基于碳基准的产业链碳排放责任再分配决策——以电力产业链为例

彭兰凌，陆培丽，董战峰

（1. 中国人民大学 社会与人口学院，北京 100086；2. 太和智库，北京 100022；3. 生态环境部环境规划院 企业绿色治理研究中心，北京 100041）

自工业革命以来，人类大量使用化石燃料，导致地球气温持续上升。气候变暖对全球环境所带来的一系列负面影响已经成为全人类共同关注的话题，各方都试图在经济社会发展与生态环境保护间寻求平衡。2020 年，习近平主席在联合国大会一般性辩论上宣布，力争在2030 年实现碳达峰，在2060 年之前实现碳中和。20 世纪70 年代能源危机的发生让发达国家大力发展绿色技术，已基本实现了经济发展与碳排放 “脱钩” 的目标[1]。与已经实现碳达峰的发达国家相比，我国的产业结构发展长期不平衡，由高能耗、高污染的第二产业为主导，能源结构也以煤炭、石油、天然气等化石能源为主[2]，这导致了我国碳排放量一直居高不下。电力行业和工业部门是我国最主要的两大碳排放来源，根据国际能源署（IEA）公布的数据，2021 年，来自电力行业和工业部门的碳排放量分别占到了我国总碳排放量的48%和36%。作为世界上最大的发展中国家，我国要实现 “双碳” 目标，任重而道远，需要制定科学的碳减排方案，也需要合理地分配碳排放责任。

在产业结构不平衡的情况下，提出 “双碳” 目标本质上既是一种挑战，也是一种机遇。从我国经济发展的角度来看，在未来较长时间内，以第二产业为主的经济结构不会改变，第二产业仍将是我国经济的重要支撑。调整产业结构，围绕低碳经济构建现代化产业体系，是一个渐次推进的漫长过程，无法一蹴而就。要实现高碳经济模式转轨低碳经济模式，要在深化调整产业结构与优化能源结构的同时，推进构建低碳产业链体系[3]。以产业链作为纽带，通过产业链上各环节间更科学的分工与协作，相关企业相互促进、相互制约，以提升产业竞争力，让产业链上下游整体兼顾高效和绿色可持续。我国当前的碳排放责任分配主要是基于一定原则采取自上而下的方式将碳排放责任分配到不同的行政区域、重点行业企业中，现有分配方式未能从产业链上下游角度厘清各行业碳排放责任，致使相关方对分配方式的公平性存疑。具体来说，能源消耗基本上都处于产业链的上游环节，这些行业因其高碳排放量而要付出高碳减排成本，因而承担了产业链上大部分的碳排放责任。现有的降碳责任主要以企业为基本单元作为责任主体，对产业链整体，尤其是直接碳排放量相对较少的下游行业缺乏有效降碳激励机制，产业链层面的降碳潜力有待进一步挖掘。利用碳排放与产业结构之间存在的密切联系能够有效地促进产业链的上下游实现升级，使产业链上下游参与者都在降碳工作中做出合理贡献，但这同时也对碳排放责任分配方式的效率以及公平性提出了一定要求。

本研究从产业视角分析产业链上下游行业的碳排放与经济特征，构建了基于碳基准的产业链碳排放责任再分配模型，并以电力产业链为例，研究探讨了该模型在兼顾碳排放责任与经济效益分配方面的公平与效率的合理性。

1 文献评述

目前，关于产业部门碳排放的研究基本上集中在以下两个维度：一是关于如何构建绿色低碳产业链[4-5]，二是讨论区域、行业间产业部门碳排放差异。尽管我国在整体环境治理、节能减排方面已经取得一定成果，但与发达国家相比仍然有较大进步空间，尤其是产业结构内部发展极为不均衡，在不同行业间、区域间的经济发展状况、能源消耗强度、生态环境治理等方面都存在显著差异。王勇等[6]研究发现，中国各细分行业的环境污染强度与环境规制强度存在非对称关系，部分污染密集型行业的环境规制强度比清洁行业更低，尤其是一些资本密集且污染密集型行业；同行业内，不同企业在污染治理上的投入以及治理效果也展示出巨大差异。除了行业间、企业间存在差异，地区间环境污染及治理也存在显著异质性，我国东、中、西部经济社会发展长期呈现不均衡的态势，西部地区由于其地理特征与自然资源禀赋，大多依赖资源型行业，这些行业往往处于产业链的上游，经济效率低下的同时，环境污染也更加严重[7-9]。引致我国区域间、行业间节能降碳发展不均衡的原因有很多，比如环保税的减排功效容易受到扭曲[10]，中央与地方的产业规划目标差异致使二者选择不同低碳经济发展路径[11]，市场型碳减排规制的机制设计、政策配置与执行力度在行业与区域间存在差异[12-13]等。

