中国省际贸易隐含碳及其城乡流通格局分析

罗慧丽, 赵荣钦, 梁宗正, 张建伟, 揣小伟, 张慧芳, 李汭诗

(1.华北水利水电大学 测绘与地理信息学院,河南 郑州 450046; 2.北京外国语大学 区域与全球治理高等研究院,北京 100089;3.安阳师范学院 资源环境与旅游学院,河南 安阳 455002; 4.南京大学 地理与海洋科学学院,江苏 南京 210023)

人类活动导致的碳排放及其对全球变暖的影响受到各国政府和科学界的广泛关注[1-2]。随着经济全球化进程的不断加快,区域之间的经济联系进一步加强,产品贸易带来的隐含碳排放和碳泄漏问题成为当前的研究热点之一[3-4]。贸易隐含碳指一国(或地区)生产进出口贸易产品(或提供服务)所引起的碳排放量[5]。研究表明,无论是对外贸易[6-7]还是区域间贸易[8-9]都引起了巨大的隐含碳转移。因此,开展省际贸易隐含碳流通研究,有助于揭示区级贸易的异地环境影响,识别并划分碳减排责任,对于区域协同减排、公平发展具有重要理论和实践意义[10]。

近年来,国内外学者从不同角度探讨了贸易隐含碳排放问题,采用的测度方法主要有两种:一是“自下而上”的生命周期评价法[11],即对贸易过程的全生命周期碳排放进行跟踪计算。该方法多适用于特定产品[12]、单个行业[13]的碳排放总量计算,对数据的完整性要求较高,不能进行多个体复杂关系的研究。二是“自上而下”的投入产出法[14],投入产出法可进一步分为单区域投入产出法[15-16]和多区域投入产出法[17-18],即通过地区投入产出表,利用Leontief逆矩阵,计算区域之间贸易隐含碳排放量,该方法能够很好地反映出多个经济体或部门间的关联关系,应用较为广泛。研究尺度主要涉及全球[19]、国家[20-21]、“一带一路”地区[22-23]、省区市[24-25]、产业[26-27]等不同层面。研究发现,中国快速增长的区域出口活动造成了大规模的碳排放[28],且中国在中日贸易中处于逆差方[29],在中美贸易中处于顺差方[30]。另外,中国省际碳排放差距逐年扩大[31],主要表现为经济较发达地区通过贸易使经济欠发达地区承担了一定的碳排放压力[32]。大量研究表明,贸易隐含碳排放主要受经济效应[33]、技术效应[34]、结构效应[35]、规模效应[36]、贸易模式[37]等因素的影响,尤以贸易模式的影响最为显著。另外,贸易产品的城乡结构是影响隐含碳转移的重要因素[38]。近年来,一些学者开展了贸易隐含碳排放责任划分的研究。比如:ZHANG Y G[39]认为基于生产者责任制的碳排放核算未考虑区域间的经济联系及环境影响,有失公平性;钟章奇等[40]认为中国采用消费者责任制测算的碳减排责任分摊更公平合理;余晓泓和詹夏颜[41]认为中国承担了部分来自他国的收益侧碳排放责任;杨青林等[42]认为生产-消费者共担责任原则对国家碳排放的责任分配更公平有效。这些研究为进一步开展省际城乡贸易隐含碳流通研究提供了重要参考。

总体而言,前期研究大多关注国家间、区域间贸易隐含碳流通的情况,而对于城乡之间贸易隐含碳流通的研究相对较少。由于中国长期存在城乡二元结构,城乡经济发展水平和产业结构存在较大差距[43],城乡系统之间具有大量产品、资源的贸易流通,且具有明显的区域差异。因此,开展省际城乡贸易隐含碳流通研究对于揭示城乡消费的异地环境影响、推动城乡协调发展具有重要的现实意义。鉴于此,为深入了解省域城乡间贸易的异地环境影响及城乡不公平性,本文采用2017年中国区域间投入产出表及各省区能源消费数据,利用环境拓展的投入产出模型,在省际贸易隐含碳空间分布及流通格局分析的基础上,探讨了省域尺度城乡贸易隐含碳的空间格局,并揭示了不同省份城镇和农村隐含碳的流通路径和网络特征。本研究可为区域协同减排和城乡公平发展提供理论参考和实践指导。

