苑清敏，吴静

（天津理工大学管理学院，天津300384）

0 引言

京津冀区域是我国经济发展快、人口规模大、城市群和产业群较为密集的区域之一，也是独特的关键减排区域[1]。随着京津冀一体化的开展，合作减排也成为京津冀协同发展的重要任务。工业是大多数国家能源消耗与碳排放最重要的领域，也是减排潜力最大、持续时间最长的领域[2]。而京津冀现处于重工业阶段，工业具有资源消耗高、污染排放强度大的基本特征。京津冀三地工业经济和技术水平、产业结构等差异较大，产业间碳排放量和效率也存在差别，地区间资源流动和碳排放转移较为复杂[3]。因此对京津冀产业碳排放情况加以研究才能协调地区间排放责任和制定合理的应对策略，才能促使京津冀合作减排[4]。

绝大多数研究认为，促进节能减排技术的推进基本上是唯一加速中国碳减排的因素，而产业结构变化和一次能源的消费结构变动在实施碳减排中的影响没有完全发挥出来，而现在产业活动及其碳排放影响效应研究也受到国内外学者的关注[5]。Schipper[6]利用因素分解方法对13个IEA国家的9个制造产业的碳排放强度进行了分析，给出了自1990年以来碳排放增长的主要成因，并结合京都议定书的目标对其进行了评价。Chang等[7]采用了投入产出方法对台湾地区多个产业碳排放及其构成进行了分析。Casler等[8]基于模型方法，对美国各个产业碳排放进行了结构分解研究，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。牛鸿蕾等[9]通过投入产出多目标优化模型，利用多目标遗传算法分部门核算了中国产业结构调整导致的碳排放降低效应。徐成龙等[10]采用LMDI分解技术对山东省产业结构调整对碳放的影响进行分析，并进行预测，认为产业结构调整对碳排放影响较大。陈红敏等[11]采用投入产出分析方法对我国各产业部门最终消费和最终使用导致的隐含碳排放进行了研究。吴常艳等[12]采用EIO-LCA方法对江苏省各个产业结构调整造成碳减排，另外分析了产业碳减排潜力。以上研究都是将产业结构调整作为政策措施，宏观分析其变化带来的碳排放效应，本文在此基础上从微观层面分析具体产业间的碳关联情况，基于投入产出模型测算了京津冀各产业能源消耗、生产、最终需求导致的碳排放量，并核算京津冀真实碳足迹（实际排放碳足迹与虚拟碳足迹）现状，为京津冀合作减排政策的制定提供参考。

1 计算方法与数据来源

1.1 碳排放计算模型

1.1.1 能源消费碳排放及碳强度

式（1）中：Ci为i部门的CO2排放量Mt;Nk为k燃料的低位热值,KJKg或KJm3;n为消耗的能源类型数;Ck为k能源的CO2排放系数,Kg TJ或m3TJ;Aik为i部门k燃料的消费量,Kg或m3;式（2）中Ri为i部门单位产值的CO2排放量及排放强度,单位：Mt万元;Xi为i部门的产出,单位：万元。

1.1.2 投入产出模型

式（3）中B为各部门CO2排放矩阵，bij为B中元素(i为产品生产或服务提供部门的序号，j为产品或服务部门的序号，i=1…n;j=1…n;n为投入产出表中的部门数）；R为对角矩阵，对角元素为Ri，即为每个部门的一次能源消耗碳排放强度；为列昂惕夫逆矩阵，其中I为单位矩阵，Ad为国内投入部分的直接消耗系数矩阵；Yd为对角矩阵，对角元素Yj即j部门产品或服务的中间使用量、最终使用量（最终消费、资本形成、调入）、调出量。

