2023-11-22
针对我国各区域间的建筑业CO2排放关系不明导致减排责任划分争议的问题，本研究：
创立了多区域投入产出模糊网络线性规划法（MFEP），解决中国建筑业区域间贸易中的CO2排放的减排责任划分问题;
在不确定性分析方面，引入“粗糙间隔”的概念表征CO2转移量，解决各区域间CO2转移量的不确定性；
针对中国2030年“碳达峰”目标，给出了中国建筑业CO2具体减排措施。
祝颖，西安建筑科技大学环境与市政工程学院副教授，硕士生导师。主要从事环境系统分析、环境污染控制技术等研究。主持国家重点研发计划项目、国家自然科学基金青年项目、陕西省教育厅重点项目等，以第一/通讯作者在Energy Conversion and Management、Energy、Applied Energy、Journal of Cleaner Production等能源类顶刊发表学术论文50余篇，授权国家发明专利10余项，主编教材《环境信息系统》。任国家科技专家库专家、陕西省秦岭生态环境保护“青年学者”、Energy Conversion and Management、Sustainability、Frontiers in Earth Science等杂志的审稿人，任Sustainability期刊客座编辑。
单位
1. 西安建筑科技大学 环境与市政工程学院 陕西省环境工程重点实验室
2. 华东建筑设计研究院有限公司
3. 西安建筑科技大学 环境与市政工程学院
4. 安康环境工程设计有限公司
1. 国家重点研发计划基金资助项目（2016YFC0207800）
2. 国家自然科学基金资助项目（51608422）
3. 陕西省教育厅重点科学研究计划项目（智库项目）（21JT025）
中国建筑业的二氧化碳（CO2）排放量约占全国CO2排放总量的二分之一。由于各区域之间建筑业贸易频繁，明确区域减排责任对制定合理的减排政策至关重要。为厘清中国各区域建筑业CO2的排放情况与减排责任，提出了一种多区域投入产出模糊网络线性规划法（MFEP），包括“三个模块”（投入产出、模糊处理、生态分析）和“五类评价指标”。该方法可以有效计算CO2转移量，并揭示区域之间转移的相互效用关系，以明确中国建筑业在不同区域间的CO2减排责任。研究结果表明：应降低对外贡献度较高的省份，如江苏（5.62）、浙江（6.20）等的减排目标，并增加对外依赖度高的省份，如天津（5.61）、河北（6.41）等的减排力度。此外，调整目前以石油为主的能源结构，并增加天然气等新能源的使用比例，可以抵消CO2转移带来的负面影响。此成果可为决策者制定建筑业减排政策提供科学参考和有力依据。据国际能源署的统计数据，2019年全球与建筑业相关的二氧化碳排放量占全球CO2排放总量的38.00%。截至2018年，美国建筑业的直接温室气体排放量占排放总量的12.30%。同样，截至2018年，日本建筑业的CO2排放量增至日本碳排放总量的17.60%，而东京建筑业的CO2排放量更是达到了日本建筑业碳排放总量的28.70%。与美国和日本的状况相似，欧洲建筑业CO2排放量也居高不下，例如英国（22.00%）、德国（27.00%）、波兰（30.00%）。作为世界上最大的CO2排放国，2018年中国建筑业全过程CO2排放总量为49.30亿t CO2，占全国排放总量的51.30%。为了抑制中国建筑业CO2排放量的进一步增加，除建筑技术的应用之外，对不同区域制定合理的宏观调控政策也是十分必要的。若使区域减排政策更加合理，明确建筑业的区域减排责任至关重要，而厘清CO2的转移情况则是阐明CO2减排责任的关键步骤。近年来，学者们对CO2减排进行了诸多研究，例如，2019年，陈贵景等首次采用LMDI方法对京津冀地区电力部门CO2排放的影响因素进行分析，但是对此地区电力部门应承担的减排责任缺乏相应的研究。2020年，李小冬等总结了核算碳排放的一般方法并重点阐述了微观与宏观层面的建筑碳排放的核算方法，指出了影响建筑碳排放的主要影响因素。虽然这一研究在很大程度上对建筑业CO2排放的核算起到了积极的作用，但仍然没有明确此行业的减排责任。