中国省级电力碳排放责任核算方法及应用

付坤齐　绍洲

摘要：在对中国省级电力碳排放责任核算时，综合考虑生产者责任和消费者责任，有利于促成各省份更加公平地承担减排责任并协同减排。本文提出了基于共担责任原则下的省级电力排放核算方法，并同时考虑了电力跨区交换因素，这不仅有利于电力生产端和消费端共同承担排放责任，而且也使得电力净调出和调入省份能够合理承担相应的碳排放责任。基于本文提出的方法，核算了2011年中国各省电力碳排放责任。计算结果显示：①相对于生产者责任核算方法，共担责任原则核算方法使中国主要电力生产省份的碳排放责任减少10%以上，而一些电力消费省份的电力碳排放责任则增加20%以上；②基于共担责任核算原则，电力排放量最大的省份是内蒙古，排放最小的省份是海南省；③净调出电力排放量最大的4个省份分别为内蒙古、山西、湖北和安徽，2011年净调出电力排放均在1 400万 t以上，这4个省份净调出电力排放占全国的74.42%，而净调入电力排放量最大的6个省份分别为河北、北京、广东、辽宁、山东和江苏，2011年净调入电力的排放均在1 100万 t以上，这6个省份电力净调入排放占全国的71.44%；④进一步估算出的各省级电力消费排放因子，有利于在避免重复计算的情况下，核算电力终端消费的碳排放责任，如建筑、汽车制造等行业；此外，利用该因子还可核算各省级电网的排放责任。

关键词：共担责任；发电效率；二氧化碳排放；排放因子

中图分类号：X323文献标识码A文章编号1002-2104（2014）04-0027-08

为了加快转变经济发展方式，促进产业结构升级，中国积极探索市场手段来达到节能减排的目的。国家发改委于2011年底批准了7个省市开展碳排放权交易试点工作，而碳排放权交易关键的基础工作之一就是核算不同层面的碳排放量，包括省级、行业和企业层面。电力排放一直以来都是中国各省份主要的排放源，因此电力排放的核定成为省级整体排放核算的最关键部分。中国省级之间的电力资源禀赋差异与电力需求矛盾长期存在，这必然造成中国区域电网之间存在大量的电力调配。经济相对落后的中西部省份电力供大于求，经济相对发达的东部省份电力则供不应求。而由于发电方式和发电技术水平的不同，不同区域电力的CO2排放系数也存在明显差异。此外，由于中国电力市场是受政府管制的，电力企业不能够充分利用市场手段来缓解其成本压力。因此，相对于生产者责任原则和消费者责任原则的排放核算方法，共担责任原则核算方法有利于使得电力生产端和消费端各自承担“共同而有区别”的排放责任，有利于促成各省份更加公平地承担减排责任并协同减排。

1文献综述

碳排放责任的核算原则主要有以下三种：第一，生产者责任原则，即碳排放责任全部由产品和服务的直接生产者承担。如王锋等[1]、刘竹等[2]。生产者责任原则核算方法最大的缺点是容易导致“碳泄漏”问题。第二，消费者责任原则，即碳排放责任应该由产品和服务的消费者承担。Davis等利用多区域投入产出模型（MRIO）和GTAP数据库，研究发现2004年23%的全球碳排放量是通过国际贸易从中国及其他的新兴市场国家出口到发达国家[3]；Shigeto等利用终端消费碳排放量测算模型估算了四种技术情景的减排潜力，研究发现采用相关减排技术能够减少京都80%的碳排放[4]；Gavrilova等采用投入产出分析、双边贸易内含碳分析方法（EEBT）和IPCC（2006）基本方法分别编制了基于两种核算原则下的爱沙尼亚国家温室气体排放清单，研究结果表明2005年基于消费核算原则下的碳排放比基于生产核算原则下的碳排放高出18%[5]；樊纲等提出福利角度来核算消费碳排放责任，并计算了两个情景下1950-2005年世界各国累积消费排放量，发现中国约有14%-33%（或超过20%）的国内实际排放是由他国消费所致[6]；耿丽敏等在归纳了国内外关于消费型碳排放的研究内容和方法基础上，建立了消费型碳排放的核算方法和模型[7]。消费者责任原则核算方法的不足之处在于计算方法复杂、数据质量要求高，这必然会增加计算结果的不确定性。第三，共担责任原则，即碳排放责任由生产者和消费者共同承担，该核算原则能够将产业链上的各环节和消费者纳入到排放核算体系中，使得参与各方承担相应的排放责任。共担责任原则核算方法核心问题就是确定排放在生产者和消费者之间的共担比例。Cadarso等采用全球生产链增加值来计算共担比例，并实证分析了西班牙的碳排放责任，结果显示在2000年和2005年，共担责任原则核算的排放量比生产者责任原则核算的排放量分别高出9.8%和34.4%[8]；Chang利用边境调节税来计算共担比率，发现相对于生产者责任原则，共担责任原则使得2007年中国碳排放责任减少11%[9]。

