碳配额视角下我国省级电力核算方法研究

孙振清，刘保留，李欢欢

(天津科技大学经济与管理学院，天津 300222)

2017 年12 月19 日全国碳市场启动，并且将电力行业纳入初期管控的重点。2019 年4 月3 日《碳排放权交易管理暂行条例（征求意见稿）》的出台，更加明确国家碳市场中基于当年实际产量的行业基准线法和历史强度下降法的重要作用。对于电力行业，由于具有高耗能、数据基础较好等特点，合理地对碳排放配额进行分配显得尤为重要。进行省级、行业和企业层面的电力碳排放核算，是碳排放权交易的基础工作之一。电力生产部门作为碳排放的主要排放源，2018 年我国发电装机容量达到18.996 7亿kW，其中火力发电占比60.2%。如何进行电力排放的核定工作，成为研究城市、区域乃至国家间CO2排放量的关键部分。开展这一工作的重点是处理好电力调入调出引起的排放量，主要是由于我国省级地理位置、资源禀赋的差异，地区间电力需求矛盾长期存在，导致省级、区域之间存在大量的电力调配［1］。不同地区由于经济发展水平的差异，导致电力的需求情况不尽相同，地区间发电方式和技术水平的高低都会影响电力CO2排放系数的大小。除西藏外，2017 年我国所有地区均存在电力净调入或调出［2］，其中内蒙古电力调出量最高，2017 年为1 546.19 亿kW·h，广东省电力调入量最高，2017年为1 493.69 亿kW·h。对于电力行业来说，电力调入调出量引起的CO2排放问题成为影响城市、区域碳配额公平分配的关键因素，通过制定公平有效的省级电力初始碳配额方案，从而有效解决省域电力调度引起的碳排放问题。同时，研究电力部门CO2排放计算方法，一方面有利于实现地区、区域碳配额的公平、合理分配，另一方面在促进城市达峰、区域可持续发展以及减排目标的实施等方面有重要作用。

1 文献综述

近年来，学者们对电力碳排放责任核算的研究主要从以下三方面展开：第一，生产端责任核算原则。根据《IPCC 国家温室气体清单指南》提供的计算方法［3-4］，即电力生产中产生的所有CO2排放，全部由发电地承担。这种方法优点在于计算简单且相对成熟，已经得到广泛认可。丛建辉等［5］从城市碳排放核算的界定及测度方法方面进行研究，分析了消费者原则下电力碳排放核算，并指出生产端视角核算的优劣，但忽略了生产端不受碳减排约束的情况。Wiedmann［6］、Vetoné Mózner［7］的研究，则利用多区域投入产出模型，对消费端进行电力碳排放计算，没有对生产端方面进行控制。王峰等［8］、刘竹等［9］、姚亮等［10］的研究从生产者的角度，对能源消费碳排放进行分析。第二，消费端责任核算原则。该方法将责任主体归属于最终消费部门，将生命周期的思想运用到产品和服务中，它的主要优势在于有效降低了城市间的碳泄露问题［11］。Davis 等［12］、Gavrilova 等［13］从投入产出的视角，运用MRIO 模型、GTAP 数据库等进行国家间碳排放量的对比分析，并用不同的方法来核算碳排放量增减的情况。Shigeto等［14］采用终端能源消费的数据，利用碳排放量测算模型分析不同技术情景下减排的潜力，并以日本京都为研究对象，发现恰当的减排技术可以减少近80%的碳排放。钟章奇等［15］构建多区域投入产出分析模型和扩展的STIRPAT 模型，分析了基于消费责任制的39 个国家的碳排放量，从而为全球节能减排提供参考。但是，消费端责任核算方法不足之处在于计算的过程比较复杂，对数据的处理要求比较高，会增加结果的不准确性。第三，共担责任核算原则，即生产端和消费端按照合理的比例承担责任，将参与产品和服务的各方纳入排放核算体系中。该方法的关键是确定生产者和消费者所占的比例。Chang［16］从边境调节税的角度来分析，得出结论：相比于生产端责任原则，共担原则下中国2007 年的碳排放责任减少了11%。Cadarso 等［17］则以西班牙为例，利用全球生产链增加值得出共同承担的比例。相比生产端计算方法，共担原则下2000 年和2005年的碳排放量分别高出9.8%和34.4%。赵文会等［18］基于共担原则，对电力行业进行碳减排责任分摊，并利用SE-DEA 和ZSG-DEA 模型进行评判和优化处理，实现区域的最优化。周嫔婷等［19］从电力跨区域交换的角度出发，计算了消费端原则和共担原则下电力排放的需求情况，并与生产端责任原则进行了对比研究。