关于碳排放责任的研究主要集中在分配主体和分配原则方面的讨论[14-16]。碳减排是全社会的共同责任，由经济社会中各相应主体分担，基于不同的视角就会产生不同的碳排放责任测量方式。已有研究大多从行业、地区等方面，更多着眼于能源消费侧，致力于通过能源结构调整和工业技术革新等手段来降低碳强度[17-19]。然而，在节能降碳行动持续深化并已初显成效的当下，各传统高碳排放的产业部门减排的空间在不断收缩[20-21]，需要传统的基于降低碳强度的相对减排目标转向基于降低碳排放总量的绝对减排目标，并在各排放主体间合理分配碳排放责任，设计更加激励相容的减排机制。

已有文献中，尚未有学者从产业链视角研究碳排放责任分配问题。事实上，从宏观经济角度来看，基于产业链视角的碳减排路径是一个十分具有现实意义的切入点。产业链是随着社会生产的发展而形成的一种社会生产组织方式，产业链以产品为对象，以价值增值为导向，涵盖了产品或服务生产的整个过程，诸多企业通过产业链关联起来，这些企业间形成了上下游的关系，从原材料的采集、生产开始，到相关技术研发、产品设计、中间品制造、终端产品装配乃至流通、消费和回收循环等诸多环节[22-24]。产业链中的上游行业一般都是资源型行业，需要进行原材料开采与中间产品生产以供中下游行业使用，往往碳排放量更高；而下游行业则能通过引进能源密集型的中间产品，减少本行业的生产过程，从而使碳排放量降低[25]。下游行业通过向其他行业进行碳转移而受益，上游行业则承担了更多的碳排放责任[26]。张云等[27]从产业链视角出发，测算出中国出口贸易的隐含碳排放与相关责任分担，发现绝大部分的碳排放责任都由出口国承担，他们认为，产业链的下游行业与最终产品的消费者都是上游行业生产活动的受益者，上游行业承担过多的碳排放责任，下游行业与消费者应部分分担。由此可见，从产业链的角度出发，测算上下游行业生产过程中的碳排放量，能更好地体现出相关产业碳足迹的全貌，有助于厘清各行业的碳排放责任。

总的来看，已有研究对我国行业部门碳排放以及碳排放责任分配进行了诸多分析，并在产业链碳排放问题上做出了一些探索，但关于产业链上下游的协同机制，尤其是产业链碳排放责任分配问题方面的研究却仍付阙如，对于这方面的探索更多偏向于理论思考和政策指导，缺乏科学有效的定量化研究。因此，有必要进一步探讨产业链碳排放责任合理分配以减少碳排放、探寻制造业转型升级的实现方向。本文试图构建一个基于碳基准的产业链碳排放责任再分配模型，并在兼顾效率与公平的分配原则上，通过在电力产业链上的实际应用，以实证分析该模型的有效性。

2 模型设计

2.1 模型准则与指标选取

与以往研究碳责任分配方式的视角主要集中在区域间、行业间不同，本文的研究目的主要是从产业链上下游切入，寻找更为合理的碳减排路径。在这一部分中，参考已有文献[28-29]，将基于公平与效率的原则，构建基于碳基准的产业链碳排放责任再分配模型。

公平原则是最受关注的分配原则，应对气候变化问题时 “如何体现公平性” 也往往是讨论的核心。在公平原则下还有许多不同的细分原则，常见的包括平等主义原则、支付能力原则、祖父原则、污染者自付原则等，基于不同的公平原则的界定，往往延伸出不同的分配方式，本文主要参考了平等主义原则与支付能力原则。从平等主义原则出发，碳排放权理应被视作一种公共资源，而地球上的每个人类都享有平等使用该资源的权利。基于平等主义原则，产业中的每个就业人口都应该拥有相同的碳排放权利，从业人口更多的行业应该承担更多的碳排放责任。而支付能力原则要求排放主体依据其经济能力承担相应的减排义务，每个行业的碳排放责任须与其支付能力成反比。因此，模型中采用 “行业人均工业增加值” 这一指标作为公平原则的体现。

工业增加值是指企业在工业生产过程中新增加的价值，扣除掉了在工业生产过程中转移或消耗的中间产品和劳务价值，是工业企业在一段时期内生产活动的最终成果。国民经济中各部门的增加值之和即为国内生产总值。研究各行业工业增加值对于评估某个细分行业、某条产业链甚至一个国家或地区的经济表现都具有重要意义，可以由此分析生产效率和效益、了解市场需求的变化、调整产品结构、优化资源配置等。基于同一统计口径，即《国民经济行业分类》的行业标准，研究每个行业的人均工业增加值。

