較少，因此屬于中排放等級(jí)；浙江、廣東火電占比較高，電力調(diào)入較多且大部分來(lái)源于高綠電比例省區(qū)，相關(guān)煤炭活動(dòng)較少，因此屬于中排放等級(jí)；貴州火電占比較低，無(wú)調(diào)入電力，相關(guān)煤炭活動(dòng)較少，但其火電煤耗高且煤炭活動(dòng)排放極高，因此屬于中排放等級(jí)。重慶火電占比較高，但電力調(diào)入較多且均來(lái)源于高綠電比例省區(qū)，相關(guān)煤炭活動(dòng)較少，因此屬于較低排放等級(jí)；甘肅火電占比較低，電力調(diào)入較多且大部分來(lái)源于高綠電比例省區(qū)，相關(guān)煤炭活動(dòng)較少，因此屬于較低排放等級(jí)；湖南火電占比較低，電力調(diào)入較少但均來(lái)源于高綠電比例省區(qū)，相關(guān)煤炭活動(dòng)較少，因此屬于較低排放等級(jí)；福建火電占比較低，幾乎無(wú)調(diào)入電力，相關(guān)煤炭活動(dòng)較少，因此屬于較低排放等級(jí)。廣西、湖北火電占比低，電力調(diào)入較少且大部分來(lái)源于高綠電比例省區(qū)，相關(guān)煤炭活動(dòng)少，因此屬于低排放等級(jí)。青海、四川、云南火電占比極低，四川、云南幾乎無(wú)電力調(diào)入，青海有少部分來(lái)源于高綠電比例省區(qū)的電力調(diào)入，相關(guān)煤炭活動(dòng)極少，因此屬于超低排放等級(jí)，其中云南最低僅101 g/（kW·h）。

結(jié)合用電量可得各省用電排放量，全國(guó)電力行業(yè)全周期碳排放4.747×109t，其中山東最高達(dá)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(nèi)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(yè)隱含碳分析

我國(guó)以煤電為主的電力結(jié)構(gòu)意味著與電力相關(guān)的煤炭供應(yīng)排放，即電力行業(yè)隱含碳排放不容忽視，根據(jù)電力行業(yè)碳足跡強(qiáng)度刻畫(huà)，全國(guó)電力行業(yè)碳隱含度為8.95%，隱含碳排放量為4.25×108t。各地區(qū)受地理位置、資源稟賦及屬性等因素的影響，用煤過(guò)程排放情況明顯不同，其電力行業(yè)碳隱含度與隱含碳排放量存在差異（圖2）。

圖2 省級(jí)電力行業(yè)碳隱含度與隱含碳排放量

新疆碳隱含度最低，僅4.94%，因?yàn)橛妹夯緸樯a(chǎn)排放極低的本省煤。貴州碳隱含度最高，達(dá)14.63%，因?yàn)橛妹夯緸樯a(chǎn)排放極高的本省煤。

北京、山西、內(nèi)蒙古用煤絕大多數(shù)為生產(chǎn)排放較低的本省煤，極少部分為生產(chǎn)排放中等的陜煤，且省間運(yùn)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(chǎn)排放較低的晉煤、蒙煤、魯煤，少部分來(lái)源于產(chǎn)煤排放中等的地區(qū)（陜、甘、寧、黑、吉、冀），極少部分來(lái)源于產(chǎn)煤排放較高的地區(qū)（遼、豫、皖），省間運(yùn)距較短，因此這些省區(qū)的碳隱含度較低，為7%～8.5%。

陜西用煤基本為生產(chǎn)排放中等的本省煤；湖北、江蘇、浙江、江西用煤大多為生產(chǎn)排放較低的晉煤、蒙煤，少部分為生產(chǎn)排放中等的陜煤，極少部分為生產(chǎn)排放較高的豫煤、皖煤，省間運(yùn)距較長(zhǎng)。因此這些省區(qū)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(chǎn)排放較高的本省煤，部分為生產(chǎn)排放較低的晉煤、蒙煤，部分為生產(chǎn)排放中等的陜煤，省間運(yùn)距較短；湖南、重慶用煤少部分為生產(chǎn)排放較高的本省煤，部分為生產(chǎn)排放較低的晉煤、蒙煤，部分為生產(chǎn)排放中等的陜煤，且省間運(yùn)距較長(zhǎng)；福建用煤少部分為生產(chǎn)排放較低的本省煤，大部分為生產(chǎn)排放較低但運(yùn)距極長(zhǎng)的晉煤、蒙煤。因此這些省區(qū)的碳隱含度較高，為9.5%～11%。

