張振源

摘要：本文基于投入產(chǎn)出表法，對全國及30個省區(qū)的居民消費的碳足跡進行了計算，并采用結(jié)構(gòu)分解法分析了不同因素對我國居民消費碳足跡增加的影響，得出以下結(jié)論：我國居民消費碳足跡上漲速度較快，地區(qū)分布不均；消費水平的提升對居民消費碳足跡的增加有重要的推動作用，而能源強度的變動則是抑制我國碳排放進一步增加的主要原因。

關(guān)鍵詞：碳足跡；投入產(chǎn)出表；居民消費；結(jié)構(gòu)分解法

一、引言

全球社會普遍認識到，人類活動造成的溫室氣體排放已經(jīng)成為全球變暖的主要因素[1]，因此基于居民消費的碳足跡研究正在變得炙手可熱。碳足跡源于生態(tài)足跡的概念，最早出現(xiàn)于英國，并在學界、非政府組織和新聞媒體的推動下迅速發(fā)展起來[2]。目前社會各界對于碳足跡的定義還存在爭議，本文參考Wiedmann對碳足跡定義，即：一項活動中直接和間接產(chǎn)生的二氧化碳排放量，或者產(chǎn)品的各生命周期階段累積的二氧化碳排放量，且碳足跡是對二氧化碳排放量的衡量，用重量單位表示[3]。居民消費碳足跡包括兩個方面：一是由于居民生活需要消耗油、天然氣等燃料造成的直接碳排放，二是居民生活消費的非能源商品和服務，由于生產(chǎn)這些商品和服務會消耗能源產(chǎn)生碳排放，從而造成間接碳排放[4]。

目前碳足跡的計算方法主要有三種，分別是Turner與Wiedmann[5]提出的投入產(chǎn)出表法、生命周期評價法（LCA法）以及將前兩者結(jié)合起來構(gòu)建的混合法（IO-LCA法）。現(xiàn)階段世界各國大多采用投入產(chǎn)出表法對碳足跡進行核算。Weber與Mathews[6]和Druckman與Jackson[7]又先后建立和發(fā)展了多區(qū)域投入產(chǎn)出分析方法（MRIO），用以解決普通的投入產(chǎn)出表無法解釋的碳排放的空間定位問題。在此基礎(chǔ)上Druckman與Jackson[7]計算了英國的居民消費碳足跡，Xin Tian[8]等對中國八個區(qū)域的碳足跡進行了計算，并做了結(jié)構(gòu)因素分析。

國內(nèi)針對居民消費的碳足跡研究起步較晚，相關(guān)的研究主要集中在全國和省市兩個層面。在全國尺度，朱勤等[9]通過STIRPAT模型預測碳排放，并指出人均消費水平（城市化率和人口數(shù)量對中國現(xiàn)階段碳排放的解釋因素逐漸減??；王卉彤與王妙平[10]通過對中國30個省區(qū)碳排放時空格局及其影響因素的關(guān)聯(lián)度分析，指出人均消費水平是影響碳排放的最主要因素；張馨等[11]研究了城鄉(xiāng)居民家庭直接和間接能源消費碳排放及差異，指出一個農(nóng)村居民轉(zhuǎn)化成城鎮(zhèn)居民要增加1085.26kg標準煤的能耗。在省市尺度，陳琦等[12]對2000-2008年昆明城鎮(zhèn)家庭碳排放進行核算，得出城鎮(zhèn)人口數(shù)量與家庭碳排放相關(guān)性最大的結(jié)論；董會娟與耿涌[13]應用投入產(chǎn)出法，以北京市居民消費為研究對象，得出居民消費間接碳排放是總碳排放的主要來源。姚亮等[14]應用基于投入產(chǎn)出法的生命周期評價方法，進行居民隱含碳排放及其驅(qū)動因素的分析。

本文采用投入產(chǎn)出表分析方法，以2002年、2007年的投入產(chǎn)出表為基礎(chǔ)，對各省市居民消費的碳足跡進行了核算，并采用結(jié)構(gòu)分解法（SDA）分析了不同因素對2002年至2007年間居民消費間接碳排放增量的貢獻值。