相较公平原则，关于效率原则内涵的分歧比较少。产业链中具有更高效率的行业能够相较其他行业在产出相当的情况下产生更少的碳排放，或是在碳排放量相同的情况下创造更高的工业产出。模型中采用了 “碳减排量” 指标作为效率原则的体现，该指标是指行业需要承担的碳减排责任。

从实践意义上来讲，公平与效率兼顾的分配原则强调的是既非完全均等、也非差距悬殊的碳排放责任分配，而是实现产业链上下游中，碳排放责任承担极高和极低的行业逐渐减少，而中间部分将成为多数群体。

2.2 基于碳排放基准的产业链碳排放责任再分配模型

为了从产业链角度出发构建碳排放责任再分配模型，本文将产业链中的不同类型产业作为研究对象。首先，假设某一条产业链上下游已经完全实现了公平与效率兼顾的碳排放责任分配，那么该产业内的理想状态应当是工业增加值服从以该产业人均工业增加值为均值且方差适当的正态分布。本文的研究目标是通过对还未达到理想状态的产业链碳排放责任进行再分配，使得整条产业链的工业增加值分布相较于再分配进行前，更接近乃至于达到理想状态。

本文将从产业链上下游入手，选定行业工业增加值、行业从业人数和行业碳减排量作为主要参量。设定行业初始碳减排量为该行业当年较前一年新增碳排放量，并根据行业的工业增加值和从业人数数据，计算出该行业的人均工业增加值，公式为：

第一步，设计定量及标准。假设共有m个行业，行业的人均工业增加值为xi，行业i的初始碳减排量为yi。在产业链上下游实现公平与效率兼顾的碳排放责任分配的理想状态下，样本应尽可能处于适当的行业人均工业增加值和碳减排量周围。设直线L的方程为y=a0+a1x，将实测值与利用式（1）得到的预测值的离差的平方和最小作为优化判据，则优化问题可以表示为：

可用式（2）对a0、a1求偏导数，令这两个偏导数等于零，即：

得到的两个关于a0、a1为未知数的两个方程组，解这两个方程组得出：

第二步，明确碳价值基准。以优化得到的直线L为基准，根据直线的斜率来评估碳减排量在产业生产经营中的价值，以此作为碳交易中碳的价值基准。

第三步，确定碳排放责任再分配方法。在不同行业间进行碳排放责任再分配，以实现产业链内的再分配。碳排放责任再分配策略遵循以下准则：①每一次再分配只在人均工业增加值最多和最少的行业间进行（若有多个，则同时进行）；②每一次再分配过程中，碳的价值相同，该结果由第二步得出。③在碳排放责任再分配终止时，各行业人均工业增加值与整个产业链人均工业增加值的差距由交易前该行业的人均工业增加值和碳减排量共同决定，行业人均工业增加值越高，碳减排量越低，则再分配之后的行业人均工业增加值越高。

第四步，进行碳排放责任再分配。首先对每个行业进行评估，将其碳减排量作为资产进行折算，其工业增加值减去其碳折算资产构成负碳工业增加值。设行业i的工业增加值为ti，人数为ni，碳减排量为yi，单位人民币可折算碳减排量（万吨）系数为k=|a1|，则其负碳工业增加值为ci=ti-kyi。计算出行业i的人均负碳收入si=(ti-kyi)/ni与产业链人均负碳工业增加值为

接下来，以负碳工业增加值为标准进行碳排放责任再分配。设在某一次再分配进行前人均负碳工业增加值最多的行业构成集合maxs，人均负碳工业增加值最少的行业构成集合mins，其余行业构成集合others。本文要求碳交易不改变负碳工业增加值的相对水平，即拥有最大或最小负碳工业增加值的行业在若干次再分配后仍拥有最大或最小的负碳工业增加值。因此，可调整的总负碳工业增加值为：

在本次再分配过程中，maxs中的每个行业i的总负碳工业增加值变化为人均负碳工业增加值变化为碳减排量变化为中mins的每个行业j的总负碳工业增加值变化为人均负碳工业增加值变化为碳减排量变化为