综上所述，目前有关电力排放的研究，注重于对影响电力排放的因素、理论以及核算方法方面，缺乏对电力间接排放的归属问题进行深层次分析。本文立足于碳配额合理分配的视角，在考虑了省级电力排放重复计算、各地区CO2排放系数差异性等因素的基础上，根据各省电力消费的详细数据，以2008—2017 年10 年的数据为研究基础，计算各省电力碳排放量，并对电力调入调出引起的间接排放量，采用不同的方法进行计算对比。一方面有助于促进省市、区域明确碳排放的责任，实现碳配额更加合理、公平的分配，保证碳市场的有效、公平运行；另一方面也有利于发挥电力生产端和消费端之间协同减排的效果。

2 研究方法及数据来源

2.1 生产端方法测算

针对于地区消费的电力，既有本地区发电产生的火电、风电、水电等，也有从外地调入的电力。采用生产端的计算方法，其电力调入调出产生的碳排放全部计入生产者，用本省的电力排放量乘以所在区域的电网平均排放因子。

2.2 消费端方法测算

从消费端的角度来计算，消费端CO2排放包括本地发电产生的CO2。和电力调入隐含的CO2排放，同时，除去电力调出隐含的CO2排放量，计算公式如下：

2.3 共担原则方法测算

共担原则的计算方法的测算过程相对比较复杂，重点在于分配生产者和消费者共担的比例。根据学者们的研究，有提出用增加值和净产出的比例［20］，也有认为基于对称性的理论［21］，生产者和消费者的比例为1/2。本文考虑了区域电力发电技术的差异、实际计算的可操作性，采用实际产出电量和产出的比值来确定共担比例，具体计算过程如下；

2.4 数据来源

本文以2008—2017 年的相关数据为基础进行研究，为确保计算结果的准确性，各省电力（包括火电、水电）生产以及消费的数据来自《中国能源统计年鉴》，电力调入调出以及进出口电量的数据来自各省市能源平衡表、《电力工业统计资料汇编》，各省经济指标数据来自《中国统计年鉴》，各燃料的热值和含碳氧化率数据来自《省级温室气体清单编制指南2006》，其他数据以及计算方法参考《2006年IPCC 国家温室气体清单指南》。其中燃料参数和碳排放因子的计算关系式如下：

3 结果讨论

3.1 生产端与消费端计算结果对比

采用生产端原则方法计算的公式如公式（1），各地区电力的生产量与相应的电力排因子的乘积，消费端原则计算的方法如公式（2）—（4）所示，一方面需要考虑本地电力消费引起的碳排放量，另一方面也要对电力净调入调出量进行研究。通过将两种计算方法得到的电力排放量的均值进行对比，具体计算结果如表1 所示。

表1 生产端和消费端电力均值排放差距情况 单位：万t

表1 对比了两种计算方法下近10 年省级和区域电力排放均值的差距情况，整体上来看，从西部到中、东以及北部地区呈逐渐下降的趋势。电力排放量的大小，一方面受能源结构变化的影响，另一方面与电力部门发电技术的革新、发电效率提高有重要的联系。以山西省为例，作为以煤炭产业为支柱产业的资源型大省，提高发电技术水平，降低CO2排放量显得尤为重要。两种计算方法下，碳排放量均值差为7 128.9 万t。经济发展水平较高的东部沿海省级行政区，CO2排放量明显小于中西部，北京、上海、天津、福建等电力调入省级行政区，这10 年的碳排放量均值不超过1 万t，其中海南的碳排放量均值差最小，为84.8 万t，而经济发展相对落后的中西部地区，如山西、内蒙古等地，不同计算原则下，需承担碳排放量也有较大差距，其中内蒙古的碳排放量均值差最大，为13 653.9 万t。同时，受到资源分布差异性的影响，资源丰富型的城市，一方面需要满足自身电力消耗，另一方面进行省级间的电力输送，从而导致自身碳排放量增加，如贵州、云南等地，这些地区经济发展水平不高，但积累的碳排放量却较大。