二、研究方法與數(shù)據(jù)

1、居民消費直接碳排放

居民消費直接碳排放指居民取暖、炊事、交通等活動直接消耗能源而產(chǎn)生的碳排放，包括煤、原油、天然氣等一次能源和汽油、柴油等二次能源，由于電力和熱力消費歸入間接排放，因此二次能源中不包括電力、熱力的消耗。居民消費直接碳排放核算公式如下

2、居民消費間接碳排放

居民消費間接碳排放是指居民生活消費的非能源商品和服務，由于生產(chǎn)這些商品和服務會消耗能源并且產(chǎn)生碳排放，從而造成間接碳排放。國內(nèi)外很多相關(guān)研究者如Weber與Mathews[6]和Druckman與Jackson[7]都是采用投入產(chǎn)出法進行居民消費間接碳排放的核算。投入產(chǎn)出分析由美籍經(jīng)濟學家列昂惕夫于1936年創(chuàng)立[15]，后于20世紀70年代引入環(huán)境經(jīng)濟學領(lǐng)域.該模型的基本公式為

X=（I-A）-1·Y，

其中，X為總產(chǎn)出（單位：萬元），其中Xij為X中元素，i為產(chǎn)品生產(chǎn)或服務提供部門的序號，j為產(chǎn)品或服務使用部門的序號，i=1，…，n，j=1，…，n，n為投入產(chǎn)出表中的部門數(shù)；（I-A）-1為列昂惕夫逆陣，反映了經(jīng)濟的中間投入產(chǎn)出結(jié)構(gòu)以及生產(chǎn)技術(shù)水平，其中I為單位矩陣，A為直接需求矩陣，Aij為A的元素，表示第j個部門增加一個單位的最終需求時所需要的i部門的產(chǎn)出；Y為最終消費（單位：萬元），為對角矩陣，其中Yj表示j部門產(chǎn)品及服務的最終項使用量。

在傳統(tǒng)投入產(chǎn)出分析方法的基礎(chǔ)上，結(jié)合各行業(yè)碳排放強度，可核算出居民最終消費所產(chǎn)生的間接碳排放，計算公式如下

E2=F·（I-A）-1·Y，

其中，E2為居民消費間接碳排放（單位：t）；F為投入產(chǎn)出表中n個部門的直接碳排放強度向量（單位：t/萬元）。例如，對于某行業(yè)的碳排放強度Fi，即為該行業(yè)各種能源消耗產(chǎn)生的碳排放除以其行業(yè)總產(chǎn)出（單位：t/萬元）。

3、居民消費碳足跡

根據(jù)定義，居民消費碳足跡為居民消費直接碳排放和間接碳排放的總和>其計算公式為

E=E1+E2，

其中，E為居民消費總的碳足跡，E1為居民消費直接碳排放，E2為居民消費間接碳排放。

4、結(jié)構(gòu)分解法

結(jié)構(gòu)分解法（SDA）是基于投入產(chǎn)出模型所建立的一種分析方法，它可以根據(jù)需要將碳足跡的變化分解為不同的因素，并定量分析不同因素所產(chǎn)生的效應。由于在居民消費碳足跡中，只有間接碳排放使用了投入產(chǎn)出模型，因此本文只對居民消費間接碳排放進行因素分解。

將E2進一步表達為：

E2=F·LysyvsP

其中：

P表示每年人口數(shù)量；

s表示每年人口城鄉(xiāng)結(jié)構(gòu)，s為2×1的列向量，其元素sj1為第j類居民人數(shù)占總?cè)丝诘谋戎兀╦=1，2；j=1表示城鎮(zhèn)居民，j=2表示農(nóng)村居民）；

yv表示每年人均居民消費總量，為2×2的對角矩陣。（yv）11表示每年城鎮(zhèn)居民人均消費總量，（yv）22表示每年農(nóng)村居民人均消費總量。

ys表示每年居民消費結(jié)構(gòu)，即居民對第i部門的消費支出占其總消費支出的比重。為29×2的矩陣，第1列元素表示城鎮(zhèn)居民的各項消費支出占其總消費支出的比重，第2列元素表示農(nóng)村居民的各項消費支出占其總消費支出的比重。

