山西省省际贸易隐含碳排放时空分析及优化策略

梁荆花

（首都经济贸易大学 城市经济与公共管理学院，北京 100070）

0 引言

近年来，以二氧化碳为主的温室气体的大量排放导致全球气候变暖，因此减少二氧化碳的排放是应对气候变暖的主要方法。2015年195个国家签署了《联合国气候变化框架公约》下的 《巴黎协定》，在该协定下，各方同意“将全球平均气温升幅控制在工业化前水平之上2℃以内”。2020年习近平总书记提出中国争取在2030年前实现“碳达峰”，2060年前实现 “碳中和”。中国为了实现“碳达峰” “碳中和”目标，在北京、天津、上海等地进行了碳交易市场试点运行。王文举等（2019）研究表明各省份碳配额分配是否科学合理成为碳交易市场有效运行的关键。闫敏等（2022）和李富佳（2018）研究表明省际贸易的碳转移将会造成省域间碳配额分配不均以及碳减排权责失衡。因此，张彬等（2021）提出在制定碳交易方案以及推动“碳达峰”“碳中和”目标时应将省际贸易中的隐含碳排放考虑在内。

有关省际贸易隐含碳排放的研究主要包括以下3个方面。1）碳排放责任划分。王安静等（2017）、王喜莲等（2021）、赵慧卿等（2013）将碳转移引起的碳排放责任划分问题分为生产者责任原则和消费者责任原则、共同责任分担原则。付坤等（2014）认为生产者责任原则将碳排放责任归于生产者，这种分配方式会导致“碳泄露”等问题。Tao et al.（2016）认为消费者责任原则将碳排放责任归于产品和服务的消费者，缺乏对碳排放生产者的约束，会导致产品贸易过程中隐含碳排放比较高。杨青林等（2022）认为共同责任分担原则将碳减排责任归于生产者和消费者双方，能够有效减轻消费者和生产者由于产品贸易而产生的减排压力。2）区域间隐含碳转移。崔盼盼等（2018）研究了中国所有省份间的隐含碳转移。蒋雪梅等（2019）、武娜 等 （2019）、罗 芳 等 （2020）、康 彦 霞 等（2022）分别研究了京津冀地区间、晋陕蒙地区间、长江经济带以及黄河流域的隐含碳排放。3）行业间隐含碳排放。周申蓓等 （2019）、史俊晖等（2020）、王丽萍等（2018）分别研究了电力行业、农业、物流业的碳排放问题。

从研究方法上看，崔盼盼等（2018）采用投入产出法、刘晶茹等（2007）采用消费品生命周期法、崔盼盼等（2020）采用消费者生活方式法对隐含碳进行测算。崔盼盼等（2018）认为后两种方法对数据要求较高，并且数据选择由人工进行，可能会造成不切实际的分析，而投入产出法的使用更加普遍。闫云凤等（2012）、王保乾等（2019）、齐晔等（2008）都采用投入产出法对隐含碳进行测算，因此本文采用投入产出法对隐含碳排放进行分析。

综上所述，对于省际隐含碳排放研究存在不同区域尺度，但针对某个具体省份的碳转移研究较少，不能清楚地了解隐含碳在各个省份的流动情况，得出的结论也不能适用于具体的省份。此外，丁浩 等 （2023）、刘 庆 燕 等 （2019）、童 霞 等（2022）虽然开展了对特定省份的研究，但仅从生产者责任和消费者责任角度对省际贸易隐含碳转移进行了分析。

山西省作为全国典型的资源型省份和高能耗、高二氧化碳排放大省，近年来，努力进行资源型经济转型，但截至2015年，煤炭、焦炭、电力、冶金4大传统支柱产业增加值占规模以上工业增加值比例仍高达74%，在国民经济中占主导地位。王莹等（2018）研究表明山西省“一煤独大”的局面并未发生实质性改变。山西省CO2排放量也呈现逐年增长的趋势，2012年山西省CO2排放量85 467万t，2017年山西省CO2排放量152 141万t。如何进行减排是山西省面临的一个巨大的挑战。2017年，山西省人民政府印发《山西省“十三五”控制温室气体排放实施方案》制定了减排目标，通过产业转型以及能源革命等措施降低碳排放，但是省际贸易隐含碳排放也是山西省碳排放的重要组成部分，在制定减排方案时需要将省际贸易隐含碳排放考虑在内。

