基于生命周期投入产出模型的供应链甲烷排放测算研究

卢映杉

摘要：随着全球环境问题的不断加剧，人类面临的资源能源匮乏、生态环境恶化等一系列环境问题愈加严峻。从普遍意义上来说，人们将二氧化碳（CO2）视作主要的温室气体，但实际上甲烷（CH4）产生的温室效应远强于二氧化碳。文章以东盟成员国之一越南的直接性与间接型甲烷排放为研究命题，以2002～2012年间越南产业部门间的甲烷排放的相互关系为研究对象，通过选取合适的分析方法对越南供应链甲烷进行研究，最终提出相关能源政策建议，协助决策部门制定更加科学的甲烷减排规划和方案。根据2002～2012年越南的经济数据和甲烷排放数据，利用基于IOLCA模型探索历年直接型和各层级间接型甲烷排放规模和结构的变化趋势。

关键词：东盟;供应链甲烷;甲烷排放;投入产出;越南

一、研究背景

当前，全球环境问题逐渐严峻，人类面临的能源紧缺、环境恶化等一系列问题。CH4在大气中的总量虽不及CO2，但其增温效果却强于 CO2，CH4是仅次于CO2的强大温室气体。第四次和第五次IPCC评价报告认为，工业化时代以来大气CH4浓度增加引起的辐射在所有温室气体中仅次于CO2。相关研究表明，在20年内甲烷所产生的增温效果是二氧化碳的84倍，在100年内甲烷在全球范围增温效果是二氧化碳的28倍。这一现象不容忽视，因而发展低碳经济不仅需要降低CO2排放，更应关注CH4减排问题，进一步有效缓解全球增温趋势。

东南亚是全球易受环境气候变化影响的地区之一，其中越南伴随着能源消费水平日益提高，所带来的环境问题日益凸显。因此，研究越南供应链甲烷排放，可将节能减排意识不断深化，有助于明确越南国内产业部门间甲烷排放的经济发展和甲烷排放之间的逻辑关系，有利于实现越南乃至东盟地区经济发展与环境保护的协同发展。

二、研究方法及数据来源

（一）研究方法

生命周期评价法（LCA）具有周期性和整体性，能够从供应链的整体和部分两个层面对某区域或部门生产产品或服务的甲烷排放进行科学系统地评估。该模型结合了投入产出法（IOA）与生命周期评价法（LCA）的优点，能够揭示行业间生产和消费之间的联系，量化行业间的完全消耗关系。1970年，瓦西里·里昂惕夫提出了IOLCA模型，由此将投入产出分析应用到环境问题。该方法则将行业间的直接与间接联系全部考虑在内。因此本文选用列昂惕夫逆矩阵计算行业X=AX+F甲烷排放情况。一个行业的IOLCA模型构建如下：

完全消耗系数矩阵B=（I-A）-1-I，是指某一产业部门每提供1单位的最终产品，所需要直接或间接消耗的各部门的产品或服务的数量。由此得到B的级数展开式，由式（4）表示：

其中，矩阵A的元素aij表示第j产品部门对第i产品部门的直接消耗系数，A2的元素表示第j产品部门对第i产品部门的第一层间接消耗系数，A3表示第二层间接消耗系数，以此类推，Ak为第k-1層间接消耗系数。本研究将供应链甲烷分为6层，因此本文研究的所有行业的供应链长度都是6层IOLCA模型。基于完全消耗系数矩阵的级数展开得到式（5）-（6），获得特定层的甲烷排放量Ei，其中定义行业的直接型甲烷排放量为DME（Derect Methane Emission），IME（Inderect Methane Emission）是行业的各层间接型甲烷排放量：

（二）数据来源

本文采用的甲烷排放源自最新的《全球大气研究排放数据库（EDGAR v5.0）》，该数据库已被广泛用于相关的环境和气候研究。可从EDGAR v5.0中获得国家层面的甲烷排放清单，然后采用混合方法将排放数据重新分配到越南的35个部门。多区域投入产出表所需要使用的投入产出表需要使用世界投入产出表，在本研究中基于投入产出的生命周期评价模型（IOLCA）采用的是OECD最新发布的世界投入产出表，从中选取越南的的数据进行测算分析。 基于OECD数据库部门分类方法，划分为35个部门，各部门代号及名称如表1所示。

三、测算结果与分析

为方便统计与归纳，本文将2002～2012年间的数据分为2002～2007年、2007～2012年两个阶段来分析，并选取甲烷排放量排名前十的部门对比分析。本文分别从分级层面和总体层面来测算东盟地区供应链甲烷排放，计算结果能够清晰反映出越南的供应链甲烷的中直接型甲烷与各层次间接型甲烷逐层转移的细节，更好地确认在行业供应链中各层级的减排责任。

