中国省域二氧化碳减排目标与成本分担研究

曹庆仁，刘书玲，郑 卫

(1.中国矿业大学 管理学院，江苏 徐州 221116；2.江苏能源经济管理研究基地，江苏 徐州 221116)

一、引言

为了应对全球气候变化，中国政府公开承诺，力争到2020年中国单位GDP的二氧化碳排放量比2005年下降40%～45%。为了实现上述目标，必须测算中国总的二氧化碳减排量并将它分解到各个省域。但是，由于中国各省域的经济发展水平、能源消费结构、人口规模等存在较大差异，在进行二氧化碳减排目标分解时必须综合考虑各种因素，制定出公平合理的二氧化碳减排成本分担方案，只有这样才能确保中国政府提出的二氧化碳减排目标得以实现。

公平一直是国家之间分担二氧化碳减排责任所遵循的基本原则。De Villemeur和Leroux在公平原则指导下，测算了不同方案的全球变暖成本，并以此确定了各经济体需要分担的责任[1]。然而，Steenberghe在测算各部门分担减排量并由此确定欧盟各成员国的碳减排任务时发现，只考虑公平性所获得的分担方案，对所有国家并非都是合理的[2]。就是因为这样，早期研究提出的碳减排分担方案，由于缺乏合理性，导致实施的可接受性较差。

近年来，学者们普遍遵循公平与效率相结合原则，通过选取一定的分配标准对碳减排任务进行分解。Phylipsen等将人均GDP、人均二氧化碳排放量、GDP作为分配标准，通过对这些因素赋予相应的权重，构建了碳排放目标分配模型[3]。Baer等指出，应该将人均GDP与人均累计二氧化碳排放量作为分担标准，他们利用这两个指标的乘积构建了相应的二氧化碳减排分配模型[4]22-37。中国对二氧化碳减排目标分解问题的研究起步较晚。孙根年选取人均GDP和二氧化碳强度作为分配指标，构建了各省域二氧化碳排放环境学习曲线，对二氧化碳排放总目标进行了分解[5]。王金南等在公平和效率原则基础上提出了可行性原则，构造了基于GIS平台的中国区域二氧化碳分解CRBDM模型，对中国二氧化碳减排目标进行了分配[6]。Yi等在对二氧化碳减排目标进行分配时还考虑了可持续发展因素，建立综合指标，构建了强度分配模型[7]。

虽然，实施碳减排主要依靠科技进步和结构优化等，但是强制碳减排却要付出较大的经济代价，即承担额外的减排成本。只有将碳减排目标与碳减排成本有机地联系在一起，才能制定出具有较强可执行性的碳减排方案。

近年来，国内外学者从行业、区域、国家等多个层面对二氧化碳减排成本进行了测算分析。Criqui等利用POLES模型得到各国的边际减排成本曲线，并与其他模型生成的曲线进行了比较分析[8]。Elzen等通过建立FAIR模型对三种不同碳减排方案的减排成本进行测算和对比研究，并分析了不同碳减排方案的公平性问题[9]。高鹏飞等对2010—2050年中国的二氧化碳边际成本进行研究发现，在相同二氧化碳减排量的情况下，越早实施二氧化碳减排约束，二氧化碳边际减排成本越高[10]。韩一杰和刘秀丽在此基础上，基于不同的情景假设，测算了中国二氧化碳的增量成本[11]。

综上所述，目前的二氧化碳减排目标任务分解研究，在体现公平原则的前提下更加看重效率因素，考虑的主要是各减排主体的二氧化碳排放量及其相关因素。然而，目前的二氧化碳减排成本测算研究还主要针对国家层面，针对中国省域二氧化碳减排成本进行测算研究的文献相对较少，并且能够将中国省域碳减排目标与碳减排成本分担有机结合在一起的文献则更少。本文基于中国各省域在碳排放量和碳消费量上的差异性，以各省域历史二氧化碳排放量为依据，对全国二氧化碳减排总目标进行目标任务分解，同时以各省域历史二氧化碳消费量为依据，对全国二氧化碳减排总成本进行成本分担，再通过计算各省域的减排目标分担成本和实际减排成本，获得各省域在二氧化碳减排工作上的补偿成本，以期获得一个更加公平合理的中国省域二氧化碳减排目标与成本分担方案。

