中国国际贸易隐含碳文献比较研究
2016-11-16李惠民冯潇雅马文林
李惠民 冯潇雅 马文林
摘要 贸易中的隐含碳流动对中国的二氧化碳排放具有重要影响。从现有的文献来看，尽管出现了大量的针对中国贸易中隐含碳的相关研究，但由于数据及方法的不同，结果之间存在较大差异，很大程度上影响了研究结果的科学性和应用价值。本文对现有的中国国际贸易隐含碳文献进行了比较研究，结果发现：不同研究得出了相对一致的结论，但在隐含碳的具体数量上差异巨大。定性来看，中国是一个隐含碳净出口国，净出口量呈现出逐年增加的趋势。定量来看，1997-2007年，中国隐含碳出口量从3.1-8.8亿t增长到17.2-30.2亿t二氧化碳；隐含碳进口量从1.0-7.0亿t增长到5.8-16.5亿t二氧化碳；隐含碳净出口量从1.8-7.3亿t增长到11.4-22.6亿t二氧化碳；隐含碳净出口量占国内总排放量的比重由5%-20%增长到17%-30%。贸易中隐含碳核算结果的不确定性主要来自三个方面：核算方法产生的不确定性、数据融合产生的不确定性以及原始数据引入的不确定性。总体来看，多区域投入产出模型的研究结果相对稳定，可重复性较高；从数据精度和数据可获得性方面考虑，40个左右的部门分类可以取得较为理想的结果；把中国划分为多个区域研究国际贸易中的隐含碳在理论上更加可靠。国家气候变化对外谈判和国内减排目标的实现都需要对碳排放进行精确管理。在未来的研究中，应重视隐含碳核算的不确定性研究，逐步提高隐含碳核算的精度，更好地服务于国家的气候变化政策。
关键词 隐含碳；国际贸易；投入产出法；不确定性
中图分类号 F206 文献标识码 A 文章编号 1002-2104（2016）05-0046-09 doi：10.3969/j.issn.1002-2104.2016.05.006
经济全球化时代，国际贸易打破了封闭的经济体，生产和消费相分离，已不再局限于一个国家的领域之内。贸易不仅仅是物与物的交换，同时也是资源与环境的交换。上世纪80年代以来，学者们围绕贸易中隐含的能源、水资源、土地等展开了大量研究，发展了能值、虚拟水、生态足迹等概念，并逐渐成为生态经济学中的重要研究内容。从现有的文献来看，最早关于隐含碳（Embodied carbon）的研究开始于1994年Wyckoff andRoop对OECD成员国贸易中隐含碳的探索。随着气候变化国际谈判的深入以及碳排放逐渐成为制约国家发展的稀缺性资源，关于贸易中隐含碳的研究在1997年之后开始大量涌现。所有的研究都表明贸易在国家、地区和全球二氧化碳排放中具有重要作用。
贸易中的隐含碳流动有多少？这是贸易隐含碳研究中的基础性问题，在过去的十多年中得到了广泛而深入的研究。研究显示，全球贸易中的隐含碳流动量近几十年来呈现出迅速增长的趋势，由1990年的43亿t增长到2004年的62亿t，2008年达到78亿t；占全球二氧化碳排放量的比重也由20%上升到26%。同时，在全球隐含碳流动中，一个明显的趋势是隐含碳由碳排放效率较低的发展中国家向排放效率较高的发达国家流动。研究估计，1990年发展中国家向发达国家的隐含碳净出口量约为4亿t，2008年增长到16亿t。日益增长的隐含碳流动被认为是近二十年来发达国家碳排放增长速度放缓、发展中国家碳排放迅速增长的重要原因。由于隐含碳导致了发展中国家碳排放的额外增长，越来越多的研究建议改变目前以国界为边界的碳排放核算体系，建立以消费为基础的核算体系。以消费为基础的核算体系有助于全球温室气体的整体性减排。2008年来，以消费为基础的核算体系开始成为国际气候谈判中的一个重要议题。考虑到隐含碳流动在全球碳排放中的重要性，IPCC第五次气候变化评估报告已将“以消费为基础的温室气体排放量”作为考察各国碳排放的一项重要指标。