（一）直接型甲烷排放

从生产现场的角度分析部门甲烷排放，可明确产品或服务的生产涉及使用化石燃料如煤和石油燃烧等能源为主要生产要素的部门，进而有计划性和针对性地对部门进行生产技术和能源结构术等方面的创新与改进。第一层甲烷排放排名前十的部门份额对比如表2所示。

由表2可知，无论是在2002～2007年间还是2007～2012年间，第一层直接型甲烷排放占比排名前十的部门大体相同，且各部门在2002～2007年、2007～2012年的排放占比近乎持平。2002～2007年和2007～2012年第一层甲烷排放占比前十的行业部门的排放总量占第一层甲烷排放总量的92.87%和90.14%。越南的农林牧渔业（S1）、电气装置制造业（S15）和采矿和采石业（S2）的直接型甲烷排放占比较大。其中，农林牧渔业（S1）在2002～2007年和2007～2012年分别占有28.52%和20.16%的份额。

（二）间接型甲烷排放

本研究将供应链中部门生产产品或服务所产生的甲烷排放共分为六层，将生产现场直接产生的甲烷排放作为第一层，并将部门供应链的间接甲烷排放作为其余五层。各行业之间供应链的需求是由第二层到第六层间接甲烷排放量的构成基础。本文将完全消耗系数矩阵进行二项式展开，将整个供应链排放分为六层排放，用以追踪行业之间供应链排放源的更多细节。

1. 第二层甲烷排放

本层的甲烷排放代表各行业部门对供应链需求的第一轮间接消耗所产生的甲烷排放。第二层甲烷排放前十部门份额对比结果如表3所示。

由表3可知，2002～2007年和2007～2012年第二层甲烷排放占比前十的行业部门的排放总量占第二层甲烷排放总量的94.94%和92.69%，第二层甲烷排放前十的部门大体一致，各部门在2002～2007年、2007～2012年的排放占比近乎持平，大部分部门的第二层甲烷排放份额在此年间有所提升。农林牧渔业（S1）、其他非金属矿物产品业（S10）和电气装置制造业（S15）的部门甲烷排放占比较大，电气装置制造也和其他非金属矿物产品业对采矿和采石业的需求属于对采矿和采石业的第一次间接消耗，故电气装置制造也和其他非金属矿物产品业在本层的甲烷排放占比增加。

2. 第三层甲烷排放

本层的甲烷排放代表各行业部门对供应链需求的第二轮间接消耗所产生的甲烷排放。第三层甲烷排放前十部门份额对比结果如表4所示。

由表4可知，2002～2007年和2007～2012年第三层甲烷排放占比前十的行业部门的排放总量占第三层甲烷排放总量的96.31%和94.06%，各部门在2002～2007年、2007～2012年的排放占比近乎持平，大部分部门的第三层甲烷排放份额在此年间有所提升。与第二层一样，农林牧渔业（S1）、其他非金属矿物产品业（S10）和电气装置制造业（S15）的部门甲烷排放占比仍旧保持在前三，且排放占比较上层相比有所增加，农林牧渔业（S1）的贡献率仍然最高。

3. 第四层甲烷排放

本层的甲烷排放代表各行业部门对供应链需求的第三轮间接消耗所产生的甲烷排放。第四层甲烷排放前十部门份额对比结果如表5所示。

由表5可知，2002～2007年和2007～2012年第四层甲烷排放占比前十的行业部门的排放总量占第四层甲烷排放总量的97.09%和94.99%，相较于第三层甲烷排放占比略有提升。各部门在2002～2007年、2007～2012年的排放占相差不大，农林牧渔业（S1）、其他非金属矿物产品业（S10）和基本金属业（S11）的甲烷排放份额在此年间有所降低，说明这些部门在研究期间的间接消耗逐渐减少。与前三层一样，农林牧渔业（S1）、其他非金属矿物产品业（S10）和电气装置制造业（S15）的部门甲烷排放占比仍旧保持在前三，且排放占比较上层相比有所增加，农林牧渔业（S1）的贡献率仍旧保持第一。