1.2 数据来源

由于目前工业产业的能源碳排放主要源于一次性能源的消耗所致。因此，本文仅以煤、石油、天然气等一次性能源计算其碳排放，并统一能源转化为标准煤，再作比较和研究。本文分产业能源消费数据来源于北京市、天津市和河北省的统计年鉴和《中国能源统计年鉴》。为确保核算的可靠性与精确性，各类化石燃料的低位热值及CO2排放系数尽量采取适用于我国国情的数据，采用国家发改委能源研究所推荐值1Kg标准煤的“碳排放系数”为0.67,1Kg标准碳的低位热值为29270KJ。

将投入产出表结合能源平衡表，调整合并42个部门最后确定为26个部门，并简化各产业名称。其中化学工业包含化学原料及化学制品制造业、医药制造业、橡胶和塑料制品业和化学纤维制造业。除此之外，本文中京津冀各产业CO2排放数据不涵盖CO2以外的温室气体。

2 研究结果

2.1 基于产业中间使用的京津冀产业碳关联分析

基于投入产出表第Ⅰ象限产业间投入产出分析，可以分析产业间碳关联关系即产业用于其他产业中间使用的碳排放量（本文称为生产碳），京津冀26个产业生产碳如表1所示。由表1可知，河北省产业生产碳排放总量最高，天津次之，京津冀产业生产碳明显不同，但京津冀生产碳关键产业比较集中。

由表1可得：（1）北京制造业基于中间使用而产生的碳排放较低，生产碳差距较小，石油炼焦业、非金属制品业生产碳贡献最大。由中间使用碳排放分配情况可看出，北京石油炼焦业和其他产业碳关联程度较低，其他产业对此产业产品和服务的中间碳使用需求低，仅燃气生产业对石油炼焦业有较大的中间使用需求。非金属制品业和其他产业碳关联度较高，大部分的生产碳用于对其他产业的货物和服务投入。食品烟草业、通信设备业是非金属制品业中间使用碳关联程度最大的产业。

（2）天津生产碳总量在京津冀占较小比重，大多数产业生产碳与北京相似，仅化学产业、金属冶炼业生产碳明显。这两个产业和其他产业生产关联较低，大部分的生产碳是由于自身产业产品服务中间使用，低于50%的碳是为其他产业提供中间生产服务。化学产业生产碳主要用于交运设备、通信设备的中间使用，金属冶炼业主要满足金属制品、通用设备、交运设备的中间碳需求。

表1 京津冀产业中间使用碳排放（生产碳）(单位：百万吨)

（3）河北生产碳最高，产业间生产碳差距大，金属冶炼业、电热力业贡献了本地区绝大多数的生产碳。金属冶炼业、电热力业和其他产业碳关联度高，金属制品、通用设备、交运设备业对金属冶炼业产品或服务的中间使用碳需求大，金属矿采、金属冶炼、化学产业对电热力的中间使用需求大。因此产业碳减排不仅要降低自身碳排放，而且要针对生产碳需求较大的产业设置减排计划，提高物质的利用效率和循环利用率,减少产业链中的中间产品投入,从而减少因中间产品投入而导致的中间碳需求，实现碳减排目标。

2.2 基于最终使用的京津冀产业碳排放分析

基于投入产出表第Ⅱ象限最终使用分析，可以得到各产业用于最终需求引起的碳排放总量（本文称为消费碳），结果如表2所示。由表2可知，京津冀产业消费碳结构明显差异，天津消费碳排放量最少。从最终消费需求、资本形成、出口需求等方面对京津冀消费碳进行分析结果见下页表3所示。由表3可知京津冀最终消费、资本形成及调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关键排放产业相似度较高。

表2 京津冀产业最终使用引起的碳排放(消费碳)（单位：百万吨）

表3 京津冀各需求引起的碳排放比重及排放关键产业

由表2、表3综合可得：（1）北京产业用于最终使用的碳排放最高，从各个产业对总体消费碳贡献来看，石油天然气开采业、石油炼焦业是对北京消费碳贡献最大的产业。北京消费碳以调出需求为主。（2）天津产业用于最终使用引起的碳排放较低，化学产业、金属冶炼业、交通设备业、通信设备业消费碳较高，且调出需求碳排放比重较大，资本形成碳需求比重相对京冀较大。化学产业、交通设备业、金属冶炼业消费碳排放在资本形成及调出需求方面较为显著。（3）河北总体上产业间消费碳差距小，金属冶炼业消费碳远高于其他产业。用于最终消费的碳排放较京津比重大。

