[京津冀]京津冀碳足迹演变趋势与空间、产业分布（上）

基金项目：国家自然科学基金项目“全球价值链嵌入对中国增加值贸易隐含碳的影响与减排路径研究”(71573180)；国家自然科学基金青年科学基金项目“基于MRIO模型的中国对外贸易隐含碳及减排政策研究”(71103066)；北京市社会科学基金研究基地项目“京津冀跨区域碳交易市场的机制设计与影响评估研究”(14JDJGB026)；首都经济贸易大学特大城市经济社会发展研究协同创新中心资助项目“京津冀碳足迹驱动机制与低碳协同发展政策研究”(TDJD201508)

一、问题提出

自习近平总书记亲自谋划推动京津冀协同发展以来，生态文明建设一直是京津冀协同发展中的突出目标。根据《京津冀协同发展规划纲要》，交通一体化、生态环境保护和产业对接协作是京津冀协同发展的三个重点领域。目前，京津冀地区已成为中国东部地区人与自然关系最紧张、资源环境超载矛盾最为尖锐的区域。生态环境问题已成为制约京津冀可持续发展的重要“瓶颈”，对京津冀碳足迹进行准确测度并了解其空间和产业分布状况，可为制定生态环境保护和产业对接协作政策提供研究基础和科学依据。

碳足迹是指某一产品或服务系统在其整个生命周期内的碳排放总量，即某一主体在其活动过程中直接和间接的碳排放总量[1]。碳足迹概念的提出，为从生产、消费、贸易以及产品供应链角度评价人类对碳排放的影响提供了崭新的视角，引发了国内外学者对碳足迹测度、驱动因素、排放责任归属、减排政策等问题的重新思考[2]。

近年来京津冀的碳排放问题也引起了国内学者的广泛关注。王铮等(2012)估计了2009—2050年京、津、冀区域总的碳排放量和净碳排放量[3]。石敏俊等(2012)定量测算了包括京津冀在内30个省区市的碳足迹与省区市间碳排放转移[4]。周国富和宫丽丽(2014)计算了京津冀地区1996—2011年的能源消耗碳足迹[5]。武义青和赵亚南(2014)测算了2000—2011年京津冀CO2排放量、排放强度、人均排放量和单位面积排放量，从变动趋势、消费结构、相关性和空间分布四个角度分析了京津冀的能源消费、碳排放与经济增长[6]。陈操操等(2014)以城市能源直接消费和间接消费所产生的CO2排放作为城市碳足迹，对北京能源消费碳足迹的影响因素进行了评估[7]。刘红光和范晓梅(2014)测算了中国30个省区市的碳足迹和省区市间的碳排放转移[8]。汪浩等(2014)采用经济投入产出——生命周期分析模型，对京津冀区域1997年、2002年和2007年的消费和生产二氧化碳排放时空特征及二氧化碳排放平衡进行了分析[9]。这些研究表明，近年来京津冀地区能源消耗、碳足迹处于逐年增加状态，碳排放量、能源消费量与经济增长密切相关，由于京、津城市高耗能产业向周边转移，使得河北省碳排放量较高。但这些研究主要关注的是京、津、冀地区内的直接碳排放，较少从碳足迹的视角考虑其间接排放，更没有将碳足迹外化到其他省份和国家。

碳足迹衡量的是从生产到消费整个供应链上的碳排放，能够反映消费者对区域内外碳排放的影响，可将碳排放的驱动因素从区域内部拓展到外部。京津冀区域内外贸易频繁、产业结构调整速度较快，在京津冀协同发展背景下开展碳足迹研究，不仅有助于丰富和发展中国碳足迹的理论和应用研究，而且可为减排政策的制定提供坚实的理论依据，为减排效果的评估提供有效的分析工具。本文通过构建多区域投入产出(MRIO)模型，采用30个省、区、市区域间投入产出表和分行业碳排放数据，对京津冀碳足迹的演变趋势和产业分布进行测度，为政府制定京津冀低碳协同发展政策提供科学支撑。创新之处体现在：一是理论方法上的创新，构建扩展的环境MRIO模型，不仅能体现各地区生产结构差异的影响，而且将地区间的贸易分为最终产品和中间投入品，可以详细地刻画京津冀区域内外贸易频繁、产业结构调整速度较快的特点，使得测算结果更加准确。二是数据上的创新，本文采用最新研制的30个省、区、市30部门地区间投入产出表，采用最新文献中的CO2排放计算方法和数据(包括一次能源燃烧和工艺过程如水泥生产所排放的CO2)，保证了数据的准确性和一致性，使得研究结果更接近于实际。

二、模型与数据

(一)多区域投入产出模型

京津冀协同发展背景下的产业链非常复杂，既有多个部件在全国甚至全球不同地区无序生产和组装的“蜘蛛型”生产过程，也有从上游到下游按产品工艺顺序进行的“蛇型”生产过程，还有两种类型的交融，而多区域投入产出(MRIO)模型可以较好地刻画这些不同过程[10]。考虑两个地区两部门(2×2)的情形，其碳足迹可表示为：