从区域的角度来看，采用区域电网平均排放因子核算两种原则下地区电力排放的结果，发现电力调入省级行政区如江西、湖南和重庆分别高出28.29%、48.43%和43.44%，这类地区的区域电网因子小于调入电力排放因子，相比之下，四川和新疆分别高出22.58%和16.11%，省级和区域累计电力排放均值差距明显。同时，由于地区间CO2排放因子的差异，采用生产端和消费端计算出来的结果也相差比较大，不同地区调入相同量的电力所隐含的CO2量也是不同的。以2017 年上海和辽宁为例，采用消费端计算方法，辽宁省的净调入电力排放均值为545 万t，上海市的净调入电力排放均值为433 万t，追溯来源，上海的电力调入主要来自四川、湖北等地，调入电力排放因子小于区域和全国平均排放因子，而辽宁省的电力调入，主要来自以火力发电为主的吉林省，调入电力排放因子大于区域和全国平均排放因子。通过对各省级行政区电力调入来源进行详细分析，能够客观体现差异性。

3.2 共担责任原则计算结果分析

在共担原则下，生产端和消费端分别以一定的比例承担相应的CO2排放量，具体计算如公式（5）—（9）所示，基于“共同而有区别的责任”的理论，笔者分别计算了发电效率和用电效率，以此来确定测算的比例，并选取了近10 年的数据作为计算的基础。但是，由于数据处理的结果较多，无法全部展示，本文以近10 年生产端、消费端以及净调入调出碳排放的均值作对比，进行结果的分析，具体计算结果如表2 所示。

表2 省级共担责任电力碳排放均值构成 单位：万t

表2（续）

共担责任下责任双方承担的碳排放量，对生产端而言，作为碳排放量产生的责任主体，需要承担的比例仍然大于消费端的。近10 年的数据显示，上海生产端承担了5 480 万t，消费端承担了4 175 万t，为消费端的1.3 倍，而像云南生产端承担的碳排放量为消费端的2.2 倍，远大于消费端的承担量，广西则达到1.6 倍，可见发电效率偏低的地区，其生产端承担的碳排放责任更大，这样的计算原则反而促使电力生产端加快技术更新，提升发电技术和水平，提高能源利用率，从而实现经济增长和CO2减排的双赢。另外，净调入电力排放量较大的省级行政区有广东、河北、北京、江苏、上海，广东省调入电力排放量均值达到1 094 万t，这5 个省级行政区的净电力调入排放占到全国均值的64.03%；净调出电力排放量较大的省级行政区有内蒙古、山西、贵州、云南、湖北，内蒙古调出电力排放量均值达到1 166万t，这5 个省级行政区的净电力排放占到全国均值的68.89%。并且，我国各省级行政区的净调入调出电力排放也呈现明显的区域性特征，东部沿海地区主要为净电力调入排放，而中西部地区主要为净电力调出排放。

3.3 不同原则下计算结果对比

为了更加准确、清晰的对比3 种方法的结果，分别取3 种计算原则的碳排放均值来研究，并从经济发展水平、资源分布差异等角度，进行区域层面的分析。同时，为了便于对3 种原则下碳排放量核算的差异性进行对比，借鉴付坤等［1］关于相对偏差率的计算，计算出三种方法下相对偏差率的差值，分析省级碳排放的差异性。

从图1 中的数据对比可以看出，对于电力调入省级行政区，像北京、天津、河北等地，消费端计算原则下，所需要承担的碳排放量仍比较大，并且电力调入的省级行政区大多是经济发展相对发达的东部沿海地区，相对而言，电力调出省级行政区一方面由于经济发展水平的不足，发电技术和效率不能完全实现优化提升，另一方面需要承担较大的排放责任，减排的成本压力也更加明显。对比3 种结果下碳排放量变化趋势，内蒙古的下降幅度明显，共担责任下比生产端责任下降45.9%。对比图2 中相对偏差率的差值，比较共担原则和生产端原则下，相对差率比较大的省级行政区有北京、辽宁、上海、浙江、广东和青海，其中，北京的相对偏差率最大，达到146%；相对偏差率较小的省级行政区有湖北、陕西、山西、内蒙古、云南和安徽，内蒙古的相对偏差率最小为-46%。而共担原则和消费端原则下，四川的相对偏差率最大为44%，北京的相对偏差率最小为-36%，消费端原则和生产端原则下，相对偏差率最大的省级行政区有北京、天津、河北、辽宁、青海、上海、广东，北京的相对偏差率达到185%，相对偏差率最小的省级行政区有湖北、安徽、山西、内蒙古、贵州和云南，其中，贵州的相对偏差率达到-39%。

