基于生命周期投入產(chǎn)出模型的供應(yīng)鏈甲烷排放測算研究

盧映杉

摘要：隨著全球環(huán)境問題的不斷加劇，人類面臨的資源能源匱乏、生態(tài)環(huán)境惡化等一系列環(huán)境問題愈加嚴(yán)峻。從普遍意義上來說，人們將二氧化碳（CO2）視作主要的溫室氣體，但實(shí)際上甲烷（CH4）產(chǎn)生的溫室效應(yīng)遠(yuǎn)強(qiáng)于二氧化碳。文章以東盟成員國之一越南的直接性與間接型甲烷排放為研究命題，以2002～2012年間越南產(chǎn)業(yè)部門間的甲烷排放的相互關(guān)系為研究對象，通過選取合適的分析方法對越南供應(yīng)鏈甲烷進(jìn)行研究，最終提出相關(guān)能源政策建議，協(xié)助決策部門制定更加科學(xué)的甲烷減排規(guī)劃和方案。根據(jù)2002～2012年越南的經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)和甲烷排放數(shù)據(jù)，利用基于IOLCA模型探索歷年直接型和各層級間接型甲烷排放規(guī)模和結(jié)構(gòu)的變化趨勢。

關(guān)鍵詞：東盟;供應(yīng)鏈甲烷;甲烷排放;投入產(chǎn)出;越南

一、研究背景

當(dāng)前，全球環(huán)境問題逐漸嚴(yán)峻，人類面臨的能源緊缺、環(huán)境惡化等一系列問題。CH4在大氣中的總量雖不及CO2，但其增溫效果卻強(qiáng)于 CO2，CH4是僅次于CO2的強(qiáng)大溫室氣體。第四次和第五次IPCC評價報(bào)告認(rèn)為，工業(yè)化時代以來大氣CH4濃度增加引起的輻射在所有溫室氣體中僅次于CO2。相關(guān)研究表明，在20年內(nèi)甲烷所產(chǎn)生的增溫效果是二氧化碳的84倍，在100年內(nèi)甲烷在全球范圍增溫效果是二氧化碳的28倍。這一現(xiàn)象不容忽視，因而發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)不僅需要降低CO2排放，更應(yīng)關(guān)注CH4減排問題，進(jìn)一步有效緩解全球增溫趨勢。

東南亞是全球易受環(huán)境氣候變化影響的地區(qū)之一，其中越南伴隨著能源消費(fèi)水平日益提高，所帶來的環(huán)境問題日益凸顯。因此，研究越南供應(yīng)鏈甲烷排放，可將節(jié)能減排意識不斷深化，有助于明確越南國內(nèi)產(chǎn)業(yè)部門間甲烷排放的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和甲烷排放之間的邏輯關(guān)系，有利于實(shí)現(xiàn)越南乃至東盟地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與環(huán)境保護(hù)的協(xié)同發(fā)展。

二、研究方法及數(shù)據(jù)來源

（一）研究方法

生命周期評價法（LCA）具有周期性和整體性，能夠從供應(yīng)鏈的整體和部分兩個層面對某區(qū)域或部門生產(chǎn)產(chǎn)品或服務(wù)的甲烷排放進(jìn)行科學(xué)系統(tǒng)地評估。該模型結(jié)合了投入產(chǎn)出法（IOA）與生命周期評價法（LCA）的優(yōu)點(diǎn)，能夠揭示行業(yè)間生產(chǎn)和消費(fèi)之間的聯(lián)系，量化行業(yè)間的完全消耗關(guān)系。1970年，瓦西里·里昂惕夫提出了IOLCA模型，由此將投入產(chǎn)出分析應(yīng)用到環(huán)境問題。該方法則將行業(yè)間的直接與間接聯(lián)系全部考慮在內(nèi)。因此本文選用列昂惕夫逆矩陣計(jì)算行業(yè)X=AX+F甲烷排放情況。一個行業(yè)的IOLCA模型構(gòu)建如下：

完全消耗系數(shù)矩陣B=（I-A）-1-I，是指某一產(chǎn)業(yè)部門每提供1單位的最終產(chǎn)品，所需要直接或間接消耗的各部門的產(chǎn)品或服務(wù)的數(shù)量。由此得到B的級數(shù)展開式，由式（4）表示：

