碳中和视域下黄河流域碳生态补偿研究

马明娟 李强 周文瑞

摘 要：碳生態补偿是协调区域生态环境保护、促进经济发展与实现碳中和的有效手段。为构建黄河流域多样化生态补偿机制、促进流域低碳转型、实现碳中和目标，以黄河流域9个省（区）为研究区域，将碳中和目标与生态补偿机制相结合，构建碳生态补偿理论模型，基于碳排放量与碳汇的测算，厘清碳补偿的主客体，并辅以算例探究了2007—2017年黄河流域碳生态补偿的时空演化特征。结果表明：受经济社会发展水平、资源禀赋、碳资源使用效率、支付意愿与能力等的影响，9个省（区）碳补偿额度区域异质性较大;除宁夏之外，黄河上中游的青海、四川、甘肃、内蒙古等省份的减排固碳贡献度较大，为碳受偿地区，中下游的陕西、山西、河南、山东等省份为碳支付地区，并且山西和山东的碳赤字显著高于其他省份，生态环境的改善具有一定的滞后性，亟须转变经济发展模式来提升区域碳排放与资源禀赋特征的匹配度。根据研究结果，凝练出黄河流域低碳转型与多元化生态补偿机制构建的政策建议。

关键词：碳中和;碳生态补偿模型;碳汇;生态补偿机制;高质量发展;黄河流域

中图分类号：TM715;TV882.1   文献标志码：A

doi：10.3969/j.issn.1000-1379.2021.12.002

引用格式：马明娟，李强，周文瑞.碳中和视域下黄河流域碳生态补偿研究[J].人民黄河，2021，43（12）：5-11.

Abstract： Carbon ecological compensation is an effective means to coordinate regional ecological protection， promote economic development and achieve carbon neutrality. In order to build a diversified ecological compensation mechanism， promote the low-carbon transformation of the basin and achieve the goal of carbon neutrality in the Yellow River Basin， this paper took 9 provinces （regions） along the Yellow River as the research area， combined carbon neutrality targets with ecological compensation mechanisms and constructed a theoretical framework model of carbon ecological compensation. Based on carbon emissions and carbon sinks， the subject and object of carbon compensation were determined and supplementary example was used to explore the temporal and spatial evolution characteristics of carbon ecological compensation in the Yellow River Basin from 2007 to 2017. The results show that the regional heterogeneity of carbon compensation credits in the 9 provinces （regions） along the Yellow River， affected by the level of economic and social development， resources endowments， carbon resources use efficiency， willingness to pay and ability is relatively larger in terms of the temporal and spatial pattern. Except for Ningxia， Qinghai， Sichuan， Gansu and Inner Mongolia in the upper and middle reaches of the Yellow River contribute more to carbon emission reduction and sequestration and they are carbon compensated areas. The middle and lower reaches of Shaanxi， Shanxi， Henan and Shandong are carbon payment areas. The carbon deficit of Shanxi and Shandong is significantly higher than that of other provinces and the improvement of the ecological environment has a certain degree of lag. It is urgent to transform the economic development model to improve the matching degree of regional carbon emissions and resources endowment characteristics. Based on the results， policy recommendations for the construction of low-carbon transition and diversified ecological compensation mechanism in the Yellow River Basin are condensed.

Key words： carbon neutrality; carbon ecological compensation model; carbon sink; ecological compensation mechanism;  high-quality development; Yellow River Basin

黄河流域多元化生态补偿机制构建与保障措施的制定迫在眉睫。2020年4月，财政部、生态环境部、水利部和国家林草局制定的《支持引导黄河全流域建立横向生态补偿机制试点实施方案》指出，“建立流域多元化横向生态补偿机制，开展综合生态价值核算计量等多元化生态补偿，建立排污权、水权、碳排放交易权、碳汇项目开发及交易等市场化补偿试点”[1]。