重复上述再分配过程直到所有的si都落入(0.99s,1.01s)区间内。模型具有一般通用性，设置不同的区间上下限均可使用该模型得出再分配结果。

最后根据再分配结束后的各行业人均负碳工业增加值，还原得到再分配后的各行业人均工业增加值与总工业增加值，即xi=si+kyi/ni，ti=ci+kyi。

3 产业链碳排放责任再分配决策模型应用：以电力产业链为例

3.1 电力产业链上下游碳减排量和人均工业增加值

本文选取了电力相关的产业链作为典型案例，检验再分配模型可在一定程度上促进分配的公平性与效率。

电力行业占我国总二氧化碳排放量的40%以上，是全国碳排放量最大的行业部门。作为实现碳达峰碳中和目标的主战场，对以电力行业为中心的相关上下游产业链的碳排放责任分配进行讨论是很有现实意义的。本文围绕国民经济行业分类中的电力、热力生产和供应业为核心，选取了一条产业链，其上游行业是石油和天然气开采业、石油加工及炼焦业、煤炭开采和洗选业、黑色金属冶炼及压延加工业、有色金属冶炼及压延加工业几个发电相关的能源及发电设备原材料生产行业，下游行业是电气机械和器材制造业、化学原料和化学制品制造业、金属制品业、仪器仪表制造业、造纸和纸制品业这些重要的用电部门。如图1 所示，这些行业发挥着各自的作用，构成了 “上游供应商—中游发电及供电企业—下游用户” 的产业链，共同保障电力系统的稳定运行。

图1 电力产业链上下游行业示意图

本文所采用的数据主要来源于CEADs 中国碳排放数据库与国家统计局2018 年与2019 年全国分行业工业生产相关数据。2020—2022 年全国工业生产受新冠疫情冲击影响比较大，考虑到这一情况，本文采用了2018年和2019 年的数据。

图2 展示了电力产业链上各行业人均工业增加值与碳减排量的关系，以行业的人均工业增加值作为横坐标，碳减排量作为纵坐标，图中蓝点位置代表不同行业的人均工业增加值和初始碳减排量之间的关系。可以看出，在电力产业链中，最核心的电力、热力生产和供应业在2018—2019 年需要承担最高的碳减排责任，产业链中偏上游的炼焦业、煤炭开采和洗选业以及黑色金属冶炼及压延加工业也承担了相对较高的碳减排责任，而产业链下游的制造业行业整体承担的碳减排责任比较低。

图2 行业人均工业增加值与碳减排量的关系

根据公式（2）～（4），计算得出a0=25 815.89,a0=-0.011 439。

将这条直线体现在行业人均工业增加值与碳减排量关系图上，即图2 中红色直线。

3.2 再分配决策后的碳减排量和人均工业增加值

根据红色直线斜率a1的值，确定交易比率，根据前文所述的再分配模型，在电力产业链中进行再分配。

图3 展示了行业人均工业增加值—碳减排量再分配的过程，蓝点和红点分别展示了再分配前后各行业的碳减排量与行业人均工业增加值。可以看出，在电力产业链中，偏中上游的行业如石油和天然气开采，石油加工、炼焦，电力、热力生产和供应业，有色金属冶炼及压延加工业，以及黑色金属冶炼及压延加工业等，在再分配前往往都有较高的行业人均工业增加值，同时也承担了产业链中大部分的碳排放责任，而下游行业则恰恰相反。经过再分配调整后的电力产业链上下游碳排放责任分担变得更加合理：在电力产业链中偏上游的行业如石油和天然气开采业，石油加工和炼焦业，电力、热力生产和供应业，有色金属冶炼及压延加工业，以及黑色金属冶炼及压延加工业等，需要负担的碳排放责任转移了相当一部分到更偏下游的造纸和纸制品业、金属制品业、化学原料和化学制品制造业、仪器仪表制造业、电气设备和机械制造业等行业中。表1 展示了电力产业链上下游行业再分配前后的碳减排量、工业增加值以及人均工业增加值的具体状况。

表1 电力产业链上下游行业再分配前后的碳减排量、工业增加值以及人均工业增加值

图3 行业人均工业增加值—碳减排量再分配过程

图4 反映了分配前后电力产业链上下游各行业工业增加值分布情况。本文对样本数据集进行了合并，并选取行业分类变量和分配情况分类变量绘制了箱型图，直观地显示了再分配后各行业工业增加值的集中趋势。其中，蓝色与红色分别代表初始工业增加值分布与再分配之后的工业增加值分布，中间的横线代表该行业人均工业增加值。图5 展示了再分配之后的产业链实际工业增加值分布图像（蓝色）与理想状态下整个产业链达到正态分布的图像（橙色），可以看出，再分配后的工业增加值分布与理想状态十分接近。通过对产业链上下游行业碳排放责任进行再分配，实现了行业人均工业增加值自上游朝下游的转移。