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

將碳隱含度α結(jié)合用電量UE與排放系數(shù)um可得各省隱含碳排放量。其中廣東、江蘇、山東用電量遠(yuǎn)高于其他省區(qū)，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(nèi)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(qū)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(yè)碳轉(zhuǎn)移分析

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

圖3 省級(jí)電力行業(yè)碳轉(zhuǎn)移依賴(lài)度

新疆、貴州的電力與煤炭基本來(lái)源于本省，碳轉(zhuǎn)移依賴(lài)度最低，不足1%。內(nèi)蒙古電力與煤炭調(diào)入極少，碳轉(zhuǎn)移依賴(lài)度為4.82%，主要依賴(lài)于吉林。云南電力基本為本省電，煤炭調(diào)入較少，碳轉(zhuǎn)移依賴(lài)度為4.87%，主要依賴(lài)于貴州。

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

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

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

甘肅、河北、四川、吉林電力與煤炭調(diào)入較多，碳轉(zhuǎn)移依賴(lài)度在25%～30%。其中甘肅主要依賴(lài)于新疆；河北主要依賴(lài)于遼寧、內(nèi)蒙古、山西、陜西；四川主要依賴(lài)于陜西；吉林主要依賴(lài)于內(nèi)蒙古、黑龍江。

天津、浙江、青海、遼寧電力調(diào)入較多且煤炭大多來(lái)源于外省，碳轉(zhuǎn)移依賴(lài)度在30%～40%。其中天津主要依賴(lài)于山西、內(nèi)蒙古、陜西；浙江主要依賴(lài)于安徽、寧夏、內(nèi)蒙古；青海主要依賴(lài)于甘肅；遼寧主要依賴(lài)于內(nèi)蒙古、吉林。

上海大部分電力調(diào)入，煤炭完全調(diào)入，碳轉(zhuǎn)移依賴(lài)度為41.02%，主要依賴(lài)于湖北、江蘇、浙江。北京的電力與煤炭大多數(shù)來(lái)源于外省，碳轉(zhuǎn)移依賴(lài)度最高，達(dá)71.24%，主要依賴(lài)于山西、內(nèi)蒙古、陜西。

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

圖4 省間電力行業(yè)碳轉(zhuǎn)移量及方向

江蘇是最大的碳轉(zhuǎn)出省，轉(zhuǎn)出量高達(dá)1.12×108t，浙江、廣東、山東、河北、北京、遼寧、河南、上海碳轉(zhuǎn)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(qū)均具有很高的電力調(diào)入和煤炭調(diào)入。內(nèi)蒙古、山西、陜西是最主要的碳轉(zhuǎn)入省，轉(zhuǎn)入量分別達(dá)2.64×108t、1.63×108t、1.07×108t，寧夏、安徽、新疆、貴州也有較多的碳轉(zhuǎn)入，分別為5.9×107t、5.6×107t、4.0×107t、3.9×107t，這些省區(qū)都是主要的電力輸出省，也是主要產(chǎn)煤省。

在電力行業(yè)省間碳轉(zhuǎn)移中，共有240 條轉(zhuǎn)移線，即240對(duì)省存在轉(zhuǎn)移，總轉(zhuǎn)移量9.26×108t，約占電力行業(yè)全周期排放總量的19.5%。其中，遼寧-內(nèi)蒙古轉(zhuǎn)移量最高達(dá)4.7×107t，意味著內(nèi)蒙古為遼寧承擔(dān)了4.7×107t 電力行業(yè)碳排放。超過(guò)3.0×107t轉(zhuǎn)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(nèi)蒙古、浙江-寧夏。山東-寧夏、河南-新疆、河北-內(nèi)蒙古、北京-內(nèi)蒙古、河北-山西、江蘇-安徽、河北-遼寧的轉(zhuǎn)移量超過(guò)2.0×107t。此外還有18 條線的轉(zhuǎn)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(jié)論與討論

4.1 結(jié)論

通過(guò)構(gòu)建電力行業(yè)全周期點(diǎn)-流模型來(lái)揭示電力產(chǎn)業(yè)鏈中各環(huán)節(jié)的能源活動(dòng)，進(jìn)而確定基于用電側(cè)考慮的全周期排放足跡，并建立碳隱含度指標(biāo)以分析電力行業(yè)隱含碳排放情況，碳轉(zhuǎn)移依賴(lài)度指標(biāo)以分析省際間碳轉(zhuǎn)移情況。研究發(fā)現(xiàn)：