1 研究方法与数据来源

1.1 数据来源及处理

本文的数据来源主要有:①2017年中国31个省区42部门区域间投入产出表[44];②各能源平均低位发热量来自2018年《中国能源统计年鉴》,碳排放因子来自《IPCC国家温室气体清单指南》[45],碳氧化率来自《省级温室气体清单编制指南》。需要说明的是:①由于《中国能源统计年鉴》中缺乏西藏自治区的数据,因此本文的计算结果中西藏仅有隐含碳输入而没有输出。另外,由于数据缺失,未计算香港、澳门、台湾的贸易隐含碳。②考虑到投入产出表其他项占总产出的比例小于5%,对计算结果影响较小,本文未将其他项从总产出中扣除。③本文采用的是竞争型投入产出表,一国的中间品投入分为进口中间品和国内中间品投入两部分,本文在计算时没有对进口中间品的投入进行严格区分,计算结果可能会有一定误差。

1.2 研究方法

1.2.1 碳排放量计算

参考IPCC的计算方法,各省(区、市)能源消费碳排放的计算公式如下:

Epq=FCpq·NCVq·EFq·Oq。

(1)

式中:Epq为p行业q能源的碳排放量;FCpq为p行业q能源的消费量;NCVq为q能源的平均低位发热量;EFq为能源q的碳排放因子;Oq为q能源的碳氧化率。本文涉及的能源类型包括煤炭、焦炭、原油、汽油、煤油、柴油、燃料油、天然气、液化石油气、炼厂干气等10类。

1.2.2 贸易隐含碳量计算

在一个考虑R个区域N个部门的经济系统中,各区域各部门间的投入产出关系可以表示为:

X=(I-A)-1Y。

(2)

将碳排放量作为环境变量引入式(2),得到环境拓展的投入产出模型:

C=EX=E(I-A)-1Y=TY。

(3)

式中:C(N×1向量)为各区域各部门的碳排放量;E为对角矩阵,其组成元素为直接碳排放系数,即各区域各部门生产单位产品的直接碳排放量,t/万元;T为完全碳排放系数矩阵(完全碳排放包括直接碳排放和间接碳排放)。

r区域对s区域的隐含碳转出量计算公式为:

(4)

r区域的碳足迹计算公式为:

(5)

式中CFr为r区域的碳足迹。当s=r时,ECrs为本地的碳足迹;当s≠r时,ECrs为异地的碳足迹。

1.2.3 省际城乡贸易隐含碳量计算

参考孙思奥等[46]提出的构建区域间虚拟水城乡贸易网络的方法,建立省际城乡贸易隐含碳排放量计算模型,具体公式如下:

(6)

(7)

2 结果分析

2.1 中国省际贸易隐含碳及其空间格局

2017年省际贸易隐含碳总量及净贸易隐含碳排放空间格局如图1—2所示。

图1 2017年中国各地区贸易隐含碳总量

从图1—2中可以看出:省际贸易隐含碳总量呈现明显的区域差异性,净输入贸易隐含碳区域主要集中在华东和西南地区,净输出贸易隐含碳地区主要包括华北、东北和西北地区。这主要与不同区域的资源禀赋、贸易量、产业特点及产品结构密切相关。2017年中国贸易隐含碳总量为176 608.33万t。

从图1中可看出:河北的贸易隐含碳总量最大,为13 169.63万t;江苏、河南、广东3省的贸易隐含碳总量次之,分别均在10 000.00万t以上。此4省贸易隐含碳总量合计占全国的27.86%。

从图2中可以看出:河北是贸易隐含碳净输出地区,江苏、河南、广东3省均为贸易隐含碳净输入地区;江苏和广东经济发达,属于加工密集型地区,制造业占主导地位,需要大量能源的中间投入,其贸易隐含碳输入量是输出量的1.5～2.0倍;除西藏外,青海的贸易隐含碳总量最小,为681.43万t,仅为河北贸易隐含碳总量的0.05倍;除北京外,华北、东北和西北地区均是贸易隐含碳净输出地区,这表明省际贸易为这些地区带来经济增长的同时,也导致了这些地区碳排放的大幅增加。