二、模型与算法(一)二氧化碳减排总量的测算

目标年的二氧化碳减排总量参考了李陶等的研究成果，计算公式如下[12]：

(1)

目标年的国内生产总值预测值、二氧化碳排放强度预测值可以根据一定时期内的实际数据与预设的变化速度确定。目标年的二氧化碳强度标准参照值就是政府提出的二氧化碳强度目标值，本文根据中国2005年的二氧化碳强度，取下降45%这个上限值计算获得。

(二)省域二氧化碳减排目标量的测算

化石能源消耗是二氧化碳排放的最主要来源。因此，二氧化碳减排目标任务分解最好能够依据化石能源消耗情况来确定。本文依据一定历史时期内的二氧化碳排放量来分配各省域的二氧化碳排放目标任务。各省域二氧化碳排放量的测算方法如下：根据能源统计年鉴中分行业终端能源消费数据，将其中能源加工转换过程中的损失量归为工业部门，得到各省域分行业化石能源实物消耗数据；将分行业中各类化石能源消费量乘以相应的二氧化碳排放系数，加总后得到省域的二氧化碳排放总量[13]。各省域二氧化碳排放量的计算公式如下：

Ck=ΣiΣjqij×αj×βj×θ

(2)

其中，Ck为第k个省域二氧化碳排放总量，qij表示第k个省域第i部门所消耗的第j种化石能源量，αj为第j种化石能源的标准煤折算系数，βj为第j种能源的的碳排放系数，θ为碳转化为二氧化碳的折算系数。

根据各省域一定历史时期的二氧化碳排放总量，可以计算其在全国二氧化碳排放总量中的占比，并以此作为其承担二氧化碳减排目标任务的依据。

因此，各省域二氧化碳减排目标量的计算公式如下：

(3)

(三)二氧化碳减排总成本的测算

全国的二氧化碳减排总成本可以根据全国的二氧化碳减排总量，以及二氧化碳减排的平均成本来计算，计算公式如下：

M=Cy×Z

(4)

其中，M为全国二氧化碳减排总成本，Z为二氧化碳减排的平均成本。

(四)省域二氧化碳减排分担成本的测算

生产的最终目的是为居民提供各种各样的消费产品和服务。本文遵循谁消费、谁承担责任的原则，依据各省域居民和政府一定历史时期内的二氧化碳消费量来分担全国二氧化碳减排总成本。具体的测算方法如下：首先根据投入产出数据和各行业化石能源消费数据测算各行业最终消费产品和服务的全生产周期碳排放量，即各行业最终消费产品和服务的隐含碳排放强度；再将它与各省域居民和政府的最终消费产品和服务量相乘，得到各省域的二氧化碳消费量；最后再根据各省域二氧化碳消费量在全国二氧化碳消费总量中的占比进行二氧化碳减排总成本的分担。

为了获得各行业最终消费产品和服务的全生产周期碳排放量，需要将各行业所有生产环节的二氧化碳排放量按照一定的生产消费关系“归责”到可供最终消费的产品和服务上。由于资本形成仍然属于生产性消费，不属于居民和政府的最终消费，因此各行业的二氧化碳排放量就不应该“归责”到资本形成上。另外，资本形成在最终使用中的占比高达38.39%，为了更加准确地测算居民和政府消费中的碳排放量，有必要对资本形成中的碳排放进行二次“归责”[14]。为了便于计算，本文假定计算期内不存在扩大再生产，即资本形成全部用作与当期相同的生产活动，拥有与当期相同的生产消费关系。根据投入产出模型，不难得到如下关系式：

AX+Y+BX=X

(5)

其中，X为各行业的产出矩阵，Y为各行业的最终消费矩阵(包括出口)，A为中间投入产出系数矩阵，B为资本形成系数矩阵，B=diag(zi/xi)n×n，zi为第i行业的资本形成量，xi为第i行业的总产出量。

由此，可以得到各行业最终消费产品和服务的全生产周期二氧化碳排放矩阵：

P=E(I-A-B)-1Y

(6)

其中，P为各行业最终消费产品和服务的全生产周期二氧化碳排放矩阵，E为各行业的二氧化碳排放矩阵。B=diag(ei)n×n，ei为第i行业总生产量的二氧化碳排放强度(行业二氧化碳排放量除以总生产量)。进口产品和服务的生产活动发生在本国之外，其二氧化碳排放量需要根据进口国当地的排放情况进行测算。因为各行业的总生产量数据包含进口数据，所以在计算总生产量的二氧化碳排放强度时应该将进口产品和服务的二氧化碳排放量也计算在内。