在明确各行业的减排责任方面，2009年，NAKANO等首次运用双边贸易方法确定了碳份额，厘清了存在于41个国家/地区的17个行业的贸易中的排放责任。2019年，HU以生命周期法和多准则决策为基础，建立了评估建筑物排放所对应的环境责任的方法论框架。2020年，FENNER等提出了一个量化建筑环境碳足迹的框架以帮助评估建筑各阶段的排放责任。与上述方法相比，投入产出法（IOA）在处理区域间减排责任的转移时则显得更为准确和有效。1936年，LEONTIEF最先提出IOA，此方法可以通过量化跨地理边界的供应链中包含的间接排放来区分最终用户的责任。2014年，LIU等以中国为例，利用投入产出模型研究了1997年和2007年8个主要地区17个部门的碳转移情况与碳排放责任。2017年，CHEN等应用区域间投入产出模型，量化了京津冀与中国其他地区之间的CO2转移量，明确了减排责任。2018年，YANG等建立了环境扩展的多区域投入产出模型，量化了中国华北地区流向其他地区的PM2.5，为制定减排措施提供了科学依据。IOA可以通过分析各个行业和地区的CO2进出口量，促进CO2排放的再分配，但是当主观判断对输入数据产生影响时，计算结果的有效性会受到一定程度的影响。值得一提的是模糊理论可以应对这种情况，1995年，KLIR等首次根据模糊理论，并结合定量分析与定性分析，将主观价值判断引入到分析过程中。本研究将不确定粗糙区间模糊线性规划法（IRFLP）与IOA相结合，通过对数据进行多重表征从而提高了主观判断的合理性。随着对CO2排放的内部相互作用的深入研究，如何进一步描述各区域间的CO2排放关系已成为亟待解决的问题。2007年，FATH最先提出在生态网络分析（ENA）的基础上描述系统内部各部分之间的成对关系的概念，并论证了通过研究不同部分之间的相互关系以深入了解并判断系统内部复杂的交互作用的可行性。很多学者以此为基础进行了探究，例如：2014年，ZHANG等通过ENA方法量化了北京的社会部门与经济部门之间的内部能源转移，并计算了该行业的能源消耗强度和碳足迹。2018年，LIU等建立了基于因子分析的生态扩展投入产出模型，对加拿大的萨斯喀彻温省进行了研究，分析了城市温室气体排放的相互关系。2019年，GUAN等建立了一种新型复合废物投入产出模型，研究了广东省的工业废物内部代谢结构。在本研究中，拟采用ENA来描述区域间CO2的排放关系，弥补了IOA与IRFLP的不足之处。因此，本研究以建筑业CO2排放量为切入点，创立了多区域投入产出模糊网络线性规划法（MFEP），拟量化不同能源类型下隐含于中国建筑业区域间贸易中的CO2的排放和转移情况等关键科学问题，并明确各区域建筑业间的排放关系。与其他成果相比，不同及改进之处包括：通过IOA量化建筑业省际贸易中CO2的转移量；引入“粗糙间隔”的概念对CO2转移量以多种方式进行表征，优化IOA的计算结果；通过ENA表述区域间建筑业的CO2的转移关系，以便于进一步探索中国建筑业未来的发展模式。本研究直观地描述每个区域的建筑业之间的CO2排放情况，并明确各区域建筑业的减排责任。研究结果可为制定中国建筑业的区域减排政策提供科学参考。
图1 不同能源省际建筑业CO2转移流线图
图2 IRFLP干预下陕西省建筑业与其他省市建筑业间CO2转移量情况
图3 不同能源供给下地区间的建筑业相互排放关系
祝颖,崔天浩,谭纪聪,李业鑫,郭勇.中国30省份建筑业二氧化碳跨省转移研究[J/OL].能源环境保护:1-11[2023-11-22].https://doi.org/10.20078/j.eep.20231106.
ZHU Ying,CUI Tianhao,TAN Jicong,LI Yexin,GUO Yong.Inter-provincial transfer of carbon dioxide from construction industry in 30 provinces of China[J/OL].Energy Environmental Protection:1-11[2023-11-22].https://doi.org/10.20078/j.eep.20231106. 责任编辑：宫在芹