图2 2017年中国净贸易隐含碳排放空间格局

2017年省际贸易隐含碳排放量如图3所示。由图3可以看出:

图3 2017年省际贸易隐含碳排放量

1)贸易隐含碳输入和输出量具有较大的省际差异。中国贸易隐含碳输入量较大的地区主要集中在沿海省市,贸易隐含碳输出量较大的地区主要在华北地区(除京津外)。

2)11个沿海地区贸易隐含碳输入量占总输入量的45.99%,其中浙江、江苏、广东贸易隐含碳输入量全国排名前三,均在7 500万t以上,说明省际贸易使沿海地区环境得到了改善。此外,由于人口相对较少,经济欠发达,西藏、青海贸易隐含碳输入量较小,分别为418.64万t、303.69万t。河北贸易隐含碳输出量最大,为9 567.37万t。内蒙古、山西、河南贸易隐含碳输出量次之,分别均在5 000万t以上。

河北、内蒙古、山西属于能源资源富集区,多输出能源密集型产品作为初级产品满足其他地区的加工需求。河南贸易隐含碳输入和输出量均居全国第四,表明河南受省际贸易的环境影响较小。青海、海南贸易隐含碳输出量较小,分别为495.73万t、377.74万t。

2017年省际贸易隐含碳排放流通格局如图4所示。

图4 2017年省际贸易隐含碳排放流通格局

从图4中可以看出:省际贸易隐含碳流通路径相对集中,贸易隐含碳排放主要从第二产业发达或能源资源富集的经济欠发达地区向经济发达地区流动。例如:内蒙古、山西、辽宁、山东4个地区分别向江苏、浙江、河南、河北、广东、北京、重庆7个地区累计输出了其各自隐含碳输出量的50%以上,且向江苏、浙江、河南3个地区输出的隐含碳量均位居其各自隐含碳输出量的前列,这表明能源富集区向资源欠发达地区输入产品(或提供服务)的过程中产生了大量隐含碳排放。河北的贸易隐含碳的主要输出地为北京,向北京输出了914.53万t,这主要是因为河北作为北京产业转移的主要承接地,为北京提供了大量产品(或服务)。其次是江苏、浙江、广东、河南、上海等地区,向6个地区合计输出量占其输出总量的48.29%。河南贸易隐含碳输出量排名前六的地区依次为广东、浙江、江苏、重庆、云南、北京,均在250万t以上。河南贸易隐含碳主要来自河北、内蒙古、陕西、山西等地区,来自这4个地区的隐含碳量合计占河南的隐含碳输入总量的31.34%。河南是典型的农业、人口大省,在输出大量农作物产品的同时也输入了大量隐含碳以满足本地消费。

2.2 中国城乡贸易隐含碳流通特征分析

2017年城乡贸易隐含碳排放量如图5所示。

图5 2017年城乡贸易隐含碳排放量

由图5可看出:

1)总体来看,2017年中国城镇隐含碳输入量(90 439.63万t)大于输出量(87 274.72万t),农村隐含碳输出量(8 308.28万t)远大于输入量(5 143.37万t),这表明农村在城乡贸易中承担了较大的碳排放压力。

