居民家庭消费碳排放核算方法综述

王 莉

(中海环境科技(上海)股份有限公司，上海 200135)

0 引 言

2020年，我国提出了力争在2030年之前使国内的CO2排放量达到峰值，在2060年之前实现碳中和的目标。在此背景下,积极寻求碳减排路径是实现该目标的重要手段。居民家庭消费消耗的能源和排放的CO2在总的能源消耗和CO2排放量中占有很大比例。一方面，在居民家庭消费过程中直接使用能源会产生碳排放；另一方面，消费的商品在生产过程中会产生能源消耗和碳排放。研究表明，45%～55%的能源消耗和CO2排放来自于居民家庭消费[1]。因此，研究居民家庭消费碳排放对于实现碳减排而言非常重要。

若从居民家庭消费领域实现碳减排，需首先通过碳排放核算识别该领域存在碳排放的关键部门。居民家庭消费碳排放通常包括直接碳排放和间接碳排放2种，其中：直接碳排放是居民在生产和生活中(如私家车出行、烧饭用煤用气等)直接消耗能源产生的CO2排放；间接碳排放是指居民在使用商品和享受服务过程中产生的CO2排放[2]。

目前居民家庭消费碳排放核算方法主要有排放清单法、投入产出法、消费者生活方式法(Consumer Lifestyle Analysis,CLA)和生命周期评价法(Life Cycle Assessment,LCA)等4种。本文主要对这4种方法进行综述，对比分析各自的应用场景、优缺点和应用现状，为相关研究提供参考。

1 排放清单法

在核算居民家庭消费碳排放时，对于直接碳排放，一般采用排放清单法核算。目前业界大多参考联合国政府间气候变化专门委员会(Intergovernmental Panel on Climate Change,IPCC)在2006年发布的《国家温室气体清单指南》中推荐的排放清单法核算居民家庭消费碳排放中的直接碳排放。根据该方法，某一确定能源产生的碳排放主要由该能源的排放水平(如能源输出功率或能源消耗量)和排放因子确定[3]。因此，居民家庭消费直接碳排放的计算公式为

Cd=ei×fi

(1)

式(1)中:Cd为居民家庭消费直接碳排放；i为能源种类；ei为i能源的活动水平，即家庭i能源年均消耗量；fi为i能源的排放因子。

排放清单法的应用范围较广，国内外很多学者都采用该方法研究居民家庭消费直接碳排放。冯玲等[4]采用排放清单法核算我国城镇居民家庭消费碳排放中的直接碳排放，结果显示，1999—2007年我国城镇居民家庭人均直接碳排放逐年增加，主要来源是消耗的电力和煤炭等能源。LIN等[5]采用排放清单法核算厦门市城镇居民在日常消费过程中产生的温室气体,结果显示，厦门市城镇居民家庭消费产生的碳排放中直接碳排放占比约为13%。DAS等[6]采用排放清单法对印度家庭产生的直接碳排放进行了研究。

2 投入产出法

投入产出法是美国经济学家瓦西里·列昂惕夫提出的。投入产出表是一组按国民经济各部门分类的经济账户，每个部门的投入与产出分开显示，以量化各种经济活动相互依存的关系。因此，投入产出法可综合研究各经济部门之间、产品生产与原料消耗之间的定量关系，利于跟踪家庭消费碳排放中的间接碳排放[7]。最初瓦西里·列昂惕夫采用物理单位(即实物量)展示各部门资源投入与产出之间的关系，但现在经常使用以货币(即现金量)为单位的投入产出表。

根据该方法，某一居民家庭消费产生的间接碳排放主要是由家庭的消费支出和排放强度决定的，间接碳排放核算的基本公式为

Ci=Di·y

(2)

式(2)中:Ci为间接碳排放；Di为各部门间接碳排放强度矩阵；y为家庭对各部门的支出矩阵，该矩阵是将居民家庭消费支出数据与投入产出部门相匹配得到的。

间接碳排放强度矩阵Di采用列昂惕夫投入产出模型计算，该模型给出了经济系统中各部门间投入与产出的相互依赖关系，其基本公式为

AX+Y=X

(3)