图1 不同计算原则下核算结果比较

图2 不同计算原则下相对偏差率的差值

考虑到省级电力核算的合理、公平性，对比3种计算结果可以发现，对于经济发达、资源相对匮乏的北京、天津、上海、广东等地，采用共担责任原则的计算方法，减轻了这些地区承担的电力碳排放责任，有利于减缓经济增长带来的减排压力，使得碳减排对地区绿色、低碳发展的约束力减弱，但不利于激发地区实现绿色转型的积极性；对于经济欠发达，、资源相对丰富的内蒙古、青海、云南、贵州等地，采用消费端的计算方法，有助于减弱地区电力部门排放的责任，激发企业生产的动力，但有可能会使这些省级行政区一味的追求经济增长，不能倒逼电力企业进行结构重组、改进技术水平，走清洁、低碳化道路。而对于经济发展较发达、资源充足的四川、湖北等地，3 种计算方法对电力排放责任主体的影响较小。

4 结论及政策建议

为了更加准确地核算省级电力排放量，明确各减排主体的责任，本文以2008—2017 年我国电力消费、调入调出的量为计算基础，采用3 种计算原则，估算出电力间接排放因子、各省发电平均排放因子、用电排放因子和共担责任比例，计算出不同原则下，近10 年我国各省级电力排放量，分析结果得出以下结论：

（1）我国省际间电力调入调出量占本省的发电量逐年增大。北京、辽宁、天津、河北、上海、广东这些省级行政区的电力净调入量占发电量的30%～190%，而贵州、湖北、内蒙古和云南的电力净调出量占到发电量的15%～35%。在生产端责任原则下各省级行政区碳排放量计算简单、直接、效率最高，责任的主体是生产者；在消费端责任原则下则强调谁消费，谁负责，电力的消费量和承担的责任成正比，责任的主体是消费者；在共担责任原则下既考虑了调入调出地电量的流动，也避免了生产端和消费端的重复计算。北京、天津、河北、辽宁、上海、江苏、浙江、山东和广东这9 个省级行政区的碳排放量占全国碳排放的比例，由采用生产端原则计算的43%上升到消费端的54%。内蒙古、山西、湖北、安徽、贵州和陕西这6 个地区的碳排放量占比由生产端方法的60%下降到54%。共担责任原则下一方面有利于生产端和消费端共同承担责任，另一方面对电力净调入和净调出省，能够更加合理、公平的承担责任。

（2）从方法的政策意义角度来说，生产端的计算方法有助于电力生产企业优化发电结构、改进发电技术水平、提高能源利用效率等；消费端的计算方法一方面考虑了发电方和用电方共同的减排责任和意识，另一方面从鼓励供给侧减排、需求侧提高用电效率等方面入手，考虑的更为全面；共担责任的计算方法侧重于避免电力排放的二次计算，造成资源的重复浪费，从而提升减排双方的驱动力。

根据以上研究结论提出改进省级碳配额公平、合理，促进全国碳市场建立的政策建议：

充分考虑不同计算方法的特点，取长避短。2011 年7 个地区的碳市场试点启动，试点城市间的碳交易工作已成功运行，因此，需要实现省级城市间碳配额公平、合理地分配，从而推动城市、区域、国家的绿色协同发展。为了更加全面、公平、有效地实现碳配额的分配，促进多渠道减排，建议在核算各地区电力部门排放量时，仍然选用计算简单、数据来源容易获取的生产端方法、并以计算过程较为复杂的消费端方法作为重要参考以及补充。具体来说，在制定各地区CO2控排方案时，考虑消费端方法占有一定的权重；在衔接全国碳市场建立的过程中，共担原则的计算方法一方面更有利于实现碳配额的公平分配，另一方面也促进了电力企业的低碳、绿色发展。

第二，综合考虑各省的实际发展情况，制定适合的碳配额分配机制。在核算省级电力排放时，全面考量地区的经济实力、资源储量以及可持续发展能力，建立兼顾责任与目标、公平与效率相结合的碳配额分配机制［22］。一方面需要制定更加公平、合理的碳配额分配机制；另一方面优化电力行业碳排放的核算机制，提高各省市减排的积极性和主动性，将区域、省级碳减排责任，以及电力调入调出产生的转移责任纳入碳配额机制中，激发各减排主体的潜力，完善已建立的碳交易机制，从而加快全国碳市场建立的步伐。