作为世界上最大的贸易国之一，中国国际贸易中的隐含碳流动得到了国内外学者的广泛关注。不同的研究得出了相对一致的结论，即中国是一个隐含碳净出口国，且净出口量呈现出逐年增加的趋势；贸易对中国碳排放的迅速增长具有重要影响。研究显示，1997-2007年，中国隐含碳出口量从3.1-8.8亿t增长到17.2-30.2亿t二氧化碳；隐含碳进口量从1.0-7.0亿t增长到5.8-16.5亿t二氧化碳；隐含碳净出口量从1.8-7.3亿t增长到11.4-22.6亿t二氧化碳；隐含碳净出口量占国内总排放量的比重由5%-20%增长到17%-30%。这些研究丰富了对中国国际贸易中隐含碳的理解，但不可否认的是，由于研究结果之间存在巨大差异，并不利于决策者采纳应用。为了更好地认识中国国际贸易中的隐含碳，有必要对现有的研究进行系统回顾并做出细致比较，发现其中的异同，以更好地为政策制定者服务。
1 贸易中隐含碳核算方法概述
任何一种产品的生产，都会直接或间接地产生碳排放。为了得到某种产品，而在整个生产链中所排放的二氧化碳，称之为隐含碳。有两种方法可以用来计算隐含碳。一种是生命周期评价法（Life Cycle Assessment，LCA），通过完整的产品生产过程分析来核算具体产品的隐含碳；一种是投入产出法（Input-OutputAnalysis，IOA），以投入产出表为基础来确定各生产部门最终产品的隐含碳。LCA的优势在于微观分析，可以用于比较不同品牌的同类产品的隐含碳，是进行“碳标签”、“碳标识”等活动的方法论基础。IOA的优势在于宏观分析，可以有效地掌握隐含碳的区域流动。IOA是贸易隐含碳研究中的主流方法。
根据投入产出表模型的不同，IOA方法又可以分为单区域投入产出法和多区域投入产出法。在单区域投入产出模型中，一个国家产业部门的碳排放可以表示为：
F=fr·（I-Arr）-1·（yr+ye）
式中，r表示投入产出表中的部门分类数；fr表示各部门单位产出的碳排放；Arr表示一个r×r的直接消耗系数矩阵；yr表示国内消费量；ye表示出口量；F表示该国的碳排放总量。因此，一个国家出口贸易中的隐含碳可以表示为：
Fexport=fr·（I-Arr）-1·ye
只根据一个国家的单区域投入产出模型，无法获得进口产品的隐含碳信息。早期文献通常采用典型进口国家替代的方法来估算进口贸易中的隐含碳，即采用一个典型进口国家的投入产出模型，核算出每一类商品的隐含碳强度，与进口商品的数量相乘得出隐含碳进口量。单区域投入产出模型数据量相对较小，但在理论上仍具有较多缺陷，主要体现在进口品的处理上。一般来说，进口产品在国内的流动可以分为三类：第一类是中间品进口，如能源、矿产等原材料，这些中间品将投入到国内生产过程；第二类是消费品进口，如电视、手机等，这些产品将直接用于消费；第三类是转口贸易，这类产品进口后直接又用于出口。传统的投入产出模型没有记录进口产品的去向，而是把进口产品与国内产品做了同质化处理，因此也称为竞争性投入产出模型。为了解决进口产品的去向问题，一些学者开始采用非竞争性投入产出模型来研究贸易中的隐含碳。非竞争性投入产出模型在表式上对进口产品做了单独处理，较好地描述了进口产品的去处。然而，无论是哪种类型的单区域投入产出模型，都没有解决进口产品的来源问题，因而在进口产品的隐含碳核算时，必须借助于其他国家的投入产出模型。为了更准确地核算进口贸易中的隐含碳，多区域投入产出模型开始被广泛采用。与单区域投入产出模型相比，多区域投入产出模型的结构更为复杂，但记录的信息也更为全面。图1显示了不同类型投入产出模型的表式结构。