式(3)中：A为直接消耗系数矩阵；Y为总需求；X为总产出。总产出X的计算公式为

X=(I-A)-1Y

(4)

式(4)也称为列昂惕夫投入产出模型，其中(I-A)-1为列昂惕夫逆矩阵。

综上，间接碳排放的计算公式为

Ci=D(I-A)-1y

(5)

式(5)中：D为投入产出表中各部门的碳排放强度矩阵，代表各部门单位产出的CO2排放量。D的计算公式为

Fj=ΣEji×fi

(6)

(7)

式(6)和式(7)中:Fj为投入产出表中某一部门j各种能源产生的碳排放量总和；Dj为投入产出表中部门j的碳排放强度；Eji为投入产出表中部门j一次能源i的消耗量；fi为i能源的排放因子，其取值参考式(1)；Xj为部门j的总产出。

投入产出法可用来综合分析各经济部门之间、产品生产与原料消耗之间的定量关系，一般用于核算居民消费的商品和服务在生产加工过程中因消耗能源而产生的间接碳排放。另外，投入产出法可计算经济变化对环境的影响，国内外学者在研究经济水平对家庭消费碳排放的影响时大多采用该方法。例如：REYNOLDS等[8]采用投入产出法评估了2003年澳大利亚不同收入家庭每周的食品消费对环境的影响，结果表明，相对于低收入家庭，富裕家庭每周的食品消费会造成更大的环境负担，建议为降低食物消费对环境的影响，低收入阶层控制对肉类、面包和奶制品的消费，高收入阶层控制外出就餐的频次；FAN等[9]基于2003—2009年城镇家庭的消费数据，利用投入产出模型计算了居民家庭消费中隐含的碳足迹，结果表明，当个人消费水平达到1 000元人民币以上时，总的碳足迹会随着收入的增加和消费水平的提升而增加，其中交通、住房和娱乐产生的碳排放会保持稳定或上升的趋势；ZHU等[10]以投入产出模型和可比价格投入产出表为基础，对1992—2005年我国居民家庭消费间接碳排放进行了调查，并采用结构分解法考察了居民消费对碳排放的影响，结果表明，居民消费水平的提高对居民家庭消费间接碳排放的增长起主导作用。

3 CLA

CLA是一种以消费者为导向，综合评估能源使用量和CO2排放量的方法，其将碳排放系数法与投入产出模型相结合计算居民家庭消费碳排放量，通过将居民生活消费支出与消费项目单位产值的碳排放强度相乘得到各项消费支出的碳排放量，为量化居民家庭消费碳排放、探索碳排放影响因素等提供综合评估框架[11]。在CLA中，消费者是指以个人或家庭消费为目的购买和使用产品及服务的主体，生活方式是体现消费行为的一种方式。在CLA中，直接影响和间接影响都是从消费者的角度确定的。以驾驶汽车产生的碳排放为例:在驾驶汽车过程中因使用汽油而产生的CO2排放属于直接影响。在使用汽车过程中开展的汽车生产、维修和保险，道路基础设施建设，以及汽油开采、生产、运输和销售等活动产生的CO2排放为间接碳排放。CLA最早是由BIN等[2]提出的，用来研究美国家庭消费碳排放的结构，结果发现，美国80%的能源消耗和CO2排放是由消费者需求和经济活动产生的，其中由于居民家庭能源使用和个人旅行消费产生的能源消耗和CO2排放分别占美国总能源消耗和CO2排放的28%和41%。