随着全球环境保护、可持续发展深入以及世界多个国家提出碳中和目标，低碳绿色发展已经成为国际发展潮流。2020年9月，习近平主席在联合国大会宣布“中国二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，力争2060年前实现碳中和”。碳中和深度影响全球价值链、产业链、创新链和新的国际标准，是广泛深刻的经济社会系统性变革。碳减排既是气候环境问题，也是发展问题，涉及经济、社会、人口、能源、环境等方面，需要统筹能源安全、经济增长、社会民生、成本投入等诸多因素[2]，这对黄河流域生态保护和高质量发展提出了更高要求。从减排（碳源）视角出发，黄河流域属于“能源流域”，经济发展依赖资源，长期以来处于采掘和粗加工低端，碳排放量巨大，碳排放治理难度大。作为我国煤炭资源富集区，黄河流域含煤区域逾35.7万km2，有国家规划的大型煤炭生产基地9个，煤炭资源可采量和煤炭产量均为全国首位。从固碳（碳汇）视角出发，黄河流域是我国重要的生态屏障，生态区位特殊，是连接青藏高原、黄土高原、华北平原的生态廊道，尤其黄河上中游多为重要水源涵养区和国家级生态功能区，流域内林草面积占流域总面积的50%以上，是重要的碳汇和碳储存区域，碳承载力较大[3]。因此，从碳中和视角出发，厘清碳排放与碳吸收之间的相互作用机制，构建跨区域碳生态补偿模型有助于开拓补偿渠道，建立多元化生态价值补偿方式，健全我国碳生态补偿标准动态调整机制，可加速黄河流域生态功能区形成，助推黄河流域低碳转型与高质量发展。

1 理论依据与文献回顾

随着工业化与城镇化的快速发展，环境污染问题日益突出。对于生态补償的研究可以追溯至20世纪50年代，美国、法国、墨西哥、哥斯达黎加等国家将生态补偿视为解决生态环境保护与经济发展矛盾的有效途径。生态补偿在国外又称环境服务付费或生态效益付费，国际上的相关研究主要聚焦于生态服务付费、生态系统服务功能价值评估、外部性理论与公共物品理论等基础探讨、流域及矿产开发领域生态补偿、碳交易、碳汇交易等[4]。在实践中，生态补偿的核心问题是补偿对象的确定、补偿标准的确定、补偿方式的确定和长效保障机制的构建。

碳生态补偿是协调区域生态环境保护、促进经济发展与实现碳中和的有效手段。碳生态补偿是在经济去碳化背景下产生的，通过碳源和碳汇的计算和平衡，对生态系统服务价值或对其机会成本的补偿，其实质是一种市场化的区域间生态补偿机制。目前国外学者对碳生态补偿的研究主要集中在理论研究与补偿价值的量化分析。从碳生态补偿的研究历程看，早期研究侧重于探讨碳生态补偿的交易机制、可行性和地区成本差异等[5]，旨在构建碳生态补偿体系和交易机制，通常是针对特定项目展开研究，如海洋植被保护、水库开发、林草类等的碳补偿[6]。随着《京都议定书》的签署，碳生态补偿的研究重点演进为《京都议定书》中相关规则的应用与发展，如碳补偿项目的管理和交易、碳市场交易体系等，其中，碳补偿涉及市场经济和市场贸易，在自愿减排成为控制温室气体的措施后，碳补偿研究着重探讨实现碳中和的支付意愿[7]。虽然碳市场贸易和碳补偿项目在全球发展迅速，是碳排放主体实现碳平衡的重要手段，但是存在碳补偿项目的地区成本差异和碳市场贸易体系，碳补偿成本代价远远低于碳减排措施[4]，导致诸多质疑。