其中，矩陣A的元素aij表示第j產(chǎn)品部門對第i產(chǎn)品部門的直接消耗系數(shù)，A2的元素表示第j產(chǎn)品部門對第i產(chǎn)品部門的第一層間接消耗系數(shù)，A3表示第二層間接消耗系數(shù)，以此類推，Ak為第k-1層間接消耗系數(shù)。本研究將供應(yīng)鏈甲烷分為6層，因此本文研究的所有行業(yè)的供應(yīng)鏈長度都是6層IOLCA模型?；谕耆南禂?shù)矩陣的級數(shù)展開得到式（5）-（6），獲得特定層的甲烷排放量Ei，其中定義行業(yè)的直接型甲烷排放量為DME（Derect Methane Emission），IME（Inderect Methane Emission）是行業(yè)的各層間接型甲烷排放量：

（二）數(shù)據(jù)來源

本文采用的甲烷排放源自最新的《全球大氣研究排放數(shù)據(jù)庫（EDGAR v5.0）》，該數(shù)據(jù)庫已被廣泛用于相關(guān)的環(huán)境和氣候研究?？蓮腅DGAR v5.0中獲得國家層面的甲烷排放清單，然后采用混合方法將排放數(shù)據(jù)重新分配到越南的35個部門。多區(qū)域投入產(chǎn)出表所需要使用的投入產(chǎn)出表需要使用世界投入產(chǎn)出表，在本研究中基于投入產(chǎn)出的生命周期評價模型（IOLCA）采用的是OECD最新發(fā)布的世界投入產(chǎn)出表，從中選取越南的的數(shù)據(jù)進(jìn)行測算分析。 基于OECD數(shù)據(jù)庫部門分類方法，劃分為35個部門，各部門代號及名稱如表1所示。

三、測算結(jié)果與分析

為方便統(tǒng)計(jì)與歸納，本文將2002～2012年間的數(shù)據(jù)分為2002～2007年、2007～2012年兩個階段來分析，并選取甲烷排放量排名前十的部門對比分析。本文分別從分級層面和總體層面來測算東盟地區(qū)供應(yīng)鏈甲烷排放，計(jì)算結(jié)果能夠清晰反映出越南的供應(yīng)鏈甲烷的中直接型甲烷與各層次間接型甲烷逐層轉(zhuǎn)移的細(xì)節(jié)，更好地確認(rèn)在行業(yè)供應(yīng)鏈中各層級的減排責(zé)任。

（一）直接型甲烷排放

從生產(chǎn)現(xiàn)場的角度分析部門甲烷排放，可明確產(chǎn)品或服務(wù)的生產(chǎn)涉及使用化石燃料如煤和石油燃燒等能源為主要生產(chǎn)要素的部門，進(jìn)而有計(jì)劃性和針對性地對部門進(jìn)行生產(chǎn)技術(shù)和能源結(jié)構(gòu)術(shù)等方面的創(chuàng)新與改進(jìn)。第一層甲烷排放排名前十的部門份額對比如表2所示。

由表2可知，無論是在2002～2007年間還是2007～2012年間，第一層直接型甲烷排放占比排名前十的部門大體相同，且各部門在2002～2007年、2007～2012年的排放占比近乎持平。2002～2007年和2007～2012年第一層甲烷排放占比前十的行業(yè)部門的排放總量占第一層甲烷排放總量的92.87%和90.14%。越南的農(nóng)林牧漁業(yè)（S1）、電氣裝置制造業(yè)（S15）和采礦和采石業(yè)（S2）的直接型甲烷排放占比較大。其中，農(nóng)林牧漁業(yè)（S1）在2002～2007年和2007～2012年分別占有28.52%和20.16%的份額。

（二）間接型甲烷排放

本研究將供應(yīng)鏈中部門生產(chǎn)產(chǎn)品或服務(wù)所產(chǎn)生的甲烷排放共分為六層，將生產(chǎn)現(xiàn)場直接產(chǎn)生的甲烷排放作為第一層，并將部門供應(yīng)鏈的間接甲烷排放作為其余五層。各行業(yè)之間供應(yīng)鏈的需求是由第二層到第六層間接甲烷排放量的構(gòu)成基礎(chǔ)。本文將完全消耗系數(shù)矩陣進(jìn)行二項(xiàng)式展開，將整個供應(yīng)鏈排放分為六層排放，用以追蹤行業(yè)之間供應(yīng)鏈排放源的更多細(xì)節(jié)。