CLA适于量化分析居民家庭消费产生的直接碳排放和间接碳排放，计算结果相对来说更全面。近年来，研究人员基于CLA模型理论，采用居民家庭消费碳排放数据进行建模分析，使CLA得到了广泛应用。有些学者将CLA模型与其他模型相结合，形成综合分析模型，研究碳排放情况。例如，XU等[12]基于CLA计算结果，综合运用Gini系数分解和Shapley分解等方法研究了我国城镇家庭碳排放不均衡的原因和决定因素，结果表明，家庭人口特征、就业与收入、家庭资产和金融计划及家庭负担是造成我国城市家庭碳排放存在差别的决定性因素。有些研究采用CLA模型与其他模型相结合的综合分析模型。例如，KERKHOF等[13]将CLA与投入产出模型相结合计算瑞典、荷兰、英国和挪威等4个国家的家庭CO2排放量，研究不同国家之间家庭CO2排放的一些决定因素及其在不同收入群体中的分布，结果表明:荷兰和英国的家庭消费碳排放量高于瑞典和挪威；荷兰和英国的家庭消费碳排放强度随着家庭收入的增加而下降，瑞典和挪威则相反；人口密度、能源供应和区域供暖的差异等国家特征是影响家庭消费碳排放的主要因素。此外，还有一些研究是基于统计年鉴或某个城市的入户调查数据进行的。例如，杨选梅等[14]对南京1 000户家庭的调查数据进行分析，发现家庭消费碳排放月际变化明显，在夏季达到高峰，且家庭住宅面积和交通工具的使用与家庭消费碳排放之间具有较强的相关性。

4 LCA

LCA是通过分析产品整个生产和服务过程的输入和输出数据,计算研究对象碳排放的方法,主要有过程LCA、投入产出LCA和混合LCA等3种评价方法，其中：过程LCA的应用频率最高，该方法主要通过生产及供应链中的能量流和物质流评估CO2排放；投入产出LCA主要根据货币交易对碳排放进行评估；混合LCA综合了投入产出LCA和过程LCA的优点，包括基于投入产出的综合生命周期评价、混合集成生命周期评价和分层综合生命周期评价等3类[15]。

LCA是计算产品碳足迹的基本方法，相比其他环境管理工具和评估方法，强调从消费的角度进行分析，国内外的研究人员在评估消费行为对环境的影响时多采用该方法。例如，MIEHE等[16]在开发家庭碳足迹计算器时，采用多区域投入产出LCA计算碳足迹，根据该计算模型，不同区域的家庭碳足迹在构成和大小上存在显著差异，主要影响因素为家庭规模和家庭收入，最高收入家庭的CO2排放量是最低收入家庭的4.25倍。刘莉娜等[17]在采用投入产出LCA时加入了层次分析方法，研究城乡居民消费碳排放的来源，结果发现，电力生产引起的碳排放在居民消费产生的碳排放中占比最高。

5 4种核算方法对比

在上述分析的基础上，进一步从适用场景、优缺点和应用现状等方面对上述4种方法进行对比，具体见表1。

表1 4种核算方法对比情况

通过对上述4种核算方法进行对比可知：在核算居民家庭消费产生的直接碳排放时,应采用排放清单法，而选择更贴近实际情况的排放因子是提升核算结果准确度的关键，在针对国家级、省级和市县级等不同区域级别,以及不同年份和不同行业部门等尺度的研究中，应采用相应等级的排放因子。对于居民家庭消费间接碳排放核算方法的选择，需综合考虑研究的侧重点和居民家庭消费数据获取的难易程度。针对某一年份的研究，只有同时获得该年份的居民家庭消费数据和投入产出表，才可考虑采用投入产出法或CLA进行碳排放核算。对于不适合采用投入产出法和CLA的研究，可考虑采用LCA。

6 结 语

本文对当前常用的4种居民家庭消费碳排放核算方法进行了综述，总结分析了各自的适用场景、优缺点和应用现状。从直接碳排放和间接碳排放的角度看，居民家庭消费直接碳排放一般采用排放清单法核算，居民家庭消费间接碳排放可采用投入产出法、CLA和LCA核算。

对于居民家庭消费领域碳排放核算方法研究:国外的研究比较成熟，研究的视角较多;国内的研究较少，研究过程中采用的核算方法大多直接借鉴国外的研究成果，没有形成统一的符合我国实际情况的方法理论。未来应进一步开展碳排放理论构建和方法论研究，立足国内实际，构建适合国内实际情况的方法体系。另外，需进一步完善我国居民家庭消费数据库和本土化排放参数数据库，建立更加全面、丰富的碳排放源数据库，提升我国居民家庭消费领域碳排放核算的精确度。