城市居民碳排放空间分异机制研究
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2.2.2 间接碳排放核算方法

居民间接碳排放(也称间接碳足迹或嵌入式碳排放),是居民消费大量的非能源商品的生产加工和服务提供的过程中产生的(董会娟等,2012),是必然存在且总量巨大的。许多研究表明,家庭间接碳排放要远远大于家庭直接碳排放(凤振华等,2010),故居民生活间接碳排放的研究受到越来越多学者的关注。由于居民生活间接碳排放计算较为复杂,国内外尚无统一和完整的核算方法。目前使用较为广泛的方法有投入—产出分析法、消费者生命周期法、生活方式分析法及相关方法的综合和改进,下文将分别进行阐述。

(1)投入—产出分析法(Input-Output Model,IOM)

投入—产出分析法是美国著名经济学家Leontief教授最先提出的,主要是根据投入—产出的平衡关系分析经济系统各部门产品的生产和消耗之间的数量依存关系(Leontief et al.,2007)。投入—产出分析法于20世纪60年代末期被应用于能源和环境问题的研究,是自上而下计算碳排放的一种方法,较适用于宏观系统的分析(Wiedmann et al.,2009)。对我国而言,国家或省级区域的大尺度研究数据相对容易获得,计算精确性较高,城市以下尺度因投入产出表限制应用较难。此外,中国的投入产出表是五年编制一次,周期较长,存在数据使用滞后的问题。

前期,因投入—产出分析法应用于宏观尺度的研究具有较大优势,一直是研究的热点。学者利用投入—产出分析法主要是对宏观尺度(不同国家)的居民碳足迹进行了测算(孙建卫等,2010;Matthews et al.,2008;Wood et al.,2009;Druckman et al.,2009;Zhang et al.,2015)。其中,Han等(2015)根据Liu等(2011)的研究,对我国1992—2007年城乡碳排放进行了测算,计算出我国不同消费种类的间接碳排放强度(见表2-7)。Zhang等(2015)通过计算中国2000—2010年居民消费间接碳排放,指出居民间接能源消耗和间接碳排放占居民总能耗和碳排放的69%~77%和77%~84%,居民人均消费和能源强度是影响间接碳排放增加的主要因素。利用投入—产出分析法进行中观(省域或地理分区)和微观尺度(不同城市)居民碳排放的研究也在不断加强,如董会娟等(2012)发现北京市城镇居民碳足迹以间接碳足迹为主(与农村相反),其中食品占35.2%,交通和通信占14.1%;Qu等(2013)对我国西北地区的农民和牧民的间接碳排放进行了测算。我国不同消费种类的嵌入式碳排放强度如表2-7所示。

表2-7 不同消费品种的碳排放强度

资料来源:Liu et al.(2011);Han et al.(2015)。

(2)生命周期法(Life Cycle Assessment,LCA)

所谓生命周期法,即评价一个产品或服务体系在其整个生命周期内对环境造成影响或潜在影响的方法。采用该方法核算居民碳排放,不仅要选择合适的建模方法等,还要确保数据质量达到较高的标准。国内外不少学者采用该方法测算了居民碳排放:刘晶茹等(2005)建构了可持续消费评价模型,比较了2000年中国城市家庭不同消费行为对生态影响的作用;刘晶茹等(2007)分析了石家庄市居民生活和出行产生的直接和间接的温室气体排放量;Li等(2014)对中国住宅建筑的嵌入式碳排放进行了核算;Saner等(2013)计算了瑞士居民家庭生活用能和交通出行用能碳排放;计算交通能耗碳排放时,完整的生命周期“从油井到车轮”(Well to Wheel,WTW)通常被分解为“从油井到油箱”(Well to Tank,WTT)和“从油箱到车轮”(Tank to Wheel,TTW)两个过程,即一次能源被转换为汽车燃料的过程和汽车所装载的燃料被转换为汽车动力的过程,很多研究忽视了前者,Nocera等(2016)则针对这一问题专门进行了WTT过程中CO2排放的研究。

生命周期评价法的局限性在于:一方面,该方法忽视了系统边界外的环境影响,结果会产生一定误差(Lenzen et al.,2001);另一方面,获取翔实、完整的数据需花费较多的人力、物力等资源。

(3)消费者生活方式法(Consumer Lifestyle Approach,CLA)

消费者生活方式分析法是Bin和Dowlatabadi于2005年提出的,该方法建立在前两种方法的基础上,是以生活消费品为基础分析单位,分析消费品在生产过程中对其能源投入的综合影响。采用该方法核算居民碳排放的典型研究有:Wei等(2007)、凤振华等(2010)和Wang等(2014)对我国居民CO2排放量的研究结果基本一致,即居民间接能源消费量是直接能源消费量的2~3倍;杨选梅等(2010)和庄辛等(2010)分别对南京和石家庄市的居民生活和出行碳足迹进行了测算。CLA方法也存在一定的局限性,该方法在分析间接影响时未采用投入—产出模型,仅将与八类消费类别有直接关系的产业直接能源强度加总平均,因而反映不出消费与生产网络之间真正的关系,也达不到区分直接和间接能耗影响的根本目的,低估了间接能耗的影响(魏一鸣,2008)。

(4)综合分析法

鉴于以上碳排放的计算方法各有优缺点(见表2-8),为了结合投入—产出分析法及生命周期评价法的优点,Matthews等(2008)和Lenzen等(2009)提出并发展了经济投入产出—生命周期评价模型(EIO-LCA)和混合生命周期评价法(Hybrid LCA)。EIO-LCA方法将整个经济系统作为评价实施的系统边界,实现了评价范围的完整化;Hybrid LCA方法使分析对象在生命周期各阶段的投入、产出均可通过技术矩阵加以表示,因此,微观系统的特定过程与宏观经济部门之间的联系可以在一个统一的框架下描述。综合分析法既保留了生命周期法具有针对性的特点,又避免了截断误差,适用于宏观和中微观各类系统的碳足迹分析(计军平等,2011),对于研究涉及与消费相关的“隐含”环境问题非常有益。

表2-8 居民碳排放测算方法比较

续表

资料来源:根据Zhang等(2015)整理。