因此，本文在对山西省际贸易隐含碳排放量进行测算的同时，进一步通过责任共担原则计算了山西省在省际贸易中应该承担的隐含碳排放责任，并通过结构分析得出省际贸易隐含碳排放影响因素。本研究有利于优化山西省与其他省份贸易模式，可为地区制定碳减排政策提供参考，同时可弥补省际贸易碳排放转移研究的不足，为国内其他地区开展碳减排研究提供框架。本文主要贡献：利用2012年、2017年中国投入产出表和MRIO（multi regional input-output）模型，计算了山西省与其他省份隐含碳转移量及其空间流向；通过碳转移责任分担测算方法计算了山西省在2017年省际贸易隐含碳排放中需要承担的责任；分析了2012—2017年山西省际贸易隐含碳排放量变化的主要影响因素。

1 研究方法和数据来源

1.1 研究方法

1.1.1 MRIO模型构建

假设模型中存在m个省份，每个省份有n个部门，本研究采用的MRIO模型的基本结构如下：

根据式（2），可以将公式进一步变化为

式中：Ars为s区域对r区域的直接消耗系数；Xr为r区域各行业总产出；（I-Arr）-1为r区域的里昂惕夫逆矩阵。为r区域为满足其他区域中间需求而提供的产品或服务的价值量；（IArr）-1Yrr和为r区域为满足本区以及其他区域最终需求提供的产品和服务的价值量。

r区域的直接碳排放系数矩阵可以用Cr表示为

在山西省与r省份进行省际贸易时，从生产侧的角度来看山西省的碳排放用CEproduce，sr表示，从消费侧的角度来看山西省的碳排放用CEconsumer，sr表示：

参考吴开尧等（2016），通过生产侧碳排放与消费侧碳排放的差值来衡量山西省净碳转移水平，山西省净碳转移核算公式为

1.1.2 区域碳转移责任分担测算方法

根据受益原则，即地区所获得的经济利益应与地区需要承担的责任相挂钩，再参考王育宝等（2021）的研究，本文将某省份流出的省内增加值占比作为省域净碳转移责任分担的分配因子。山西省向r省转移商品贸易中本地增加值用DVsr表示，山西省向r省份转移商品贸易中其他省份的增加值用OVsr表示。

以山西省增加值占比作为山西省净碳转移责任分担因子，公式为

山西省向r省份流出的贸易隐含碳中，山西省需要承担的部分为

r省份向山西省转入的贸易隐含碳中，山西省需要承担的部分为

其中，αs和αr分别为山西省和r省的责任分担因子。

1.1.3 SDA模型

参考孙岩（2021）的研究，本文通过两级法对贸易隐含碳排放增长量进行 SDA （structural decomposition analysis）分解，将贸易隐含碳排放的增长量分解为4个方面。从最终需求视角分析，山西省省际贸易隐含碳排放量为