由此可得，全国第i行业最终消费产品和服务的二氧化碳消费强度为：

Qi=pi/yi

(7)

则各省域的二氧化碳消费量为：

(8)

据此可以计算其在全国二氧化碳消费总量中的占比，并获得其二氧化碳减排的分担成本。计算公式如下：

(9)

(五)省域二氧化碳减排补偿成本的测算

各省域完成其二氧化碳减排目标需要支出的减排成本需要根据其二氧化碳排放总量在全国二氧化碳排放总量中的占比作为计算依据。根据式(2)的计算结果，第k省域完成自身二氧化碳减排目标需要支出的减排成本为：

(10)

由此可得，各省域二氧化碳减排的补偿成本，计算公式如下：

(11)

三、数据来源与处理

各年GDP数据来自《中国统计年鉴》，能源消耗数据来自《中国能源统计年鉴》，二氧化碳排放系数数据来自《IPCC2006国家温室气体清单排放指南》。由于中国投入产出数据并非逐年编制，本文选取了2002、2007、2012年中国及各省域的投入产出数据(均来自中国国家统计局网站)，并参照化石能源消耗数据中的行业分类进行合并调整，最终得到6个行业的价值量投入产出数据，具体包括农业、工业、建筑业、交通运输邮政业、批发零售及住宿餐饮业、和其它服务业。

由于无法获得进口国相关行业的二氧化碳排放数据，很难精确地测算出各行业进口产品和服务的二氧化碳排放量。为此，我们使用进口国产品和服务的二氧化碳排放强度替代各行业的二氧化碳排放强度，根据各部门的进口量来近似地测算其二氧化碳排放量。具体地，选取中国50个最主要进口国，其产品和服务的进口量占到了中国全年总进口量的95%以上。根据这些国家的进口量及其所生产产品和服务的二氧化碳排放强度，得到这些国家产品和服务二氧化碳排放强度的加权平均值，据此分别计算得到各部门进口产品和服务的二氧化碳排放量。其中，2012年、2007年、2002年进口国家产品和服务二氧化碳排放强度的加权平均值分别为0.19吨/万元、0.64吨/万元、0.95吨/万元。出口属于国外居民和政府的最终消费支出，并没有计算在各省域的最终消费数据之中。

四、数据计算与分析(一)省域二氧化碳减排的目标量

根据2002—2017年中国GDP的变化情况，可知近年来中国的GDP增长速度有下降趋势，2015—2017年中国GDP年增长率均低于7.0%。为了体现数据的稳健性和合理性，下面将2018—2020年中国GDP的年均增长率设定为6.0%、6.5%、7.0%这三种不同情况，分别对应着中国GDP增长速度较慢、一般和较快三种情况。据此预测出2020年中国GDP分别为54.01万亿、54.78万亿和55.55万亿(2002年不变价)。

利用IPCC方法计算获得2005年中国年二氧化碳排放量为64.19亿吨，再根据2005年GDP数据计算得到2005年中国二氧化碳排放强度为3.91吨/万元，选取比2005年下降45%为二氧化碳减排的目标值，则2020年中国二氧化碳排放强度的标准参照值为2.15吨/万元。同时根据2002—2016年中国二氧化碳排放强度的实际值，通过构建一元线性回归模型，预测出2020年中国二氧化碳排放强度为2.81吨/万元。再利用式(1)，计算得到2020年中国二氧化碳减排总量为35.70亿吨、36.21亿吨和36.72.亿吨。

利用式(2)计算出各省域2002、2007、2012年二氧化碳排放量，并以各省域这三年二氧化碳排放量的平均值占全国二氧化碳排放量平均值的比例，作为各省域二氧化碳减排目标量的计算依据。利用式(3)计算得到中国30个省域2020年的二氧化碳减排量，具体数据参见表1。