在多区域投入产出模型中，假设区域数为m，每个区域包括的部门数是n，则直接消耗系数为一个m×n次矩阵。R区域i部门的总产出可以表示如下：
其中，xRi为R区域i部门的总产出，aRSij为S地区j部门生产单位产品时对R地区i部门产品的直接消耗系数，xsj表示s地区j部门的总产出，yRRi为R地区i部门的区域内需求，YRSi为R地区i部门对S区域的出口量。应用列昂惕夫变换，结合单位产出的碳排放矩阵，可以得出完全排放系数矩阵，表示如下：
式中，f1×mn为单位产出碳排放矩阵，Amn×mn为多区域投入产出模型中的直接消耗系数矩阵。由此，可以计算出R区域出口到S区域的隐含碳：
R区域出口到S区域的隐含碳也可以看做是S区域从R区域进口的隐含碳。多区域投入产出模型记录了区域间各部门的经济联系，可以计算出任意两个区域间贸易中的隐含碳。理论上来说，多区域投入产出模型比单区域投入产出模型更为完备。然而，多区域投入产出模型在构建过程中往往以损失部门分类数为代价来进行数据同化，因此在隐含碳研究中，多区域投入产出模型并不一定会得出更好的研究结果。
2 中国国际贸易中隐含碳核算结果比较
2.1 出口贸易中的隐含碳
中国的投入产出表每五年更新一次，最早的一次是1987年，最近的一次是2007年；中间年份发布一次延长表，最近的一次是2010年。与投入产出表发布年份相对应，中国隐含碳研究的结果主要集中在1987-2010年。图2对中国出口贸易中的隐含碳文献进行了比较。可以看出，1987-2010年，中国出口贸易中的隐含碳呈现出快速增长的趋势，与中国出口额的快速增长相适应。从各个研究的平均值来看，1987年隐含碳出口量约为230 MtCO2，2010年已经高达3312 MtCO2，增长了13.4倍。不同的研究结果显示了基本一致的增长趋势，但在具体的隐含碳出口量上具有较大差异。2002年、2005年、2007年是目前研究中最为集中的年份。从2002年结果来看，Ren等的测算结果高达1500 MtCO2，而邱强等的测算结果仅为138.5 MtCO2，二者相差1361.5MtCO2，高值结果是低值结果的10.8倍。2007年结果显示，隐含碳出口量测算的最高值为3420 MtCO2，最低值为300 MtCO2，二者相差3120 MtCO2，高值结果是低值结果的10.4倍。
2.2 进口贸易中的隐含碳
图3对中国进口贸易中的隐含碳文献进行了比较。总体上来看，尽管各个研究均显示了中国进口贸易中的隐含碳呈现出增长趋势，但不同研究之间的差异非常大。2002年，文献的最小值为55.4 MtCO2，最大值为1170 MtCO2，最大值是最小值的21.1倍。2007年，文献的最小值为76.5 MtCO，最大值为2880 MtCO2，最大值是最小值的37.6倍。与出口贸易中的隐含碳相比，进口隐含碳的不确定性更大。
2.3 贸易中的隐含碳净出口
图4对中国国际贸易中的隐含碳净出口量进行了比较。除少数文献外，大部分研究均显示了中国是一个隐含碳净出口国。中国进出口贸易中隐含碳的文献主要集中在1997-2007年，这期间，中国贸易中的隐含碳净出口量呈现出逐年增长的趋势，从128.1 MtCO2（范围-120-361 MtCO2）增长到991.4 MtCO2（范围143-2921 MtCO2），增长了6.7倍。不同研究结果之间具有明显差异，Ren等的结果显著偏高且波动较大，Weber等的结果则显著偏低。2002年，Ren等的结果显示中国的隐含碳净出口量为1160 MtCO2，而Weber等的结果则显示中国是一个隐含碳净进口国，净进口量为410MtCO2。2007年，不同研究结果均显示中国是一个隐含碳净出口国，但数值之间的差异性仍然巨大，Chen和Cben的研究结果仅为143 MtCO2，而Ren等的结果则高达2921 MtCO2，第二高的结果也高达1137MtCO2。