其中，是碳排放强度对角矩阵，其对角元素表示本地区每个行业每单位产出所排放的二氧化碳；L≡(I-A)-1为里昂惕夫逆矩阵；表示最终使用列向量的对角矩阵。将式(1)计算结果沿着列向量相加，即得到每个地区每个产业部门的碳足迹，如将第1列加总可得到s地区1部门的碳足迹为：

CF1s=c1sL11ssy1s+c2sL21ssy1s+c1rL11rsy1s+c2rL21rsy1s    (2)

其中，c1sL11rsy1s表示s地区1部门在本地区本部门的碳足迹，c2sL21ssy1s示s地区1部门在本地区其他部门的碳足迹，c1rL11rsy1s+c2rL21rsy1s表示s地区1部门在其他地区的碳足迹(即隐含碳调入，也就是本地区消费所引起的其他地区隐含碳增加)。而s地区部门1和部门2的碳足迹相加，即得到s地区的碳足迹。同理，两地区两部门模型可以扩展到多区域多部门，这样就可以将每个地区每个产业部门的碳足迹分解到不同的地区和产业部门，从而了解京津冀的碳足迹演变趋势，地区、产业分布以及隐含碳地区间转移情况。

(二)数据来源与说明

一般而言，碳足迹的测度需要两类数据：一是反映省际贸易流量的地区间投入产出表；二是各个省市的碳排放。本文数据主要来源于：(1)中国科学院区域可持续发展分析与模拟重点实验室编制的30个省、区、市30部门地区间投入产出表，包括了2007年和2010年两个年度、30个地区及30个商品部门。(2)全国和30个省区市各行业分年度的碳排放量。各省区市分行业数据的获得性较差，本文采用数学规划的方法，以地区能源行业在各部门的投入比重为初始值，将全国各行业总排放和各省区市总排放分别作为行列控制数，得到地区分行业的碳排放量。

三、结果分析

(一)京津冀碳足迹演变的整体特征

碳足迹是从最终需求的视角将碳排放追溯到其每一个生产地区和环节，衡量的是一个地区最终消费所引起的碳排放的增加，相当于消费碳排放。从表1可以看出，从2007年到2010年，北京的碳足迹从1.87亿吨上升到2.09亿吨，上升了11.76%，天津的碳足迹增长最快，从1.02亿吨上升到1.49亿吨，上升了45.79%，河北的碳足迹从2.37亿吨上升到3.24亿吨，上升了36.68%，京津冀总体碳足迹从5.26亿吨上升到6.82吨，上升了29.57%。碳足迹总量与区域的经济总量、人口规模、能源结构及消费模式有关。河北的经济总量、人口规模最大，且能源结构以煤炭为主，因此碳足迹也较高；天津经济总量、人口规模最小，碳足迹最低。从三地占京津冀碳足迹总量的比重来看，河北省碳足迹占比最大，且与2007年比较，2010年的占比有所上升，北京次之，天津占比略有上升。

表1  京津冀碳足迹演变的总体特征

人均碳足迹水平一般与一个地区的经济发展水平和消费模式有关，从表1可以看出，2007年北京人均GDP和人均碳足迹都是最高的，但2010年北京的人均碳足迹下降到10.67吨/人，而与2007年相比，天津、河北的人均碳足迹均有不同程度的上升，这印证了“倒U型”环境库茨涅茨曲线的存在。从表1来看，北京位于“倒U型”曲线拐点右侧，天津和河北还在左侧，即随着经济发展，天津和河北的人均碳足迹还可能进一步增加。京、津、冀的碳足迹强度均有所下降。北京低碳经济发展较好，在经济结构、能源结构或消费模式低碳转型方面做得最好，而河北还有待于进一步加大减排力度与措施，促进低碳经济发展。

从测算结果来看，2010年北京处于碳足迹总量增加、人均碳足迹和碳足迹强度下降阶段，即工业化后期阶段；而天津和河北处于碳足迹总量和人均碳足迹增加、碳足迹强度下降阶段，即工业化中期阶段。这意味着如果不采取有效的减排措施，京津冀的碳足迹总量还会增加。

(二)京津冀碳足迹的空间分布特征

京津冀的碳足迹都可以分解为本省市的部分、其他省市的部分(即隐含碳调入)、境外部分(即隐含碳进口)。从表2可以看出，京、津、冀三地的碳足迹空间分布存在显著差异。2007年京津冀区域内排放占到北京碳足迹的50.53%，其中北京本市排放占32.33%，从天津调入占0.93%，从河北调入占17.27%，到2010年，北京碳足迹中有58.50%在京津冀区域内排放，其中北京本市碳足迹所占比重增加到46.95%，从河北调入的下降到10.54%，从天津调入的略微上升到1.01%。天津碳足迹的空间分布比较分散，本市碳足迹所占比重从2007年的17.25%上升到2010年的22.60%，从北京和河北调入的隐含碳占比分别从2.31%和12.29%下降到1.52%和9.21%，但京津冀所占比从32.76%增加到33.34%。河北本省部分占其碳足迹比重最大，2007年和2010年分别是46.44%和47.53%，从北京和天津调入所占比重仅为1%左右。总体而言，北京和天津有大量的隐含碳从河北调入，而流向河北的隐含碳较少，即与河北的贸易而言，北京和天津是隐含碳净调入，河北是隐含碳净调出，说明河北为京、津提供了大量资源，尤其是碳密集型资源。