為能源強度變動效應，表示能源強度變化對居民消費間接碳排放增長的貢獻值。類似的，計算得到中間生產(chǎn)技術(shù)變化、人均消費量變化、居民消費結(jié)構(gòu)變化、人口規(guī)模變化、人口城鄉(xiāng)結(jié)構(gòu)變化對居民消費間接碳排放的貢獻值gΔL、gΔyv、gΔys、gΔs和gΔP。

5、數(shù)據(jù)來源及處理

居民直接能源消耗數(shù)據(jù)來自《中國能源統(tǒng)計年鑒（2008）》分地區(qū)能源平衡表[16]，人口數(shù)據(jù)及人均gdp數(shù)據(jù)來自《中國統(tǒng)計年鑒（2003）》[17]和《中國統(tǒng)計年鑒（2008）》[18]，各種能源溫室氣體排放系數(shù)按《2006IPCC國家溫室氣體排放清單指南》推薦方法，并結(jié)合中國不同能源實際發(fā)熱值獲得表1。

能源強度由《中國投入產(chǎn)出表（2008）》[19]與《全國經(jīng)濟普查年鑒（2008）》[20]共同獲得?？紤]到中國投入產(chǎn)出表與各省市投入產(chǎn)出表之間存在著一定的差異，本文中的居民消費數(shù)據(jù)，是基于《中國各地區(qū)投入產(chǎn)出表（2002）》[21]、《中國各地區(qū)投入產(chǎn)出表（2007）》[22]中最終消費數(shù)據(jù)，并參照中國居民消費數(shù)據(jù)進行調(diào)整后得到的。另外，因能源統(tǒng)計年鑒和投入產(chǎn)出表部門劃分不一致，參照投入產(chǎn)出表和《全國經(jīng)濟普查年鑒（2008）》[20]，將能源消耗數(shù)據(jù)調(diào)整為29部門。

三、研究結(jié)果

1、居民消費碳足跡總量

根據(jù)以上居民消費碳足跡的計算方法，通過對各省市居民消費的直接碳排放和間接碳排放進行計算，最終得出居民消費碳足跡如表2所示。

由表2可以發(fā)現(xiàn)，2002年全國居民消費碳足跡總量為2046.99Mt，人均碳足跡為1.59噸。各省市中，碳足跡總量最大的是廣東省，達到了188.75Mt，總量最少的是海南省，僅8.39Mt，不足廣東省的5%；人均碳足跡最多的是北京市，其人均碳足跡為4.33噸，約為最少的廣西的5倍?？傮w上看，總量上我國居民消費碳足跡的地區(qū)差異十分巨大，最多的廣東省和最少的海南省相差大約20倍，而人均碳足跡的地區(qū)差異則并沒有這么明顯。

2007年全國居民消費碳足跡總量為2662.24Mt，人均碳足跡為2.01噸，比2002年分別增長了30.06%和26.44%。從總量上看，廣東省依然以263.35Mt雄踞榜首，遙遙領(lǐng)先于排名第二的山東省；增幅最大的是湖北省，從02年的53.21Mt到07年的107.09Mt，增長了101.27%；而新疆和青海則實現(xiàn)了總量上的負增長。人均方面，北京依然第一，上海緊隨其后。

2、居民消費間接碳排放的結(jié)構(gòu)分解

根據(jù)結(jié)構(gòu)分解法的公式，計算出2002年——2007年中國和30個省（自治區(qū)、直轄市）居民消費間接碳排放的結(jié)構(gòu)分解結(jié)果。如表3所示。

1.能源強度變動對中國居民消費間接碳排放呈現(xiàn)出顯著負效應。就全國和大部分省區(qū)而言，能源強度效應的絕對值已經(jīng)遠大于總效應，這說明在這5年間，依靠技術(shù)進步提高碳效率是抑制中國碳排放的重要措施。