受社会经济发展的制约，国内已有研究主要通过理论和实证的结合，从政府、个人、土地利用和横向补偿等视角对区域碳生态补偿展开探索，研究侧重点聚焦于碳补偿的概念界定、特征、市场、模式和标准的确定等[8-9]。碳中和理论是构建碳生态补偿体系的理论前提，包括碳平衡和碳收支。例如，乡村旅游碳补偿和森林碳补偿在核算区域碳补偿时均以净碳排放量作为核算生态补偿的标准[10]。在碳生态补偿体系中，碳补偿标准及其确定方法是生态补偿机制建立的重点和难点，关系到碳补偿项目的核证，也是碳补偿项目参与碳市场的前提条件。国内碳补偿的衡量标准众多，主要有黄金标准、农业林业和其他补偿项目资源标准、核实减排量的健全标准等，在补偿标准的核算上已有研究多以条件价值法和机会成本法量化碳排放价值以替代生态服务价值损耗，同时提出了以经济补偿为主、公共政策补偿并存的多元化补偿方式[11-12]。

综上所述，已有研究对区域碳生态补偿量化研究具有一定的理论借鉴与实证依据，但仍存在拓展空间：第一，已有研究大多基于单个省域或特定区域，鲜有针对黄河流域碳生态补偿时空分布格局的研究;第二，鉴于我国生态环境的多样性，地区间差异较大，在具体实施过程中，基于国家尺度的碳生态补偿模型在不同区域的推广具有一定难度，自然条件和经济发展差异对补偿标准、补偿意愿和能力的影响往往会被忽略，标准和量化管理具有挑战性。基于此，本文将进一步厘清碳生态补偿的发展学理和理论渊源，尝试将碳中和目标与生态补偿机制相结合，构建碳生态补偿理论模型，以黄河流域9个省（区）为研究区域，基于碳排放量与碳汇增量确定碳受偿与碳支付地区，并辅以算例探究其时空演化特征，以期为黄河流域生态补偿机制的建立、减排固碳与低碳发展提供决策依据，为我国实现碳中和目标与高质量发展提供参考。

2 碳生态补偿理论模型

2.1 模型构建

碳交易是指将碳排放权作为稀缺资源，碳吸收能力作为收益手段，基于区域碳排放与碳吸收量的差异确定碳赤字情况，通过交换形式形成合理的交易价格，使生态服务从无偿走向有偿[13]。碳生态补偿的核心理念是基于碳交易、运用社会经济系统向自然生态系统的“反哺投入”，协调不同主体之间的利益矛盾，解决经济效益的外部性问题，其研究关键在于碳补偿主客体的确定、政府和市场在跨区域碳补偿中的承接性、区域碳排放与碳吸收（碳汇能力动态值）的测算。考虑到区域经济、资源禀赋差异等原因，本文主要以碳平衡理论、外部性理论、碳补偿理论、生态服务功能理论为基础，从补偿必要性、制度公平性及可行性等视角构建碳生态补偿理论模型，并基于区域经济发展水平、支付意愿与能力以及碳资源使用效率对其进行修正，见图1。

2.2 碳生态补偿实施流程

（1）重新审视保护与补偿客体。二氧化碳排放的流动性使得碳生态补偿的主客体之间存在相互交织的损益关系。坚持“谁受益、谁补偿”原则，从经济理性和减排贡献度界定碳补偿区域：①9个省（区）生态区位不同，产生的生态效益不同，区域碳排放量、碳汇建设以及生态系统亟待改善的紧迫程度异质性较大，需要因地制宜确定补偿范围，采取“分区域逐步推进实施”的补偿政策，优先选择碳盈余地区作为补偿区域。②明确哪些地区因减排固碳承担了成本和利益损失，将未承担保护责任而“搭便车”的利益方排除在外。

（2）政府、市场在跨区域碳生态补偿中的承接性。生态服务享受者具有经济理性，在自身未明显感觉生态服务质量有所改观时，是不会提供保护与补偿资金的。为此，划分碳生态补偿阶段，实施“基本补偿+增效补偿”的模式。第一阶段：生态恢复前，以政府现有的基本补偿为主;第二阶段：生态恢复后，引入市场补偿，从保护与补偿对象所具有的自然属性和社会属性分别确定前后两阶段的保护与补偿主体。