图4 初始工业增加值分布与再分配之后的工业增加值分布

图5 再分配之后的工业增加值分布与理想状态下工业增加值分布

通过对比发现，该模型能通过产业链内基于碳的内循环再分配，达到产业链内碳排放责任分配的公平与效率。在实现 “双碳” 目标的进程中，企业作为碳减排主体肩负着重要使命，部分行业中的企业经济利益将势必会受到影响。但从宏观层面来看，这实质上是倒逼以能源消耗为主的生产型企业进行产业绿色低碳转型升级，降碳战略对于我国产业结构调整将会起到深远影响，为 “双碳” 新形势下产业链上下游企业重新洗牌整合提供一种创新模式。

4 结论与政策建议

本文从兼顾公平与效率的角度出发，探讨了产业链上下游碳排放责任合理分配的理论基础与实践路径等问题。我国各工业部门间节能降碳行动呈现出发展不均衡的态势，能源消耗多处于产业链的上游环节，上游行业承担了大部分的碳排放责任，对产业链整体尤其是直接碳排放量相对较少的下游行业缺乏更行之有效的节能降碳激励机制。本文通过对碳排放量及经济价值在产业链上下游行业之间的流动性加以系统分析，建立了一个基于碳基准的产业链碳排放责任再分配模型，计算得出兼顾公平与效率的产业链上碳排放责任再分配的合理阈值，并选取了一条以电力行业为核心的产业链进行案例分析。结果表明，该模型能通过产业链内基于碳基准的再分配，达到产业链内碳排放责任分配兼顾公平与效率的目的，使得经过调整后的电力产业链上下游碳排放责任分担变得更加合理，同时也实现了行业人均工业增加值从上游朝下游的转移。本文的研究结论对于推进我国产业链上下游碳排放责任的合理分配具有重要政策启示。

（1）明确各行业碳排放核算口径，基于产业链视角合理分配碳排放责任。产业链上下游各行业的直接碳排放量无法准确体现其经济效益中的隐含碳排放，致使行业间碳排放责任分配不合理，从而影响各行业减排的积极性。基于产业链视角的碳排放责任分配，可以更准确地反映经济效益中的隐含碳排放，而统一和明确的核算口径是确保公平和有效碳排放责任分配的基础。应设计客观而灵活的碳排放责任核算与再分配机制，通过对产业链上下游各行业及相关企业进行不同程度的补贴与反补贴、引入动态调整的碳配额制度等手段，促进整体产业链减少碳排放、推动产业体系的转型升级。

（2）建立兼顾公平与效率的碳排放配额分配机制，实施行业间碳配额的差异化。碳排放额度属于一种稀缺资源，对其进行合理分配能够起到调整产业结构和推动经济发展的作用。传统上基于责任原则和效率原则下的分配方案具有局限性，可能会对那些承担更多责任或效率相对较低的行业造成不公平对待。本文提出的方案可以为设计碳排放额分配制度提供新的思路。从整体减排目标出发，将产业链上下游行业的碳排放责任和经济效率纳入碳配额分配机制中。通过碳配额和经济结构的相互作用，缩小产业链上行业之间发展的差距，更合理地分配资源，激发企业参与碳市场交易的积极性，从而促进低碳经济的发展。

（3）优化和完善碳交易市场的构建和制度建设，实现产业链上下游碳排放权的配置优化。目前我国不同碳交易所交易市场尚不健全，不同碳交易所交易的产品规格存在差异，导致市场严重割裂。需要进一步推动碳交易体系的规范化、规模化，这将极大地推动碳交易市场的流动性并增强其有效性，将有利于优化产业链上下游碳排放权的配置，降低整个产业链的碳排放强度，并促进碳价的稳定。同时加强金融机构等市场主体对以碳排放权为基础的金融产品的支持，加快我国碳交易体系建设的市场化进程，推动我国低碳经济的发展。

（4）研究出台合理的碳税政策，调节产业链上下游企业的收入差距。通过碳排放量的阈值作为衡量标准，对产业链上下游的企业征收一定的碳税，并将税收进行再分配，在促进内循环的同时保证产业链上下游的企业合理、有效地实现转型升级、完成碳排目标。同为基于市场的碳减排机制，碳交易在我国已正式实施，而碳税政策还未正式推出。碳交易市场对大型排放企业更为适用，碳税则可以覆盖排放源较为分散的小型企业。相较于碳交易政策，征收碳税是一种更为灵活、覆盖面更广、减排效力更强的手段，能够与碳交易政策相互补充，协同促进碳减排。