到目前为止，研究中国省级电力排放责任的文章不多。李保卫等提出以公平性为基础的电力区域碳排放分摊原则，并结合电力系统传输特性，建立了电力碳排放区域分摊的碳流追踪模型[10]，但仅分析了中国6大区域电网的电力排放责任，没有进一步分析省级层面电力排放责任。本文在考虑了避免电力排放重复计算、区域间电力CO2排放系数的差异性和电力净调入调出等因素基础上，提出基于共担责任原则的中国省级电力排放核算方法，并以2011年数据为例核算各省份电力碳排放责任，进一步计算出各省级电力消费碳排放因子和各省级电网碳排放责任。

2研究方法

2.1电力直接排放与共担比例测算

2.1.1电力直接排放测算

电力直接排放测算采用燃料消耗量乘以相应碳排放因子的方法。

EM=∑iACi·EFi（1）

其中：EM表示电力直接排放量；ACi表示电力生产过程燃料i的消耗量；EFi表示燃料i的排放因子。

2.1.2排放共担比例测算

共担原则的核心问题在于确定电力直接排放在生产端和消费端之间的共担比例，Lenzen等[11]提出的共担比例为增加值与净产出之比；Rodrigues等[12]认为生产者和消费者的责任应具有对称性，即共担比例为1/2。考虑到电力系统本身的特点，同时兼顾可操作性原则，本文提出的共担比例为省份发电效率，根据省级电力的等价值（Energy Equivalent Value）和当量值（Energy Calorific Value）确定。以各省份发电效率作为共担比例，一方面能够体现省份发电效率的差异性，有效激励各省份采用更高效低碳的发电方式和发电技术以减少其承担的排放责任；另一方面也能促进消费端采用更多措施减少电力消耗，从而减轻其承担的排放责任。

EEVy=∑iFCi，y·RiTPy（2）

Ky=ECVEEVy（3）

θy=1-Ky（4）

其中：EEVy表示第y年省级电力的等价值；FCi，y表示第y年省级火力发电中化石燃料i的消耗量；Ri表示化石燃料i的折算标准煤系数；TPy表示第y年省级火电发电量；i表示第y年省级火力发电中消耗的化石燃料种类；Ky表示第y年省级火电发电效率；ECV表示电力的当量值，ECV=0.122 9（kgce/kWh）；θy表示第y年省级电力生产端排放承担比例，由于该承担比例与火电发电效率呈反向关系，有利于促进各省采取有效措施提高火电发电效率，减少其电力的碳排放责任。

2.2省级电力排放责任核算

电力排放责任由该省级电力生产端承担排放和消费端承担排放两部分组成，其中消费端承担排放可进一步分为：区域电网内电力消费排放和其他区域电网净调入（调出）电力消费排放。因此，省级电力排放核算公式为：

E=EP+EC（5）

其中：E表示省级电力排放；EP表示省级电力生产端承担排放；EC表示省级电力消费端承担排放。

2.2.1各省级电力生产端承担排放测算

EPy=θy·EMy（6）

其中：EPy表示第y年本省级电力生产端承担排放；θy表示第y年本省级电力生产端排放承担比例；EMy表示第y年本省级电力直接排放。

2.2.2省级电力消费端承担排放测算

省级电力消费端承担排放由区域电网内电力消费排放和其他区域电网净调入（调出）电力消费排放两部分组成。先计算区域电网之间电力调度的排放量和区域电网内电力消费排放，然后根据消费分担原则来计算区域电网内电力消费排放和其他区域电网调入（调出）电力消费排放。

中国电网实行的是统一调度、分级管理的模式，电网主要由国家电网和南方电网组成，其中国家电网可以划分为东北、华北、西北、华中、华东五大分部，中国电网根据边界可统一划分为东北、华北、华东、华中、西北和南方区域电网，不包括西藏自治区、香港特别行政区、澳门特别行政区和台湾省，进而根据区域电网之间电力的交换网络可以构建碳交换图，图1显示了中国六大区域电网之间的抽象碳流向图，其中箭头表示碳流向。

（1）计算本区域电网电力消费排放因子。基于电力生产和消费守恒原理，本区域电网发电量等于本电网内电力消费量加上其调出至其他区域电网的电力消费量，故本区域电网电力消费排放因子等于本区域电网消费端承担排放除以本区域电网总发电量本文中总发电量均指包括所有发电方式的发电总量。。