3 贸易中隐含碳核算结果的不确定性分析
贸易中的隐含碳核算以投入产出模型为基础，需要使用不同区域的投入产出表，以及各部门的能源消耗和碳排放数据；核算过程中需要对部门进行重新分类，从而达到投入产出与能源统计中部门分类的统一；在非投入产出统计年份，还需要进行一系列的假设。贸易中隐含碳核算涉及的数据量巨大，不同的数据处理方式都会引入一定的不确定性。总体来看，贸易中隐含碳核算结果的不确定性主要来自三个方面：核算方法产生的不确定性、数据融合产生的不确定性以及原始数据引入的不确定性。
3.1 核算方法产生的不确定性
单区域投入产出法和多区域投入产出法是隐含碳核算的基本方法。近年来，贸易中隐含碳研究已经由早期的单区域投入产出法逐步过渡到多区域投入产出法。多区域投入产出法对区域间经济联系的描述更为准确，一些研究指出，多区域投入产出法是贸易隐含碳研究中更为合适的研究方法。然而，Weber认为，多区域投入产出法由于在部门分类、汇率以及对投入产出表中其他国家的假设方面存在较大的不确定性，研究结果在理论上依然存在缺陷。方修琦等的分析结果则表明，由于单区域投入产出法对进口中的隐含碳做出了不同程度的替代假设，单区域和多区域方法在中国贸易隐含碳进出口结果上的差异并不显著。本文将现有文献根据研究方法的不同分为两大类（表1），并比较了二者的差异。结果发现，采用多区域投入产出法的文献研究结果更加稳定，而采用单区域投入产出法的文献研究结果差异性更高（图2-4）。
采用单区域投入产出法核算进口贸易中的隐含碳，由于不同研究对进口贸易品隐含碳排放强度采用的处理方式不同，导致结果之间的差异性巨大。早期的文献通常采用进口产品与国内产品同质性假设，即相同类型产品的隐含碳排放强度相同。采用同质性假设可以较好地分析贸易对我国碳排放的影响，判断我国通过进口贸易所避免的碳排放，但并不能准确展示进口产品的隐含碳流动。事实上，由于中国进口的产品大部分来自发达国家，其排放强度通常低于我国，采用同质化假设会显著高估我国进口贸易中的隐含碳。进口贸易的另一种简易化方法是典型进口国家替代法，即假设进口品全部来自于某个国家。如Yan和Yan用美国的碳排放强度替代进口品的排放强度，齐晔等用日本的碳排放强度替代进口品的排放强度。替代法的缺陷在于其假设过于简单，各国之间尤其是发达国家与发展中国家之间存在着极大的技术差异，单纯地假定进口品全部来自发达国家，一定程度上会高估进口贸易中的隐含碳。对进口贸易处理的第三种方法是根据进口国家的平均碳排放强度对进口品的完全碳排放系数进行修正，结合不同国家的进口品数量来核算进口贸易中的隐含碳。文献[14]、[23]、[28]、[39]等的研究均采取了这种研究方法。这种处理方法的缺陷在于不同国家的不同产品并不具有相同的技术差异，采用平均碳排放强度修正在方法论上仍具有较大的不确定性。对进口贸易处理的第四种方法接近于多区域投入产出法，即采用各进口国家的投入产出数据来分别核算进口国家各类产品的完全排放系数，这类研究如Li和Qi、Peters等等。这种研究方法的缺陷在于各国的投入产出表部门分类与我国的投入产出部门分类不一致，一些人为的部门分类引入了不确定性。相比于单区域投入产出法，多区域投入产出法所用到的数据更为一致。尽管多区域投入产出表在构建过程中具有不确定性，但由于不同研究采用的多区域投入产出表基本一致，因而不同研究的核算结果基本稳定。