令Psr为山西省某行业为满足其他省份最终需求的产出占山西省总产出额的比例；Qs为山西省所有行业的总产出额，可以将式（13）表示为

将C＝Csr，E＝Cs，L＝（I-Ass）-1，P＝Psr，Q＝Qs代入式14，则公式进一步表示为

将2012年作为基准期，2017年作为计算期，可以得出

在上式的基础上，采用两级法对ΔC进行分解。从基准期和计算期分解可得

由于采用两级法进行结构分解，将上式取均值，则可得到

公式简写为

其中，f（ΔE）＝1／2（ΔEL0P0Q0＋ΔEL1P1Q1）是技术效应，表示碳排放强度变化对区际贸易隐含碳排放转移的影响；f（ΔL）＝1／2（E1ΔLP0Q0＋E0ΔLP1Q1）是中间投入产品结构效应，表示中间投入产品结构对区际贸易隐含碳排放转移的影响；f（ΔP）＝1／2（E1L1ΔPQ0＋E0L0ΔP Q1）是最终产品结构效应，表示最终需求产品结构对区际隐含碳排放转移的影响；f（ΔQ）＝1／2（E1L1P1ΔQ＋E0L0P0ΔQ）是规模效应，表示区际贸易总规模对隐含碳排放转移量的影响。

1.2 数据来源

本文在测算30个省份28个部门之间碳排放转移情况时，所使用的多区域投入产出表来源于中国碳核算数据库中Zheng et al.（2020）研究。多区域投入产出表中包含国内31个省份（不包含港澳台）42个部门投入产出情况，将表中的42个部门合并整理为表1的28个部门。由于能源排放清单上缺乏西藏省份的相关数据，本文在多区域投入产出表中对西藏省份的数据进行删除。参照省能源排放清单的部门和投入产出表的部门，最终将投入产出表整理成为30个省份（除西藏及港澳台），每个省份有28个部门（表1）。

表1 中国多区域投入产出表部门分类Table 1 Sector classification ofmultiregional input-output table in China

2 山西省省际贸易中隐含碳排放净流出变化

研究期间山西省在省际贸易中始终处于隐含碳净调出的状态。山西省2012年隐含碳净调出量为20 255万t，2017年为21 503万t。2012—2017年隐含碳排放净调出量增长6.16%。可见，研究期间山西省隐含碳净调出量出现了小幅度增加。

2.1 隐含碳净调出量的时空演变

2012年除新疆维吾尔自治区外，山西省与其他省份的省际贸易都处于隐含碳净调出状态，2017年减少至25个省份。可见山西省作为资源能源型省份，在与其他省份进行省际贸易，为其他省份提供商品的同时，承担着较大的碳排放压力，几乎与所有省份进行贸易时都会加大山西省减排压力。

如图1，2012年山西省隐含碳净调出的主要省份是北京市、广东省、河北省，这3个省份占山西省隐含碳净调出总量的33.19%。隐含碳净调出量较大的省份主要集中在山西省邻近地区，如环渤海地区、长江三角洲地区、珠江三角洲地区等中部省份，隐含碳净调出较少地区主要集中在西北、西南地区（新疆维吾尔自治区、青海省、甘肃省、云南省、四川省等）。2017年山西省隐含碳净调出量的主要省份变化为黑龙江省、河南省、浙江省，占山西省隐含碳净调出总量的32.73%，隐含碳净调出量较少省份与2012年相比没有显著差异。山西省在满足这些省份的生产和消费需求的同时，承担了大量的碳排放。

图1 2012—2017年山西省际贸易隐含碳排放净调出量ig.1 The net outflow of embodied carbon emissions in interprovincial trade of Shanxi province from 2012 to 2017

2.2 从部门角度对山西省碳排放净流出分析

从图2可得，2012年和2017年山西省各部门的隐含碳净调出量没有显著性变化。山西省隐含碳净调出总量主要来自S21、S14、S11、S2。S21是隐含碳净调出量最多的部门，2012年和2017年S21部门隐含碳净调出量占总隐含碳净调出量60%以上。山西省作为以煤电为主的中国电力源点（马丽等，2019），在为其他省份提供电力、热力的同时，也对本地环境产生了较大负面影响。

图2 2012—2017年28个行业隐含碳排放净调出量Fig.2 The net outflow of embodied carbon emissions of Shanxi's 28 sectors from 2012 to 2017

从山西省各部门省际贸易隐含碳排放调出总量来看（图3），山西省碳排放调出总量主要来自S21、S14、S11、S2。2012年和2017年，这4个部门碳排放调出量的总和占山西省碳排放调出总量的90%以上，其中S21部门占比在2012年和2017年都达到60%以上，表明一半以上的山西省碳排放调出总量是由S21部门的产品或价值服务转移所导致的。