EFICy=∑i（1-θi，y）·EMi，y∑iGEi，y（7）

其中：EFICy表示第y年本区域电网电力消费排放因子；（1-θi，y）表示第y年本区域电网中省份i电力消费端排放承担比例；EMi，y表示第y年本区域电网中省份i电力直接排放；GEi，y表示第y年本区域电网中省份i的发电量；∑iGEi，y表示第y年本区域电网中所有省份的总发电量。

（2）计算本区域电网向其他区域电网净调出电力排放和本区域电网内电力消费排放。

（3）估算本省电网分别与其他区域电网之间电力净交换量、本区域电网内其他省级电网之间电力净交换量。

在估算本省级电网与其他区域电网之间电力净交换量时，如果本省级电网是净调出电量的电网，则仅需估算本省级电网向其他区域电网净调出电量；如果本省级电网是净调入电量的电网，则仅需估算其他区域电网向本省级电网净调出电量。

当本省级电网是净调出电量的电网时，本省电网与其他区域电网之间电力净交换量估算方法是将本区域电网向其他区域电网净调出的电量在本区域电网内存在净调出电量的省份之间进行分摊，分摊比例为本省级电网净调出电量与存在净调出电量省份的净调出总电量之比。

NETy=NEy∑iNEi，y·∑jEXj，y（12）

其中：NETy表示第y年本省电网与其他区域电网之间电量交换量；NEy表示第y年本省级电网净调出电量；∑iNEi，y表示第y年本区域电网中存在净调出电量的省份净调出总电量。

当本省级电网是净调入电量的电网时，本省电网与其他区域电网之间电力净交换量估算方法是将其他区域电网向本区域电网净调入的电量在本区域电网内存在净调入电量的省份之间进行分摊，分摊比例为本省级电网净调入电量占存在净调入电量省份净调入总电量的比例。

NETy=NIy∑iNIi，y·∑jIMj，y（13）

其中：NIy表示第y年本省级电网净调入电量；∑iNIi，y表示第y年本区域电网中存在净调入电量的省份净调入总电量；∑jIMj，y表示第y年其他区域电网向本区域电网净调入的总电量。

根据电量守恒原理，本省级电网与本区域电网内其他省级电网之间电力净交换量等于本省级电网电力净交换总量减去本省电网与其他区域电网之间电力净交换量。

NEPy=NTy-NETy（14）

其中：NEPy表示第y年本省级电网与本区域电网内其他省级电网之间电量净交换量；NTy表示第y年本省级电网电力净交换总量，当本省级电网属于净调出电力的电网时，NTy=NEy；当本省级电网属于净调入电力的电网时，NTy=NIy。

4结论

本文提出了基于共担原则的省级电力排放核算方法，并利用2011年数据核算中国各省级整体电力排放，进一步估算出各省级电力消费排放因子，并以此估算省级电网排放。分析结果表明：

（1）相较于生产者责任核算方法，本文提出了共担责任原则核算方法，并同时考虑了电力净调入调出因素，这一方面有利于电力生产端和消费端共同承担排放责任，另一方面也能够使得电力净调出和调入省份能够合理承担相应的排放责任：增加净调入电力省份的排放责任，降低净调出电力省份的排放责任，从而使得各省份之间承担“共同而有区别”的排放责任。以2011年数据为例，内蒙古共担原则核算排放相比生产者原则核算排放减少3 907万t，而北京共担原则核算排放相比生产者原则核算排放增加1 691万 t。

（2）利用本文提出的核算方法，能够估算出各省级电力消费排放因子。由于该排放因子是基于共担责任原则估算出来的，因此，可以在避免重复计算的情况下，用来直接测算电力终端消费的碳排放，如建筑、汽车制造业等以电力为主要能源消耗的行业排放；此外，还可以以此计算各省级电网应承担的排放责任。本文估算显示全国省级电网平均排放达到226万 t。这些排放核算数据有利于将省级电网纳入全国或者区域性碳排放交易体系。

（编辑：刘照胜）

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（2）利用本文提出的核算方法，能够估算出各省级电力消费排放因子。由于该排放因子是基于共担责任原则估算出来的，因此，可以在避免重复计算的情况下，用来直接测算电力终端消费的碳排放，如建筑、汽车制造业等以电力为主要能源消耗的行业排放；此外，还可以以此计算各省级电网应承担的排放责任。本文估算显示全国省级电网平均排放达到226万 t。这些排放核算数据有利于将省级电网纳入全国或者区域性碳排放交易体系。

（编辑：刘照胜）

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（编辑：刘照胜）

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