在中国GDP年均增长率为6.5%的情况下，由上文分析可知，二氧化碳排放量较大的省域应该承担较大的二氧化碳减排目标量，反之亦然。计算结果显示，山东的二氧化碳排放量在全国的占比高达9.38%，应该承担的减排责任最大，计算获得其2020年的二氧化碳减排目标量应为3.39亿吨。其它依次为山西、河北、江苏、辽宁、河南等省域。这些省域大多位于中国中东部地区，煤矿资源相对丰富，直接消耗的化石能源比较多，因而二氧化碳的排放量较大。二氧化碳排放最少的是青海，其二氧化碳减排占比仅为0.39%，应该承担的二氧化碳减排目标量为0.14亿吨。海南、北京、宁夏、江西等省域的二氧化碳减排目标量也较少，这些省域大多位于中国西北、西南地区，工业化水平相对较低，消耗的化石能源及排放的二氧化碳较少，因此应该承担的二氧化碳减排目标量也较少。

在中国GDP年均增长率为6.0%情况下，各省域应当承担的二氧化碳减排比例不变，但各省域减排目标量都相对减少，其中山东、山西、河北2020年二氧化碳减排目标量，对于GDP年均增长率为6.5%的情况下，碳减排目标量分别减少了475.63万吨、365.99万吨和382.23万吨，而青海仅降低了19.80万吨。

在中国GDP年均增长率为7%情况下，各省域应当承担的二氧化碳减排比例不变，但各省域减排目标量都相对增加，其中山东、山西、河北2020年二氧化碳减排目标量，对于GDP年均增长率为6.5%的情况下，碳减排目标量分别增加478.91万吨、368.51万吨和384.86万吨，而青海增加了19.93万吨。

(二)省域二氧化碳减排的分担成本

许多文献研究了二氧化碳减排成本的测算问题，本文采用李陶的测算方法对2020年中国二氧化碳减排成本进行了测算，计算得到其二氧化碳减排的平均成本为67.83元/吨[12]。由以上计算可知，2020年中国二氧化碳减排总量为36.21亿吨，利用式(4)可以计算出2020年中国二氧化碳减排总成本为2 456.10亿元。

利用中国的投入产出数据、各行业的化石能源消耗数据、各省域的投入产出数据等，参照式(6)、(7)和(8)，可以计算出2002、2007、2012年各省域的二氧化碳消费量。再以各省域上述三年的平均值占全国二氧化碳消费总量平均值的比例(括号内)作为各省域二氧化碳减排成本分担的依据，利用式(9)计算出2020年中国30个省域二氧化碳减排分担成本，相关数据参见表1。

由上文分析可知，二氧化碳消费量较大的省域应该承担较多的二氧化碳减排成本，反之亦然。计算结果显示，广东的二氧化碳消费量在全国的占比高达11.10%，应该承担的二氧化碳减排成本为272.63亿元。其它依次为山东、江苏、河南、浙江等省域。这些省域的人口都比较多，消费了大量的最终产品和服务，导致其二氧化碳消费量比较大。虽然上海、北京的人口比较少，但由于其经济比较发达，消费水平较高，导致其二氧化碳消费量也相对较大，因此应该分担较多的二氧化碳减排成本。宁夏、青海、海南的二氧化碳消费量相对较少，因此它们应该分担的二氧化碳减排成本也较小。同样地，甘肃、新疆、贵州等省域应该分担的二氧化碳减排成本也较少。

在中国GDP年均增长率为6.0%情况下，各省域分担的二氧化碳减排成本比例不变，但各省域分担的成本都相对减少。其中，广东、山东、江苏等的分担成本最高，相比于GDP年均增长率为6.5%的情况，分担成本分别减少了3.83亿元、2.99亿元和2.87亿元。宁夏、青海、海南的分担成本最少，分担成本分别减少了0.12亿元、0.11亿元和0.15亿元。在中国GDP年均增长率为7%情况下，各省域分担的二氧化碳减排成本比例不变，但各省域分担的减排成本都相对增加，增加幅度与6%情况下的减小幅度值大致相同。

(三)省域二氧化碳减排的补偿成本

根据式(10)可以计算出完成2020年中国二氧化碳减排目标任务，各省域各自需要支出的减排成本，根据式(11)可以计算出各省域应该得到的补偿成本，相关计算结果参见表1。

表1 省域二氧化碳减排目标与成本表

注：括号内的数值为其在全国数据中所占的百分比。

由表中数据可以看出，广东的补偿成本远高于其它省域，说明广东在完成自身二氧化碳减排目标任务并支付相应减排成本的同时，还需要向其它省域支付146.14亿元的额外费用，用于补偿其它省域因为承担过多二氧化碳减排任务而支出的成本。其它补偿成本较大的省域依次为北京、江苏、浙江、上海等，这些省域都需要向其它省域额外支付一定量的费用，作为它们从事二氧化碳减排工作的成本补偿。