2)中国各省市城镇贸易隐含碳输入量均大于农村贸易隐含碳输入量,城乡贸易隐含碳输入量较大的区域多集中在沿海城镇地区。浙江城镇贸易隐含碳输入量最大,为8 182.50万t,江苏和广东城镇的次之,分别为7 959.37万t、7 521.64万t,11个沿海省市城镇贸易隐含碳输入量合计占全国城镇贸易隐含碳输入量的45.78%。西藏、青海的城镇贸易隐含碳输入量较小,分别为414.88万t、316.86万t。在城乡贸易隐含碳输入量从大到小的排序中,排在前30位的都是城镇地区。湖北农村贸易隐含碳输入量最大,为403.64万t,仅为浙江城镇的0.05倍。上海、天津、西藏农村贸易隐含碳输入量较小,均在20.00万t以下,且西藏农村贸易隐含碳输入量仅为10.12万t。这主要是因为上海、天津城镇化率高,农村人口较少,而西藏属于西部地区,经济密度低,农村消费体量小。中国各省市城镇贸易隐含碳输出量均大于农村贸易隐含碳输出量,城乡贸易隐含碳输出量较大的区域主要是华北城镇地区。河北、山西城镇贸易隐含碳输出量较大,这是由于它们分别为煤炭大省和钢铁大省,多向其他地区输出高碳产品,且河北城镇贸易隐含碳输出最大,为9 546.26万t;内蒙古城镇和农村贸易隐含碳输出均较大,原因在于内蒙古不仅拥有丰富的资源,且具有较高的农产品产量。不同地区的城镇、农村贸易隐含碳输出存在较大差异,这主要与各个地区的主导产业有关。黑龙江农村在农村贸易隐含碳输出量中排名第一,其隐含碳输出为1 021.01万t。除西藏外,海南、青海城镇贸易隐含碳输出量较小,均小于500.00万t,青海、上海、宁夏、北京农村贸易隐含碳输出量较小。

中国省际贸易隐含碳主要发生在城镇与城镇之间,2017年城镇—城镇、农村—农村贸易隐含碳流通网络如图6所示。由图6可看出:

1)2017年发生在城镇间的贸易隐含碳总量为164 619.69万t,占全国城乡贸易隐含碳总量的86.11%,城镇间贸易隐含碳流通格局与省际贸易隐含碳排放路径基本一致。

2)河北、内蒙古、山西、辽宁、山东5个地区城镇分别向北京、浙江、江苏、广东、河南、上海、重庆7个地区城镇累计输出了其各自隐含碳输出量的50.00%以上。江苏城镇贸易隐含碳主要向浙江、广东、河南、北京、安徽、重庆等地城镇输出,输出量均在200.00万t以上,合计量占其输出总量的45.98%。从城镇间贸易隐含碳流通情况可以看出,中国贸易产品运输距离较远,未充分利用地理邻近效应,这导致贸易隐含碳排放的增加。中国农村与农村间隐含碳贸易体量较小,这主要与农村人口大规模向外流动有关。内蒙古、黑龙江、新疆农村间贸易隐含碳输出量较大,均大于20.00万t,农村间贸易隐含碳输入量较大的地区为山西、广东、贵州、河南农村。

3)内蒙古农村向山西农村输出的贸易隐含碳量最大,为18.83万t,占其总输出量的55.88%,占山西总输入量的92.73%;其次是河南农村,内蒙古农村向其输出的隐含碳量为5.52万t。与城镇间贸易隐含碳流通格局相比,农村碳排放路径较为分散,这主要是由农村消费需求差异决定的。黑龙江农村主要向吉林、贵州、新疆、内蒙古、广西等地农村输出隐含碳,输出量均在1.50万t以上。新疆农村贸易隐含碳主要向贵州、黑龙江、湖南、内蒙古、广西5地农村输出,累计输出了其隐含碳总输出量的45.62%以上。

2017年城镇—农村、农村—城镇贸易隐含碳流通格局如图7所示。从图7中可看出:

图7 2017年城镇—农村、农村—城镇贸易隐含碳流通格局络

1)从农村—城镇、城镇—农村贸易隐含碳流通格局看,中国各省区农村输入城镇的贸易隐含碳量明显大于城镇输入农村的贸易隐含碳量,这表明城镇是贸易隐含碳输入的热点区域,农村则是贸易隐含碳输出的主要源区。