1. 第二層甲烷排放

本層的甲烷排放代表各行業(yè)部門對供應(yīng)鏈需求的第一輪間接消耗所產(chǎn)生的甲烷排放。第二層甲烷排放前十部門份額對比結(jié)果如表3所示。

由表3可知，2002～2007年和2007～2012年第二層甲烷排放占比前十的行業(yè)部門的排放總量占第二層甲烷排放總量的94.94%和92.69%，第二層甲烷排放前十的部門大體一致，各部門在2002～2007年、2007～2012年的排放占比近乎持平，大部分部門的第二層甲烷排放份額在此年間有所提升。農(nóng)林牧漁業(yè)（S1）、其他非金屬礦物產(chǎn)品業(yè)（S10）和電氣裝置制造業(yè)（S15）的部門甲烷排放占比較大，電氣裝置制造也和其他非金屬礦物產(chǎn)品業(yè)對采礦和采石業(yè)的需求屬于對采礦和采石業(yè)的第一次間接消耗，故電氣裝置制造也和其他非金屬礦物產(chǎn)品業(yè)在本層的甲烷排放占比增加。

2. 第三層甲烷排放

本層的甲烷排放代表各行業(yè)部門對供應(yīng)鏈需求的第二輪間接消耗所產(chǎn)生的甲烷排放。第三層甲烷排放前十部門份額對比結(jié)果如表4所示。

由表4可知，2002～2007年和2007～2012年第三層甲烷排放占比前十的行業(yè)部門的排放總量占第三層甲烷排放總量的96.31%和94.06%，各部門在2002～2007年、2007～2012年的排放占比近乎持平，大部分部門的第三層甲烷排放份額在此年間有所提升。與第二層一樣，農(nóng)林牧漁業(yè)（S1）、其他非金屬礦物產(chǎn)品業(yè)（S10）和電氣裝置制造業(yè)（S15）的部門甲烷排放占比仍舊保持在前三，且排放占比較上層相比有所增加，農(nóng)林牧漁業(yè)（S1）的貢獻(xiàn)率仍然最高。

3. 第四層甲烷排放

本層的甲烷排放代表各行業(yè)部門對供應(yīng)鏈需求的第三輪間接消耗所產(chǎn)生的甲烷排放。第四層甲烷排放前十部門份額對比結(jié)果如表5所示。

由表5可知，2002～2007年和2007～2012年第四層甲烷排放占比前十的行業(yè)部門的排放總量占第四層甲烷排放總量的97.09%和94.99%，相較于第三層甲烷排放占比略有提升。各部門在2002～2007年、2007～2012年的排放占相差不大，農(nóng)林牧漁業(yè)（S1）、其他非金屬礦物產(chǎn)品業(yè)（S10）和基本金屬業(yè)（S11）的甲烷排放份額在此年間有所降低，說明這些部門在研究期間的間接消耗逐漸減少。與前三層一樣，農(nóng)林牧漁業(yè)（S1）、其他非金屬礦物產(chǎn)品業(yè)（S10）和電氣裝置制造業(yè)（S15）的部門甲烷排放占比仍舊保持在前三，且排放占比較上層相比有所增加，農(nóng)林牧漁業(yè)（S1）的貢獻(xiàn)率仍舊保持第一。

4. 第五層甲烷排放

本層的甲烷排放代表各行業(yè)部門對供應(yīng)鏈需求的第四輪間接消耗所產(chǎn)生的甲烷排放。第五層甲烷排放前十部門份額對比結(jié)果如表6所示。

由表6可知，2002～2007年和2007～2012年第五層甲烷排放占比前十的行業(yè)部門的排放總量占第五層甲烷排放總量的97.70%和95.28%，與其它層級排放份額相比，本層的前十的部門的甲烷排放貢獻(xiàn)最大。農(nóng)林牧漁業(yè)（S1）的甲烷排放占本層份額的59.25%和50.47%位居第一，同時達(dá)到了該部門在各層甲烷排放占比的頂峰。在2002～2007年間，農(nóng)林牧漁業(yè)（S1）、其他非金屬礦物產(chǎn)品業(yè)（S10）和食品、飲料和煙草業(yè)（S3）是第五層甲烷排放占比最大的三個部門，在2007～2012年間，電氣裝置制造業(yè)甲烷排放占比提升而他非金屬礦物產(chǎn)品業(yè)的甲烷排放占比下降，故電氣裝置制造業(yè)（S15）的甲烷排放占比躋身前三。