（3）区域碳补偿标准的确定。关键在于确定区域碳排放量、区域生态系统碳汇增量以及碳价格[4]。

（4）保护与补偿资金的差别化分配。为提升生态服务供给者的减排积极性，产生有效的生态生产性激励，通过测算区域碳补偿额度进行区域间横向补偿，实现基于碳平衡的生态效益增效补偿。

3 研究方法

对于碳生态补偿额度的确定，本文整理并分析了各类生态补偿标准的科学性和可行性，针对碳生态补偿市场机制多元化的特征，基于碳平衡理论、碳交易市场价值法进行综合分析。

3.1 碳排放量（碳源值）测算模型

选取煤炭、原油、天然气等14种能源消费类型为研究指标，对比国内外碳排放量估算方法（实测法、物料衡量法、排放系数法等）的优缺点，参考联合国政府气候变化专门委员会（IPCC）的碳排放量计算方法，将能源消费总量转换为标准煤后，根据每种能源的碳排放系数核算9个省（区）的碳排放量：

4 实证分析

4.1 研究区域

黄河流经青海、四川、甘肃、宁夏、内蒙古、山西、陕西、河南、山东9个省（区），横跨我国东、中、西三大区域。从碳中和视域出发，黄河流域具有较大的减排压力和固碳潜力。如由宁东、榆林和鄂尔多斯组成的“能源金三角”，煤炭储量占全国的27%，但经济社会发展整体滞后，产业构成以第二产业为主，其中初级加工业占比较高，能源资源采掘业特色突出，碳减排压力巨大[16-17]。同时，黄河上中游多为重要水源涵养区和重点生态功能区，草原、湿地、森林资源富集，生态碳汇富饶，在增强水源涵养、水土保持等生态功能，以及保持生物多样性方面发挥着重要作用。

4.2 数据来源

在总结相关研究成果的基础上，对9个省（区）的样本数据进行实证分析，以能源消耗数据、主要工业产品产量、主要农作物产量、农作物经济系数、农作物碳吸收率、GDP、人口、恩格尔系数等为基础数据。鉴于各省（区）相关数据的连续性、可获得性和准确性，以及2007年中国政府正式发布了《中国应对气候变化国家方案》，以2007—2017年为研究时段，数据获取除了查阅《中国能源统计年鉴》《中国统计年鉴》《中国环境统计年鉴》《中国农业年鉴》，以及各省（区）的统计年鉴和统计公报之外，还通过文献资料与部门调研获得。以上数据均以当年实际数据为准，对涉及的基础数据进行初步统计、单位换算、公式计算、合并、归纳等处理和分析。

对于碳排放量的测算，能源终端消费实物量来源于历年统计年鉴，依据《中国能源统计年鉴》附录获取能源燃烧发热值，其余因子、缺失碳排放系数采用IPCC（2006）指南中的默认值，其中，能源燃烧氧化因子IPCC默认为1，结合我国能源利用过程中的实际情况，并参考有关学者的研究成果，最终确定符合实际的参数，具体取值见表1。

对于碳吸收情况的测算，发挥碳汇作用的主要有森林、草地、农作物等。河流对二氧化碳的吸收和排放量大致相等，因此本文将河流的二氧化碳通量取值为0，农作物经济产量的相关数据摘自中国农业年鉴统计数据和相关参考文献[4，14]，主要农作物的碳吸收率和经济系数见表2。

对于碳生态补偿额度的测算，目前国际上的碳税价格为66～99元/t，参考已有研究成果[10]，单位碳汇的影子价格为67.85～101.81元/t。黄河流域生态系统脆弱，生态环境容量有限，生态建设任务艰巨，因此应采用碳汇影子价格的上限作为单位碳价格，本文取100元/t。