2)在城镇与农村贸易隐含碳流通中,异地隐含碳输入量由大到小排名中前六的均为城镇地区,而输出量由大到小排名中前六的均为农村地区。其中,黑龙江农村隐含碳输出量最大,为994.44万t,内蒙古、湖南、山东、江苏、河北农村次之;江苏城镇隐含碳输入量最大,为588.43万t,河南、湖南、山东、浙江、吉林城镇次之,均在450.00万t以上;黑龙江农村贸易隐含碳主要向吉林城镇输出,输出量为217.82万t,占其异地输出量的36.40%,仅次于其向本地城镇输出的贸易隐含碳量(396.11万t)。内蒙古、湖南、山东、河北4个地区农村分别向北京、江苏、浙江、广东、河南5个地区城镇累计输出了其各自异地隐含碳输出量的35.00%以上。各省(区、市)城镇与本地区农村间贸易隐含碳的输入和输出量明显大于区级的隐含碳流通量。湖南地区农村向该地区城镇输出的贸易隐含碳量最大,为445.47万t,山东、黑龙江、湖北、江苏地区农村分别向各自地区的城镇输出的隐含碳量次之,均在300.00万t以上。上海、北京地区农村分别向各自地区城镇输出的贸易隐含碳量较小,分别为9.19万t、6.01万t,主要与这两地区城镇化率高有关。农村在城镇与乡村贸易中承担了较大的碳排放压力。吉林地区农村向该地区城镇输出的贸易隐含碳量是该地区城镇向农村输出量的18.41倍,浙江的这个数据也达到了10.33倍。重庆、湖北、河北、辽宁、陕西地区农村分别向本地区城镇输出的贸易隐含碳量是城镇向农村输出量的0.9～1.2倍,表明这5个地区在各自地区城镇与乡村间贸易中是互利关系。

注:该图基于自然资源部标准地图服务网站下载的审图号为GS(2016)2923号的标准地图制作,底图无修改。为更好地展示2017年城镇—农村、农村—城镇贸易隐含碳流通情况,这里仅将异地隐含碳输入量由大到小排序前六的地区、输出量由大到小排序前六的地区进行了空间分析。

3 结论与政策建议

本文采用2017年中国区域间投入产出表及各省(区、市)能源消费数据,利用环境拓展的投入产出模型,在分析不同省际贸易隐含碳空间分布及流通格局的基础上,进一步揭示各省(区、市)城镇与农村贸易隐含碳的区域差异和流通路径。主要结论如下:①贸易隐含碳的输入和输出具有较大的省际差异,净输入区域主要包括华东和西南地区,净输出区域主要集中在华北、东北和西北地区,这主要与不同区域的资源禀赋、贸易量、产业特点及产品结构密切相关。②贸易隐含碳排放主要从第二产业发达或能源资源富集的经济欠发达地区向经济发达地区流动,这表明能源富集区向资源欠发达地区输入产品(或提供服务)的过程中产生了大量隐含碳排放。③省际贸易隐含碳流通路径相对集中,城镇间贸易隐含碳流通格局与省际的基本一致。农村间隐含碳贸易体量较小,碳排放路径较为分散,这主要是由消费需求差异决定的。④从全国尺度看,城镇是贸易隐含碳输入的热点区域,而农村则是贸易隐含碳输出的主要源区。各省(区、市)农村输入城镇的贸易隐含碳量明显大于城镇输入农村的贸易隐含碳量,这表明农村在城乡贸易中承担了较大的碳排放压力。

基于本文的结论,为进一步推动区域减排和城乡协调发展,提出以下对策建议:

1)加快中西部能源密集区的传统产业转型升级,重点推动高能耗产业的产能化解和技术改造,提高能源利用效率,通过大力发展可再生能源进一步优化能源结构,从源头降低贸易隐含碳排放。

2)坚持区域协调和城乡统筹发展,在产业转移和空间布局中,要坚持区域协同减排的理念,避免重复建设和同质化发展带来过多的碳排放。

3)充分利用地理邻近效应,优化地区生产布局,优化区域之间物流网络和产品运输距离,提高贸易流通效率。

4)建议推行贸易碳核算和碳标签制度,明确划分区级和城乡碳减排责任,并尝试开展基于隐含碳的区域和城乡之间的横向碳补偿,进一步推动区域之间、城乡之间的公平发展和协同减排。