2.中間生產(chǎn)技術(shù)變動效應各地差異較大。就全國范圍來看，這一數(shù)值達到了495.48Mt，對總效應的貢獻排在第二位，但在各個地市層面，這一效應差異巨大。然而總體來看，大部分省市的中間生產(chǎn)技術(shù)效應為正，這說明02年以來我國大部分省區(qū)的經(jīng)濟呈現(xiàn)“粗放式”發(fā)展模式，產(chǎn)品生產(chǎn)對物質(zhì)資源特別是能源消耗的依賴程度增大，這與低碳化的發(fā)展方向是背道而馳的。

3.消費結(jié)構(gòu)變動效應不大。相對于其他幾個因素，消費結(jié)構(gòu)變動的效應微乎其微，幾乎可以忽略不計。這說明2002年至2007年間我國居民的主要消費結(jié)構(gòu)并未發(fā)生明顯的變動。

4.消費水平變動效應巨大。總體來看，這一數(shù)值在6個因素中位居第一，且這是唯一一個在全國范圍內(nèi)變動效應都為正的影響因素，這說明隨著我國經(jīng)濟的不斷發(fā)展，居民生活水平和消費水平得到了顯著提高，進而成為推動我國碳排放增加的最重要的力量。

5.除了江西、吉林和河北，人口城鄉(xiāng)結(jié)構(gòu)變動效應呈現(xiàn)出較小的正效應。02年以來是我國加速推進城鎮(zhèn)化進程的重要時期，人口的城鄉(xiāng)結(jié)構(gòu)也因此發(fā)生了巨大變化。由于城鎮(zhèn)居民和農(nóng)村居民在消費模式上存在較大差異，導致城鄉(xiāng)居民消費間接碳排放的結(jié)構(gòu)和大小也存在差異，且城鎮(zhèn)居民的消費水平高于農(nóng)村居民，導致城鎮(zhèn)居民人均消費間接碳排放要高于農(nóng)村居民，因此，人口城鎮(zhèn)化水平的提高推動了碳排放的增加，但增排效應并不是很強。

6.意料之中的，人口規(guī)模變動呈現(xiàn)出正效應，說明人口數(shù)量增加在促使居民消費間接碳排放的增加，但增排效應并沒有想象中的大。

四、結(jié)論與展望

采用2002年與2007年中國個地區(qū)投入產(chǎn)出表和能源平衡表等數(shù)據(jù)，對全國及30個省區(qū)的居民消費碳足跡進行了核算并采用結(jié)構(gòu)分解法分析了不同因素對居民消費間接碳排放影響?？偟膩砜?，我國居民消費碳足跡上漲速度較快，地區(qū)分布不均。消費水平的提升對居民消費碳足跡的增加有重要的推動作用，而能源強度的變動則是抑制我國碳排放進一步增加的主要原因?？梢钥闯觯捎诟鞯貐^(qū)居民在不同時期對各種產(chǎn)品和服務的需求水平和需求結(jié)構(gòu)在不斷變化，同時，經(jīng)濟生產(chǎn)結(jié)構(gòu)、技術(shù)水平亦處在不斷的調(diào)整和發(fā)展之中，因此居民消費碳足跡受多種因素的綜合影響，其發(fā)展變化也表現(xiàn)出一定的復雜性特征。

本文的主要不足和誤差在于：（1）由于各數(shù)據(jù)來源中行業(yè)劃分不一致，在對行業(yè)劃分進行調(diào)整的時候難免產(chǎn)生誤差；（2）采用2007年的投入產(chǎn)出表和2008年的全國經(jīng)濟普查年鑒計算各行業(yè)的碳排放強度，與實際生產(chǎn)水平存在一定的偏差。

未來應加強以下方面研究：（1）進一步嚴謹?shù)赜嬎愀餍袠I(yè)的碳排放強度；（2）使用更多的面板數(shù)據(jù)，進一步研究碳足跡與經(jīng)濟活動的內(nèi)在聯(lián)系，并為低碳經(jīng)濟規(guī)劃提供理論支撐。（作者單位：武漢大學經(jīng)濟與管理學院）

參考文獻：

[1]IPCC.Climate change 2007：fourth assessment of the intergovernmental qanel on climate change [M].Cambridge：Cambridge University Press，2007.