4.3 讨论与分析

4.3.1 黄河流域碳排放情况分析

9个省（区）2007—2017年的碳排放量见表3。整体来看，2007—2017年9个省（区）的碳排放量增长呈现出显著的阶段性特征，其中2007—2011年碳排放量增长较快，而2012—2017年碳排放量增长趋于平缓，这反映了黄河流域经济增长质量不高的现实情况。分区域来看，受经济社会发展水平、环境承载力、资源禀赋、人口等多重因素的影响，9个省（区）碳排放量的区域异质性较大。从年均碳排量来看，陕西、山东、山西、河南4个省份的碳排放量较大且较为稳定，均在1.5亿t以上，属于黄河流域高碳排放地区;四川、内蒙古2个省（区）的碳排放量在0.50亿～1.00亿t之间，属于黄河流域中碳排放區;青海、甘肃、宁夏3个省（区）的碳排放量在0.50亿t以下，属于黄河流域低排放区。究其原因，近年来黄河流域各省（区）经济保持了较快发展，在一定程度上实现了固碳减排，但黄河流域作为我国重要的煤炭生产基地，重工业在国民经济中占比相对较高，高耗能、低效率的生产方式在短期内得不到显著改善。

4.3.2 黄河流域碳吸收情况分析

总体来看，2007—2017年9个省（区）固碳总量和森林固碳量呈现出“阶梯式”增长的变化趋势，年均增长率约2%，并且2011年后的碳汇量增长速度超过了碳排放增长速度，主要原因是从2010年开始我国低碳试点城市建设持续推进，增强了固碳减排能力。从碳吸收构成来看，9个省（区）的固碳能力主要源于森林固碳和农业固碳，其中森林固碳量占固碳总量的60%以上，主要原因是21世纪以来政府主导的一系列强制性的环境制度变迁成效显著[19]。如六盘山地区是黄河中上游重要支流“三河源”——泾河、清水河、葫芦河的发源地，总面积为8 499.6 km2，以前年平均径流量1.65亿m3。经过近60 a的生态建设与修复，该地区已成为黄土高原西部重要的水源涵养林基地和重点生态功能区，年径流量达2.9亿m3，森林面积约4.05万hm2，森林覆盖率从20世纪50年代的20%左右增加到65.4%，被称为“高原绿岛”，拥有良好的生态环境和丰富的野生动植物，仅宁夏境内就有高等植物788种，有林地3.10万hm2，其中乔木林2.60万hm2，森林覆盖率近70%。相比而言，黄河流域农业固碳量增长较为缓慢，2015—2016年农业固碳量还呈现负增长态势，主要原因是青海、甘肃、宁夏、内蒙古等省（区）自然环境恶劣，生态系统稳定性差，农牧业对气候敏感，农业生产极易受到气候变化的影响。例如，宁夏的西海固地区风沙、干旱、霜冻、冰雹等灾害性天气频发，素有“十年一大旱，五年一中旱，三年两头旱”之说，难以维持农作物生产及大面积种植，农作物碳承载力有限，亟须提升生态系统碳汇增量。

4.3.3 碳生态补偿价值测算与分析

基于2007—2017年碳排放量、碳汇量以及碳平衡情况的测算，结合我国单位碳价格计算了9个省（区）碳生态补偿额度，用以反映碳补偿额度的时空演变特征，见表4。从表4可以看出，除宁夏之外，黄河上中游省（区）的碳平衡状况均为碳盈余，即为碳受偿地区，主要原因是黄河上中游地区为黄河重要水源涵养林基地和国家级自然生态保护区，森林、草原、湿地面积广袤，碳汇资源富饶，碳承载力与固碳能力较强。对于宁夏而言，虽然六盘山地区森林覆盖率高，但是宁东地区煤炭富集，工业发展依赖资源，近年来碳排放量不断上升，碳排放大于碳吸收，总体呈现出碳赤字现象。黄河中下游的陕西、山西、河南、山东等省份均为碳赤字地区，即为碳支付地区，且山西和山东的碳赤字情况显著高于其他省份的，主要原因是陕西、山西、河南、山东均为我国的煤炭生产大省，长期以来的线性粗放式经济增长使得碳排放量激增，能源资源采掘业特色突出，减排压力大。山西和山东是重要的煤炭基地，2007年山西受全球金融危机的影响，GDP增速放缓，能源消耗量出现了一定程度的下滑，与此同时碳排放量降低，二氧化碳的空间溢出效益减小，碳补偿额度降低，但随着经济逐渐回暖，能源消耗量迅速增加，碳排放量随之增加，亟须转变经济发展模式来提升区域碳排放与资源禀赋特征的匹配度。2010年，随着全国低碳试点城市的实施，山西、山东积极探索低碳发展路径，相继出台应对气候变化的相关规划，碳减排工作取得了显著成效，碳补偿额度呈现出下降趋势，这说明环境保护措施可以实现黄河流域减排固碳，且效果明显。