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

（2）全國(guó)電力行業(yè)碳隱含度為8.95%，隱含碳排放量為4.25×108t，各地區(qū)由于電力用煤過(guò)程不同，其隱含碳存在差異。從強(qiáng)度來(lái)看，東南沿海各貧煤省與煤炭生產(chǎn)高排放?。ò不?、河南、重慶、四川、云南、貴州等）的碳隱含度偏高，貴州最高達(dá)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(lái)看，用電量越高的省區(qū)以及碳隱含度越高的省區(qū)，其隱含碳排放量就越高，廣東最高達(dá)5.0×107t，青海最低僅1.17×106t。

（3）全國(guó)電力行業(yè)全周期碳轉(zhuǎn)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(zhuǎn)移差異明顯。從強(qiáng)度來(lái)看，電力與煤炭自給率越低的省區(qū)，對(duì)外碳轉(zhuǎn)移依賴(lài)度就越高，且大多依賴(lài)于內(nèi)蒙古、山西、陜西、寧夏等，其中北京最高達(dá)71.24%，新疆、貴州最低，不足1%。從總量來(lái)看，內(nèi)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(dān)了大部分碳轉(zhuǎn)入，七省總轉(zhuǎn)入7.11×108t，其中內(nèi)蒙古最高達(dá)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(zhuǎn)出較高，九省總轉(zhuǎn)出6.92×108t，其中江蘇最高達(dá)1.12×108t；省間碳轉(zhuǎn)移共240條線，其中有102條的轉(zhuǎn)移量超過(guò)1.0×106t，遼寧-內(nèi)蒙古轉(zhuǎn)移量最高達(dá)4.7×107t。

4.2 討論

電力行業(yè)作為我國(guó)碳減排大戶，國(guó)家層面應(yīng)加速出臺(tái)低碳電力利好政策，完善碳市場(chǎng)建設(shè)。各省應(yīng)結(jié)合自身發(fā)展特點(diǎn)，統(tǒng)籌推動(dòng)電力結(jié)構(gòu)調(diào)整，促進(jìn)低碳生產(chǎn)。

電力行業(yè)碳減排工作不僅需要關(guān)注于電廠排放，還要覆蓋到與電力相關(guān)的隱含排放，因此在核定電力行業(yè)碳排放時(shí)，應(yīng)充分考慮與電力相關(guān)的煤炭活動(dòng)排放，利用產(chǎn)業(yè)鏈傳導(dǎo)機(jī)制確定各環(huán)節(jié)排放，進(jìn)而確定用電側(cè)排放。我國(guó)電力行業(yè)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(qū)的隱含碳排放系數(shù)較高。建議將隱含排放納入到電力碳減排范圍，通過(guò)產(chǎn)業(yè)鏈傳導(dǎo)至電廠最終傳導(dǎo)至用電側(cè)，從而提高排放成本，利用市場(chǎng)手段倒逼電力行業(yè)碳減排。

省間碳轉(zhuǎn)移會(huì)導(dǎo)致碳不公平性，部分省區(qū)（江蘇、浙江、廣東、山東、河北、北京、遼寧、河南、上海等）通過(guò)調(diào)入能源產(chǎn)品（煤炭、電力），將能源產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程中該有的排放轉(zhuǎn)移到外省，從而不用承擔(dān)碳減排責(zé)任與成本的壓力，具有顯著碳優(yōu)勢(shì)；而能源產(chǎn)品輸出?。▋?nèi)蒙古、山西、陜西、寧夏、安徽、新疆、貴州等）則成為了碳轉(zhuǎn)入省，無(wú)形中為外省承擔(dān)了部分排放，具有顯著碳劣勢(shì)。因此從全國(guó)角度上，需注意碳轉(zhuǎn)移帶來(lái)的不公平問(wèn)題。一方面，建議各省采取共同而有區(qū)別的責(zé)任原則，使轉(zhuǎn)出省與轉(zhuǎn)入省共同分擔(dān)責(zé)任，進(jìn)而因地制宜地推進(jìn)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(guān)部門(mén)建立合理的能源定價(jià)機(jī)制，使排放成本充分體現(xiàn)在能源價(jià)格中，強(qiáng)化省際碳減排協(xié)作，從而發(fā)達(dá)省區(qū)在購(gòu)入能源產(chǎn)品時(shí)，為發(fā)展相對(duì)滯后的能源輸出省提供一定的碳減排資金支持，推動(dòng)低碳轉(zhuǎn)型。