图3 2012—2017年山西省各部门隐含碳排放调出量Fig.3 Outflow of embodied carbon emissions from various departments in Shanxi province from 2012 to 2017

从山西省各部门省际贸易隐含碳排放总调入量来看（图4），碳排放调入总量主要来自S21、S14、S13。在2012和2017中，上述3个部门，碳排放总调入量超过70%。从时间尺度分析，山西省碳排放调入量总体上呈现下降的趋势，2017年碳排放调入总量比2012年碳排放调入总量减少9.30%，其中S21部门碳排放调入量下降最多，达910万t。

图4 2012—2017年山西省各部门隐含碳排放调入量Fig.4 Inflow of embodied carbon emissions of various departments in Shanxi province from 2012 to 2017

3 责任共担原则下山西省省际贸易碳转移权责分担

通过计算山西省与其他省份的碳转移责任分担因子发现生产地应该承担较大的碳转入责任，消费地应承担较小的碳转出责任。2017年在山西省向其他省份的贸易转移中，山西省作为生产者应该承担66.56%的贸易隐含碳责任，消费者应该承担的流入贸易隐含碳为33.44%，占省际贸易碳转移比例较小（表2）。在省际贸易中本地获益能力和流出贸易隐含碳的数值越大，则碳转入责任分担越大；在其他省份向山西省进行贸易转入的过程中，省际贸易来源地获益能力越小，流入贸易隐含碳越大，碳转出责任分担量越大。在与北京的贸易中山西省需要承担最多的贸易隐含碳责任，为48.56%，在与宁夏回族自治区的贸易中山西省需要承担最少的贸易隐含碳责任，为10.93%。2017年在山西省省际贸易隐含碳调出中，山西省总共要承担17 918万t隐含碳排放，山西省与河北省、河南省、黑龙江省的交易过程中需要承担的隐含碳排放量最多，与青海省的交易过程中需要承担的隐含碳排放量最少；在山西省省际贸易隐含碳流入的过程中，山西省总共要承担2 022万t隐含碳排放，山西省与河北省、内蒙古、河南省交易过程中需要承担的隐含碳排放量最多，与青海省和海南省交易过程中需要承担的隐含碳排放量最少。

表2 2017年山西省省际贸易碳转移权责分担Table 2 Sharing of rights and responsibilities for carbon transfer in inter provincial trade in Shanxi province in 2017

4 山西省省际贸易隐含碳排放影响因素分析

2012—2017年，技术效应、规模效应导致山西省隐含碳排放调出量增加，中间产品结构效应、最终产品结构效应导致山西省隐含碳排放调出量减少（图5）。技术效应导致山西省隐含碳排放调出量增加，表明山西省技术水平增加比较缓慢，技术水平劣势在不断增加。中间产品结构效应为负向，表示研究期间山西省产业结构在不断优化调整，促使山西省隐含碳排放量减少。最终产品结构效应为负，表明其他省份对山西省高碳行业的需求不断减少。规模效应为正，表明山西省与其他省份的贸易关系日益紧密，贸易规模扩大，导致碳排放增加。

图5 2012—2017年山西省隐含碳调出增长量结构分解Fig.5 Structural decomposition of embodied carbon outflow growth in Shanxi province from 2012 to 2017

2012—2017年，中间产品结构效应是导致山西省隐含碳排放调入量减少的主要因素，表明中国其他省份的产业结构的调整和优化取得了显著成效，要优于山西省产业结构的改善情况，因此中间产品结构效应对山西省隐含碳排放调入量具有显著的抑制作用。技术效应导致山西省隐含碳排放调入量下降，表明研究期间其他省份各产业部门的总体碳排放强度在下降，表明其他区域技术水平和能源利用效率有了较大的提升。规模效应导致山西隐含碳排放调入量增长，表明其他省份和山西省的贸易规模逐渐增加，贸易关系更加紧密（图6）。