5 政策建议

（1）强化多层次政策引导，加强黄河流域碳生态补偿顶层设计。“十四五”时期是碳达峰的关键期、窗口期，应从财政预算、健全生态补偿相关法律法规、碳金融与绿色金融支持等方面加强碳生态补偿顶层设计。以重要水源涵养区、重点生态功能区作为碳生态补偿的重点，形成与碳生态补偿相适应、相配套、高水平的体制机制，营造契合碳中和目标的政策环境，从机制上促进流域协调发展：①加强碳生态补偿制度建设，如完善有关政策制度、构建生态价值核算体系、建立生态补偿监管体系等;②拓展补偿资金渠道，创新投融资模式，吸引民间资本，加强地方政府间的通力合作，保证生态类横向财政转移支付得以实施。

（2）引入市场机制，建立市场化、多元化生态补偿机制，形成“政府政策+市场机制”的协同效应。①基于“减排贡献度”科学界定流域生态保护者与受益者的权利义务，通过资金补助、对口协作、产业转移、人才培训和共建园区等方式进行补偿，构建多元化生态补偿机制[20]。②碳排放权交易、碳汇交易可以视为区域经济发展的先行“生产要素”，通过引导资金、技术等资源要素的区域转移，推进流域绿色化补偿，构建市场化的补偿机制。例如，内蒙古、青海等省（区）利用能源资源优势率先参与了碳交易，内蒙古依托清洁发展机制运作方式实施的温室气体减排项目和青海三江源地区生态补偿交易项目，可以为其他省（区）提供参考。

（3）建立基于省级单元的碳平衡数据库，开发林草类碳汇能力速查工具。①为提升碳生态补偿数据获取的便利，在政府公报、统计信息、中国碳排放数据库等官方数据的基础上，建立覆盖省级单元的碳平衡数据库，涵盖社会碳排放量、分行业排放量、碳排放类型、碳排放强度、生态系统碳汇总量及碳汇增量等，并定期对基础数据库进行更新与优化。②对于林草类碳汇的监测，建立一套适合黄河流域的林草类碳汇能力速查工具，作为地方政府财政预算与绩效考核的重要依据。碳汇值高于参考基准的部分即为碳汇效益增加部分，参考当年林草碳汇项目交易的市场价值，确定补偿总金额并予以动态补偿;若低于参考基准，则取消补偿资格，并要求其整改。

（4）促进能源结构调整，提升黄河流域生态系统碳汇增量，动态调整碳生态补偿标准。①利用流域能源资源优势和现有技术积累，发挥可再生能源与矿产资源、生物资源的比较优势，加快矿产资源绿色开采和技术升级改造，形成低碳产业体系。②考虑森林的自我补偿能力，提升黄河流域林草质量与生态系统碳汇增量，进行森林自我收益、林业内部补偿。同时，针对禁采禁伐林区，适度发展林下经济，充分发挥土地资源作用，合理利用非木质资源。③我国现有的生态补偿标准较社会经济发展水平来说明显偏低，监测与评估标准不明晰、补偿效益難量化。以碳平衡的动态消涨为参考指标，调整公共补偿额度，不仅能弥补现行机制的不足，调动林农保护和参与增汇营造林活动的积极性，而且相较于纯市场手段，易于实施和统筹管理，符合国际上REDD+（在发展中国家通过减少砍伐森林和减缓森林退化而降低温室气体排放，增加碳汇）的基本思路和发展趋势。

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【责任编辑 赵宏伟】