[2]Weidema B.P，Thrane M，Christensen P，et al.Carbon footprint-A catalyst for life cycle assessment [J].Journal of Industrial Ecology，2008，12（1）：3-6.

[3]Wiedmann T，Minx J.A definition of Carbon Footprint [J].ISA Research Report，2007：1-7.

[4]Kerkhof A，Nonhebel S，Moll H.Relating the environmental impact of consumption to household expenditures：an input-output analysis [J].Ecological Economics，2009，68（4）：1160-1170.

[5]Turner K，Lenzen M，Wiedmann T，Barrett J，et al.Examining the global environmental impact of regional consumption activities—Part 1： A technical note on combininginput–output and ecological footprint analysis [J].Ecological Economics，2007，62：37-44.

[6]Weber C，Matthews S.Quantifying the global and distributional aspects of American household carbon footprint [J].Ecological Economics，2008，66（2）：379-391.

[7]Druckman A，Jackson T.The carbon footprint of UK households 1990-2004：a socio-economically disaggregated，quasi-multi-regional input-output model [J].Ecological Economics，2009，68（7）：2066-2077.

[8]Tian X，Chang M，Lin C，Tanikawa H.Chinas carbon footprint： A regional perspective on the effect of transitions in consumption and production patterns [J].Applied Energy 2014，123：19–28.

[9]朱勤，彭希哲，陸志明，等.人口與消費對碳排放影響的分析模型與實證[J].中國人口·資源與環(huán)境，2010，20（2）：98-102.

[10]王卉彤，王妙平.中國30省區(qū)碳排放時空格局及其影響因素的灰色關(guān)聯(lián)分析[J].中國人口·資源與環(huán)境，2011，21（7）：140-145.

[11]張馨，牛叔文，趙春升，等.中國城市化進程中的居民家庭能源消費及碳排放研究[J].中國軟科學，2011，9（11）：65-75.

[12]陳琦，鄭一新，陳云波，等.昆明市城鎮(zhèn)家庭消費碳排放特征及影響因素分析[J].環(huán)境科學導刊，2010，29（5）：14-17.

[13]董會娟，耿涌.基于投入產(chǎn)出分析的北京市居民消費碳足跡研究[J].資源科學，2012，34（3）：494-501.

[14]姚亮，王如松，劉晶茹.中國居民消費隱含的碳排放量變化的驅(qū)動因素[J].生態(tài)學報，2011，31（19）：5632-5637.

[15]劉起運，陳璋，蘇汝劼.投入產(chǎn)出分析[M].北京：中國人民大學出版社，2006.

[16]國家統(tǒng)計局能源統(tǒng)計司，國家能源局綜合司.中國能源統(tǒng)計年鑒（2008）[K].北京：中國統(tǒng)計出版社，2008.

[17]國家統(tǒng)計局.中國統(tǒng)計年鑒（2003）[K].北京：中國統(tǒng)計出版社，2003.

[18]國家統(tǒng)計局.中國統(tǒng)計年鑒（2008）[K].北京：中國統(tǒng)計出版社，2008.

[19]國家統(tǒng)計局國民經(jīng)濟核算司.中國投入產(chǎn)出表（2008）[K].北京：中國統(tǒng)計出版社，2009.

[20]國務院第二次全國經(jīng)濟普查領(lǐng)導小組辦公室.全國經(jīng)濟普查年鑒（2008）[K].北京：中國統(tǒng)計出版社，2009.

[21]國家統(tǒng)計局國民經(jīng)濟核算司.中國地區(qū)投入產(chǎn)出表（2002）[K].北京：中國統(tǒng)計出版社，2006.

[22]國家統(tǒng)計局國民經(jīng)濟核算司.中國地區(qū)投入產(chǎn)出表（2007）[K].北京：中國統(tǒng)計出版社，2011.