5. 第六層甲烷排放

本層是供應(yīng)鏈間接型甲烷排放的最后一層，本層的甲烷排放代表各行業(yè)部門對供應(yīng)鏈需求的第五輪間接消耗所產(chǎn)生的甲烷排放。第六層甲烷排放前十部門份額對比結(jié)果如表7所示。

由表7可知，2002～2007年和2007～2012年第五層甲烷排放占比前十的行業(yè)部門的排放總量占第六層甲烷排放總量的86.05%和87.01%，本層的前十的部門的甲烷排放貢獻(xiàn)在六層中最小。與前五層不同，采礦和采石業(yè)（S2），的甲烷排放占本層份額的17.19%和19.56%位居第一，用于基本研發(fā)活動的甲烷排放在前五層并不明顯，但在本層躍居第一，這是由于從事科研發(fā)明活動的部門基本都是間接消耗各種能源，因此其甲烷排放占比在前五層不高，在第六層得以顯現(xiàn)。雖然本層各部門的甲烷排放占比均有下降，但是甲烷排放總量為各層級間接型甲烷排放的最高點(diǎn)。

四、結(jié)論與建議

本文以越南的直接型和間接型的甲烷排放為研究命題，以越南2002～2012年各層級產(chǎn)業(yè)部門間的甲烷排放的相互關(guān)系為研究對象，通過選取合適的分析方法從直接和間接兩個方面進(jìn)行研究，最終提出相關(guān)能源政策建議，協(xié)助決策部門制定更加科學(xué)和針對性的甲烷減排規(guī)劃和貿(mào)易管理方案。

（一）積極引進(jìn)先進(jìn)生產(chǎn)技術(shù)，自主研發(fā)綠色低碳技術(shù)

提高農(nóng)、林、牧、漁業(yè)和采礦和采石業(yè)的節(jié)能減排效果。越南應(yīng)積極引進(jìn)先進(jìn)的生產(chǎn)技術(shù)，大力推行和宣傳低碳、綠色、環(huán)保的生產(chǎn)理念，以實(shí)現(xiàn)從根源上解決高污染高排放產(chǎn)業(yè)部門的直接型甲烷排放污染問題。

（二）大力支持清潔型能源的開發(fā)和使用，優(yōu)化各產(chǎn)業(yè)部門的生產(chǎn)結(jié)構(gòu)

越南正處于經(jīng)濟(jì)建設(shè)的快速發(fā)展階段，對于能源的使用具有較高的依賴性，但傳統(tǒng)能源主要以煤炭、石油等燃料為主，環(huán)境污染較為嚴(yán)重，甲烷排放量較高。為減少和解決使用傳統(tǒng)能源所帶來的環(huán)境與資源問題，政府部門可制定相關(guān)的約束政策，對涉及使用較多以煤炭石油為主的化石等燃料為主的部門及企業(yè)加以適量的污染成本約束控制。

（三）鼓勵產(chǎn)業(yè)部門及企業(yè)進(jìn)行綠色生產(chǎn)，提高廣大消費(fèi)者的綠色消費(fèi)意識

在一國的生產(chǎn)活動中，貿(mào)易服務(wù)與產(chǎn)品的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)及其附屬品的回收降解成本也是國內(nèi)綠色生產(chǎn)技術(shù)水平的體現(xiàn)。因此，越南若要從源頭進(jìn)行環(huán)境治理，則需要對當(dāng)?shù)禺a(chǎn)業(yè)部門及企業(yè)的綠色生產(chǎn)技術(shù)的升級加大資金投入，制定相應(yīng)的政策鼓勵綠色生產(chǎn)制造技術(shù)的自主研發(fā)與應(yīng)用。

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*基金項(xiàng)目：廣西研究生教育創(chuàng)新計(jì)劃項(xiàng)目“中國產(chǎn)業(yè)消費(fèi)空間鏈甲烷排放責(zé)任分?jǐn)偧捌錅p排潛力——基于30個省份的投入產(chǎn)出分析”（項(xiàng)目編號：YCSW2020138）;廣西民族大學(xué)教育創(chuàng)新計(jì)劃項(xiàng)目“中國產(chǎn)業(yè)鏈甲烷排放量測算與時空演變”（項(xiàng)目編號：gxun-chxzs2019120）。

（作者單位：廣西民族大學(xué)）

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