隐含碳核算需要对进口产品的使用进行区分，区分其作为最终产品消费还是作为中间产品投入生产，如何区分进口品的使用是不确定性的重要来源。对进口品处理的一种简易方法是根据各部门国产产品与进口产品的比例建立国产化系数矩阵，如Pan等、陈迎等等研究。采用国产化系数可以部分地解决进口品使用问题，但由于使用了“部门内进口比例一致”的假设，在理论上仍然存在缺陷。区分进口品的较好做法是采用非竞争性投入产出模型。非竞争性投入产出模型将进口区分为投资品、消费品、中间品和加工贸易品，可以从数据上解决进口品使用环节中出现的一些问题。对竞争型投出产出法和非竞争型投入产出法的量化比较显示，使用竞争型投入产出法计算的隐含碳出口量较使用非竞争型投出产出法要高出25-45%。然而，非竞争性投入产出模型编制工作并不容易，我国公开发布的非竞争性投入产出表非常有限，很大程度上影响了其在贸易隐含碳研究中的应用。
加工贸易在中国进出口贸易中占到三分之一左右，对加工贸易的处理会在很大程度上影响隐含碳测算结果。研究发现，对加工贸易和一般贸易加以区分，中国2002年出口中的隐含碳排放将降低40%左右，2005年出口贸易中的隐含碳排放将降低28.8%。在非竞争型投入产出法的基础上对一般贸易和加工贸易加以区分，Su等的研究结果显示，1997年中国出口贸易中的隐含碳排放比区分之前降低32%左右。在中国贸易隐含碳研究中，需要对加工贸易予以特别重视。
3.2 数据融合产生的不确定性
贸易隐含碳核算需要使用投入产出数据、各部门的能源消费和碳排放数据以及进出口数据。然而不同的数据源之间部门分类并不一致，在应用投入产出模型计算贸易隐含碳时往往需要对部门进行再分类，以达到部门之间的较好匹配。中国2002年投入产出表分为122个部门，2007年分为135个部门，2010年延长表分为42个部门。在中国的终端能源消费统计中，工业部门分为39个；投入产出部门分类与能源消费部门分类完全一致的不到加个。贸易统计数据则更为复杂，1992年以来我国海关采用HS编码体系来对进出口商品进行编码、分类和统计。HS码共有22大类98章，每章包括几十甚至上百种商品类型，贸易数据并不能很好地匹配到投入产出模型中去。不同研究在部门分类上的不一致是隐含碳计算结果差异较大的重要原因。Guo等的研究发现，部门分类对隐含碳核算结果具有较大影响，划分为6个部门时的隐含碳出口量高于划分为28个部门的隐含碳出口量。有观点认为为了不漏掉一些重要的部门并取得较好的分析结果，100-150个部门分类是非常有必要的。在经验研究的基础上，Su等认为大约40个左右的部门分类可以取得较为理想的结果，因为更多的部门分类对结果的影响不大。事实上，在中国隐含碳核算实践中，40个左右的部门分类已经接近可获得数据的上限。
研究中国进出口贸易中隐含碳问题有两种思路，一种是把中国作为一个整体来研究，这是大多数研究所采用的研究方法；另一种是将中国划分为几个区域来研究，近年来越来越多的，以中国省际问隐含碳流动为主题的文献大多采用此类方法。空间融合对隐含碳测算结果具有较大影响。Su和Ang对中国1997年出口贸易中的隐含碳进行了分析，结果显示，当把中国作为一个整体时，中国出口贸易中的隐含碳为7.2亿t二氧化碳；把中国分为三个区域考虑，出口贸易中的隐含碳为5.5亿t；进一步把中国分为八大区域，出口贸易中的隐含碳为5.4亿t。Guan等的研究结果显示，把中国分为30个省区，并考虑加工贸易时，2007年出口隐含碳大约是16.3亿t，低于把中国作为一个整体时的隐含碳出口量（17.8亿t）。也就是说，空间分辨率的提高会减少隐含碳出口的数值。