图6 2012—2017年山西省隐含碳调入增长量结构分解Fig.6 Structural decomposition of embodied carbon inflow growth in Shanxi province from 2012 to 2017

5 结论与建议

本文通过多区域投入产出模型，测算了山西省2012年、2017年的隐含碳排放，测算了各部门贸易中的隐含碳排放，分析了山西省际贸易隐含碳的输入和输出特征，得到以下主要结论。

1）山西省2012年隐含碳净调出量为20 255万t，2017年为21 503万t。2012—2017年隐含碳排放净调出量增长6.16%。可见，研究期间山西省隐含碳净调出量出现了小幅度增长。隐含碳净调出量较大的省份主要集中在山西省邻近地区、环渤海地区、长江三角洲地区、珠江三角洲地区，隐含碳净调出较少地区主要集中在西北、西南地区（新疆维吾尔自治区、青海省、甘肃省、云南省、四川省等）。

2）2012年和2017年山西省各产业部门的隐含碳净调出量没有显著性变化。山西隐含碳净调出总量主要来自：电力、热力的生产和供应，金属冶炼和压延加工品，石油、炼焦产品和核燃料加工品，煤炭采选产品。因此山西省要减少碳排放，首先要从以上几个行业入手。

3）2017年在山西省省际贸易隐含碳排放调出中，山西省总共要承担17 918万t隐含碳排放，山西省与河北省、河南省、黑龙江省的交易过程中需要承担的隐含碳排放量最多，与青海省的交易过程中需要承担的隐含碳排放量最少；在山西省省际贸易隐含碳排放流入的过程中，山西省总共要承担2 022万t隐含碳排放，山西省与河北省、内蒙古自治区、河南省交易过程中需要承担的隐含碳排放量最多，与青海省和海南省交易过程中需要承担的隐含碳排放量最少。

4）技术效应、规模效应导致山西省隐含碳排放调出量增加，中间产品结构效应、最终产品结构效应导致山西省隐含碳排放调出量减少。2012—2017年，中间产品结构效应是导致山西省隐含碳排放调入量减少的主要因素。

针对山西省的碳排放情况，给出以下政策建议。

1）优化省际贸易产业结构，推动产业结构转型升级。研究期间，中间产品结构效应和最终产品结构效应在降低隐含碳排放的调入和调出中都发挥着重要的作用。因此，要继续推进山西产业结构调整，发挥结构效应的减排作用。首先，淘汰落后产能，提高新兴产业所占比例，提高传统产业节能减排技术水平，推动产业园区进行循环化改造；其次，发展低碳产业，利用山西省生产要素优势，积极发展低能耗、高附加值现代服务业、高技术产业等绿色低碳产业。

2）推动能源结构调整，提高能源利用效率。S21（电力、热力的生产和供应）是导致山西省隐含碳调入和调出量的主要部门，山西电力和热能的提供主要依靠丰富的煤炭等化石能源，这导致电力和热力的生产和供应成为山西省减碳压力的重要因素。因此未来山西省可以加快风能、水能、太阳能等清洁能源的开发和利用，增加可再生能源比例，进而对能源结构进行调整；将云计算、大数据、人工智能、区块链等技术应用于能源产业，推动信息技术与能源系统深度融合，提高能源利用效率。

3）推动技术进步，发挥技术效应的减排效用。技术效应导致山西省隐含碳排放调出量增加，表明山西省技术进步比较缓慢。山西省应继续加大技术创新投入，努力掌握再资源化、节能利用、清洁生产等关键核心技术。对开展技术改进及创新的企业给予一定的资金支持，在税收上给予相应的优惠。同时，政府可以开展与高校、科研机构合作，加大对科研的投入，促进一线工作者与师生的沟通、交流，培养人才。提高山西省绿色技术水平，降低碳排放强度，进而减少碳排放转移。