2.3 基于调入调出的京津冀产业虚拟碳分析

将调入碳排放与进口碳排放相加并减去调出碳排放及出口碳排放,得到各地区产业碳排放平衡差额，即产业虚拟碳。可以得出该地区是碳排放净流入区域,还是净流出区域，结果如表4所示。

表4 京津冀产业虚拟碳分析（单位：位百万吨）

由表4可知：（1）北京地区虚拟碳排放较高，碳排放平衡差额为负的产业为6个，大部分产业碳流入多于本地碳流出，避碳效果较好。造纸印刷业、金属冶炼业通过贸易为北京避免了较高的碳排放，是避碳效果最好的产业。（2）天津地区虚拟碳排放小，为碳排放流入地区，为了满足生产生活需要，多半产业需要调入碳多于调出碳。其中非金属制造业、电热力业是对地区虚拟碳贡献最高的产业。（3）河北地区碳排放平衡差额为负，为地区之外承担了较高的碳排放，是较强的碳排放流出地区。但仍有很多产业平衡差额为正，说明河北许多产业虽然产出多，最终使用量超出了产出总量，供不应求，有较大调入需求。电热力业是碳调入需求最高的产业。

2.4 基于总产出的京津冀产业碳排放分析

产业总产出碳排放，即中间使用碳、最终使用碳相加减去调入碳排放可得总产出碳排放，结果如表5所示。

表5 京津冀产业总产出碳排放（单位：百万吨）

由表5可知京津冀总产出碳排放有明显的差距且产业排放水平严重不均衡，河北产业总产出碳排放普遍高于北京天津，可明显看出京津冀产业碳排放主要集中在能源、原材料加工业，碳排放关键产业重叠，相似度高。（1）北京总产出碳排放最小，石油炼焦业、化学产业、非金属制造业、电热力业是碳排放主要产业。（2）天津总产出碳总量在京津冀占较小比重，大多数产业生产碳与北京相似，总产出碳较低。仅金属冶炼业、化学产业以及电热力业总产出碳排放突出。（3）河北总产出碳总量远高于京津，碳依赖程度大，金属冶炼、电热力业是河北总产出碳排放关键产业。

3 结论

本文运用投入产出模型，分别从中间使用、最终使用、调入调出、总产出分析了京津冀产业碳排放结构。分析可得虽同为华北经济地区,但京津冀3地的碳排放诱因差异较大。各产业发展水平参差不齐，碳排放量高低并存，京津冀合作减排存在一定的难度。主要结论为：

（1）将产业中间使用碳比产业总产出碳，将比例大的产业即产业碳多用于生产中间使用，称产业为生产型基础产业。北京生产型基础产业较少，仅非金属制造业等8个产业为生产基础产业。天津和河北生产基础产业较多且相似，有20个产业都为生产基础产业。

（2）将产业最终使用碳比总产出碳，将比例大的产业即产业产出碳多用于最终使用，称产业为消费型基础产业。北京消费型基础产业较多，有18个消费型基础产业；天津和河北仅6个产业为消费基础产业。

（3）北京产业碳排放最低，虚拟碳较高，为碳排放流入地区；天津产业碳排放较低，虚拟碳排放小，同样为碳排放流入地区；河北产业碳排放最高，且为地区之外承担了较高的碳排放，是较强的碳排放流出地区。

（4）京津冀三地碳排放关键产业分布集中且相似度较高，因此关键产业间协同减排能达到京津冀协同减排更佳的效果。京津冀实施合作减排以政府为主导，使得高排放产业依托北京天津的资金技术优势、向资源能源集中的河北转移，才能实现碳减排目标。

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[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)

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