4. 第五层甲烷排放

本层的甲烷排放代表各行业部门对供应链需求的第四轮间接消耗所产生的甲烷排放。第五层甲烷排放前十部门份额对比结果如表6所示。

由表6可知，2002～2007年和2007～2012年第五层甲烷排放占比前十的行业部门的排放总量占第五层甲烷排放总量的97.70%和95.28%，与其它层级排放份额相比，本层的前十的部门的甲烷排放贡献最大。农林牧渔业（S1）的甲烷排放占本层份额的59.25%和50.47%位居第一，同时达到了该部门在各层甲烷排放占比的顶峰。在2002～2007年间，农林牧渔业（S1）、其他非金属矿物产品业（S10）和食品、饮料和烟草业（S3）是第五层甲烷排放占比最大的三个部门，在2007～2012年间，电气装置制造业甲烷排放占比提升而他非金属矿物产品业的甲烷排放占比下降，故电气装置制造业（S15）的甲烷排放占比跻身前三。

5. 第六层甲烷排放

本层是供应链间接型甲烷排放的最后一层，本层的甲烷排放代表各行业部门对供应链需求的第五轮间接消耗所产生的甲烷排放。第六层甲烷排放前十部门份额对比结果如表7所示。

由表7可知，2002～2007年和2007～2012年第五层甲烷排放占比前十的行業部门的排放总量占第六层甲烷排放总量的86.05%和87.01%，本层的前十的部门的甲烷排放贡献在六层中最小。与前五层不同，采矿和采石业（S2），的甲烷排放占本层份额的17.19%和19.56%位居第一，用于基本研发活动的甲烷排放在前五层并不明显，但在本层跃居第一，这是由于从事科研发明活动的部门基本都是间接消耗各种能源，因此其甲烷排放占比在前五层不高，在第六层得以显现。虽然本层各部门的甲烷排放占比均有下降，但是甲烷排放总量为各层级间接型甲烷排放的最高点。

四、结论与建议

本文以越南的直接型和间接型的甲烷排放为研究命题，以越南2002～2012年各层级产业部门间的甲烷排放的相互关系为研究对象，通过选取合适的分析方法从直接和间接两个方面进行研究，最终提出相关能源政策建议，协助决策部门制定更加科学和针对性的甲烷减排规划和贸易管理方案。

（一）积极引进先进生产技术，自主研发绿色低碳技术

提高农、林、牧、渔业和采矿和采石业的节能减排效果。越南应积极引进先进的生产技术，大力推行和宣传低碳、绿色、环保的生产理念，以实现从根源上解决高污染高排放产业部门的直接型甲烷排放污染问题。

（二）大力支持清洁型能源的开发和使用，优化各产业部门的生产结构

越南正处于经济建设的快速发展阶段，对于能源的使用具有较高的依赖性，但传统能源主要以煤炭、石油等燃料为主，环境污染较为严重，甲烷排放量较高。为减少和解决使用传统能源所带来的环境与资源问题，政府部门可制定相关的约束政策，对涉及使用较多以煤炭石油为主的化石等燃料为主的部门及企业加以适量的污染成本约束控制。

（三）鼓励产业部门及企业进行绿色生产，提高广大消费者的绿色消费意识

在一国的生产活动中，贸易服务与产品的环保标准及其附属品的回收降解成本也是国内绿色生产技术水平的体现。因此，越南若要从源头进行环境治理，则需要对当地产业部门及企业的绿色生产技术的升级加大资金投入，制定相应的政策鼓励绿色生产制造技术的自主研发与应用。

参考文献：

[1]张少雪，蒋雪梅.“一带一路”背景下中国与东盟双边贸易对全球碳排放的影响[J].生态经济，2020，36（03）：24-30+58.

[2]IPCC. IPCC Fifth Assessment Report：Climate Change 2013[R].Geneva：Intergovernmental，2013.

[3]LIU Gang，MA Jing，YANG Yuting，YU Haiyang，ZHANG Guangbin，XU Hua.Effects of Straw Incorporation Methods on Nitrous Oxide and Methane Emissions from a Wheat-Rice Rotation System[J].Pedosphere，2019，29（02）：204-215.

[4]张诗雅.基于IO-LCA模型的中国行业供应链的碳排放研究[D].大连：东北财经大学，2019.

[5]姚秋蕙，韩梦瑶，刘卫东.“一带一路”沿线地区隐含碳流动研究[J].地理学报，2018，73（11）：2210-2222.

[6]张国君.中国CH_4柱浓度时空分布及排量研究[D].上海：华东师范大学，2011.

*基金项目：广西研究生教育创新计划项目“中国产业消费空间链甲烷排放责任分摊及其减排潜力——基于30个省份的投入产出分析”（项目编号：YCSW2020138）;广西民族大学教育创新计划项目“中国产业链甲烷排放量测算与时空演变”（项目编号：gxun-chxzs2019120）。

（作者单位：广西民族大学）

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