3.3 原始数据引入的不确定性
原始数据也是导致不同研究结果产生差异的重要原因，这些原始数据包括投入产出数据、贸易数据和碳排放。从现有的文献来看，投入产出和贸易数据来源包括中国统计局、GTAP（全球贸易分析模型）数据库、OECD投入产出数据库、联合国贸易统计数据库等；宏观碳排放数据来源于EIA、IEA、CDIAC、WRI、各国的温室气体排放清单等数据库；部门碳排放数据则根据IPCC提供的排放因子，以及各类文献中提供的排放因子来计算。这些数据尽管都有明确的数据生产流程，但由于部门分类以及参数的不同，数据之间仍存在较大差异。以碳排放数据为例，2012年IEA发布的中国能源相关的碳排放量为82.0亿t，EIA的数据为81.0亿t，CDIAC的数据为85.2亿t，WRI的数据则为86.5亿t。由于中国没有公布官方的温室气体排放数据，以及各类能源的排放因子，许多研究采用IPCC缺省因子来核算各部门的碳排放。最近的一些研究表明，中国的煤炭排放因子比IPCC默认的煤炭排放因子高估了40%。由于碳排放因子与隐含碳进出口量之间存在直接的线性关系，需要在不确定性分析中予以重点考虑。
4 结论与研究展望
贸易中的隐含碳研究已成为气候变化领域的热点问题。大量的针对中国贸易中隐含碳的相关研究得出了相对一致的结论，即中国是一个隐含碳净出口国，且净出口量呈现出逐年增加的趋势；贸易对中国碳排放的迅速增长具有重要影响。但不可忽视的是，由于研究方法和数据的不同，研究结果之间存在较大差异，很大程度上影响了研究结果的科学性和政策参考价值。研究显示，1997-2007-年，中国隐含碳出口量从3.1-8.8亿t增长到17.2-30.2亿t二氧化碳；隐含碳进口量从1.0-7.0亿t增长到5.8-16.5亿t二氧化碳；隐含碳净出口量从1.8-7.3亿t增长到11.4-22.6亿t二氧化碳；隐含碳净出口量占国内总排放量的比重由5%-20%增长到17%-30%。
本文将贸易中隐含碳核算结果的不确定性归结为三个方面：核算方法产生的不确定性、数据融合产生的不确定性以及原始数据引入的不确定性。通过理论及文献对比分析，本文得出如下结论：①多区域投入产出模型提供的数据量更为丰富，在隐含碳核算过程中可以较好地处理进口品的来源和去向，不同文献的研究结果相对稳定，可重复性较高。单区域投入产出模型在隐含碳核算过程中需要对进口品的来源和去向进行一系列假设，因而不同文献的研究结果差异性更高。②部门分类和空间融合对隐含碳核算具有重要影响。从数据精度和数据可获得性方面考虑，40个左右的部门分类可以取得较为理想的结果。把中国划分为几个区域并考虑区域内的隐含碳流动，得出的隐含碳出口量会小于把中国作为一个整体时的数值。由于考虑了区域间投入产出的差异，把中国划分为多区域的研究结果在理论上更加可靠。③投入产出数据、贸易数据和碳排放等原始数据是导致不同研究结果产生差异的重要原因。
贸易中的隐含碳对中国的温室气体排放具有重要影响。中国已经提出了2020年单位国内生产总值二氧化碳排放比2005年下降40%-45%的减排目标。2014年年底发布的《中美应对气候变化公报》中，中国又提出了“2030年左右达到碳排放峰值并尽早实现”的温室气体控制目标。实现这些目标需要对碳排放进行精确管理。中国进出口贸易中的隐含碳有多少？这一问题在大量的研究文献中看似得到了回答，但并不能满足国家气候变化对外谈判和对内管理的精确需要。在未来的研究中，应更加重视隐含碳核算的不确定性研究，逐步提高隐含碳核算的精度，更好地服务于国家的气候变化政策。
（编辑：刘照胜）