从中可以看出，补偿成本较大的主要是一些位于中国东部沿海地区的经济较发达省域，这些省域的高耗能产业一般较少，直接排放的二氧化碳量不是很大，但是由于经济发达，消费水平较高，居民和政府消费的最终产品和服务较多，致使其消费的二氧化碳量却较大。相比较而言，这些省域是能源环境的受益者，理应在完成自身减排目标任务的同时，额外承担一定量的减排成本。

山西是补偿成本最低的省域，其完成自身二氧化碳减排目标任务需要支出减排成本177.08亿元，而其应该分担的二氧化碳减排成本只有54.03亿元，因此共需要得到其它省域123.05亿元的二氧化碳减排成本补偿。其它需要接受较多成本补偿的省域还有内蒙古、河北、辽宁、新疆等。这类省域大多位于我国西北、东北等经济欠发达地区，拥有较多的高耗能产业，直接排放的二氧化碳相对较多，但是因为消费水平相对较低，居民和政府消费的产品和服务较少，致使其二氧化碳消费量的占比远低于其二氧化碳排放量的占比。相比较而言，这些省域属于能源环境的受损者，理应得到一些额外的减排成本补偿。

在中国GDP年均增长率为6.0%情况下，各省域补偿成本都相对减少，其中广东、北京、江苏等省域的补偿成本最高，相比于中国GDP年均增长率为6.5%的情况，补偿成本分别减少了2.05亿元、0.84亿元和0.67亿元。山西的补偿成本最低，应该获得的补偿成本减少了1.73亿元。在中国GDP年均增长率为7%情况下，各省域补偿成本都相对增加，增加量与6%情况下的减小量大致相同。

五、结论与讨论

本文利用投入产出数据、能源消耗数据等，测算了中国30个省域的二氧化碳排放量和消费量，在预测的基础上利用各省域的二氧化碳排放量占比对2020年中国二氧化碳减排总目标进行了分解，利用各省域的二氧化碳消费量占比对2020年中国二氧化碳减排总成本进行了分担，最终得到了各省域二氧化碳减排的补偿成本。结果显示：第一，山东、山西、河北等省域，因为直接消耗化石能源而排放的二氧化碳较多，应该承担较多的二氧化碳减排目标任务；第二，广东、山东、江苏等省域，因为消耗最终产品和服务而消费的二氧化碳较多，应该分担较多的二氧化碳减排成本；第三，综合考虑各省域的二氧化碳减排目标和应该分担的减排成本，广东、北京、江苏等二氧化碳消费量比较多的经济比较发达省域，应该向山西、内蒙古、河北等二氧化碳减排任务比较重的经济欠发达省域，进行二氧化碳减排成本的补偿。

上述结论既较好地体现了二氧化碳减排工作上的公平性，如二氧化碳排放多的省域多承担减排任务，而二氧化碳消费多的省域多承担减排成本，又具有很好的可执行性，如二氧化碳消费水平高的较富裕省域多出钱，减排任务重的欠富裕省域多出力。两方面的有机结合是促使中国二氧化碳减排目标顺利的有力保障。

据此提出以下政策建议：第一，中央政府在制定二氧化碳减排政策和方案时应该充分考虑各省域在二氧化碳排放量和二氧化碳消费量方面的差异性，应该根据各省域的二氧化碳排放情况分配其减排目标任务，根据各省域的二氧化碳消费情况分担其减排成本。第二，各省域政府应该制定适合自身特点的二氧化碳减排方案，二氧化碳排放量多的省域应该努力加快能源消费结构和产业结构调整步伐，促使二氧化碳排放量下降；而二氧化碳消费量多的省域应该努力改善自身的产品消费结构，促使二氧化碳消费量下降。第三，为了保证中国二氧化碳减排目标的顺利实现，中央政府应该设立专业部门，统一负责全国各省域二氧化碳减排工作的管理、协调与激励，特别是做好各省域二氧化碳减排成本的测算、补偿成本的收缴和分配等工作，促进中国各省域二氧化碳减排工作的平衡有序开展。