最優(yōu)效率視角下建筑業(yè)碳排放權(quán)分配

張董寅 張友志 尚磊

摘? ?要：為實(shí)現(xiàn)中國在《巴黎協(xié)定》的碳減排承諾，針對(duì)建筑業(yè)等非環(huán)境友好型重點(diǎn)產(chǎn)業(yè)建立有效的碳排放權(quán)分配機(jī)制至關(guān)重要。計(jì)算得到2020—2030年建筑業(yè)碳排放權(quán)總配額后，基于世襲制原則得到初始分配結(jié)果，引入ZSG-DEA模型對(duì)初始分配結(jié)果進(jìn)行迭代優(yōu)化獲得效率最優(yōu)的碳排放權(quán)分配最終方案。研究結(jié)果表明：初始分配結(jié)果中僅有10個(gè)省區(qū)DEA有效，引入ZSG-DEA模型對(duì)省際建筑業(yè)碳排放權(quán)配額進(jìn)行三次迭代后30個(gè)省區(qū)均達(dá)到DEA有效。本研究可為產(chǎn)業(yè)層面的區(qū)域碳排放權(quán)配額分配提供必要的理論依據(jù)及方法參考。

關(guān)鍵詞：建筑業(yè)；碳排放權(quán)分配；效率；ZSG-DEA模型

中圖分類號(hào)：F124.5? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? 文章編號(hào)：1673-291X（2024）05-0048-04

引言

目前，中國碳排放量位居世界首位，中國在《巴黎協(xié)定》作出碳減排承諾：在2030年碳排放強(qiáng)度比2005年下降60%—65%。作為非環(huán)境友好型產(chǎn)業(yè)，建筑業(yè)面臨“三高一低”的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)[1]。在此背景下，建筑業(yè)面臨艱巨的碳減排任務(wù)，這就需要將建筑業(yè)總的碳排放權(quán)合理分配至省級(jí)單元，從而明確建筑業(yè)碳減排責(zé)任。在進(jìn)行碳排放權(quán)分配時(shí)，分配效率至關(guān)重要。基于效率的研究中，傳統(tǒng)DEA模型假設(shè)非期望產(chǎn)出的削減在決策單元間獨(dú)立進(jìn)行[2]，而建筑業(yè)碳排放權(quán)需要在各決策單元協(xié)作下進(jìn)行分配。國內(nèi)有學(xué)者采用ZSG-DEA模型進(jìn)行碳排放權(quán)分配，實(shí)現(xiàn)了分配效率的最優(yōu)化[3]。由此可見，ZSG-DEA模型可以較好地解決在非獨(dú)立決策單元間的碳排放權(quán)分配效率問題。

現(xiàn)有研究主要著眼于全局碳排放權(quán)的分配問題，鮮有關(guān)注產(chǎn)業(yè)層面的碳排放權(quán)配額分配問題。基于此，本文基于效率最優(yōu)視角研究2020—2030年中國省際建筑業(yè)碳排放權(quán)分配問題。首先，基于世襲制原則得到初始分配結(jié)果；然后，基于最優(yōu)效率角度采用ZSG-DEA模型對(duì)初始分配結(jié)果進(jìn)行再分配，得到效率最優(yōu)化的省際建筑業(yè)碳排放權(quán)分配結(jié)果。

一、研究方法

（一）基于世襲制原則的初始分配模型

世襲制原則是為確保各省區(qū)能擁有平等的建筑業(yè)碳排放權(quán)，按2010—2019年省際建筑業(yè)碳排放比例來分配建筑業(yè)碳排放權(quán)總配額：建筑業(yè)碳排放初始配額=實(shí)際建筑業(yè)碳排放占比*建筑業(yè)碳排放權(quán)總配額。

（二）基于ZSG-DEA的再分配模型

ZSG-DEA模型能反映資源總量一定的情況下，各決策單元通過相互競爭實(shí)現(xiàn)資源分配效率最優(yōu)。為此，采用ZSG-DEA模型對(duì)省際建筑業(yè)碳排放權(quán)分配初始結(jié)果進(jìn)行再分配，以實(shí)現(xiàn)碳排放權(quán)分配效率的最優(yōu)化。

Lins等在研究碳排放權(quán)分配問題時(shí)，采用的投入變量為碳排放量，產(chǎn)出變量為GDP、人口和能源消費(fèi)量[4]。為此，本文將建筑業(yè)碳排放權(quán)作為投入變量，將建筑業(yè)增加值、人口和建筑業(yè)能源消費(fèi)量作為產(chǎn)出變量。本研究中，決策單元DMU為中國的30個(gè)省區(qū)（西藏、澳門、香港和臺(tái)灣因數(shù)據(jù)缺失不計(jì)）。DMU的分配效率取值區(qū)間為[0，1]，效率值越高分配效率越優(yōu)。若分配效率值為1，則該DMU達(dá)到DEA有效；若DMU的分配效率值小于1，則該DMU為非DEA有效。

若決策單元DMUo為非DEA有效，其效率值為φo，投入值為xok。為實(shí)現(xiàn)DEA有效，需減少資源k的投入量，減少量為μo=xok（1-φo），并將其按比例分配給其他決策單元DMUi，DMUi得到的分配額為：

式中，θ0為DMU0的相對(duì)效率；λi為DMUi的權(quán)重；yij，yoj為DMUi和DMU0的產(chǎn)出值。M和R分別為產(chǎn)出指標(biāo)數(shù)和投入指標(biāo)數(shù)，i為第i個(gè)決策單元。

采用ZSG-DEA模型調(diào)整省區(qū)間建筑業(yè)碳排放權(quán)配額，以實(shí)現(xiàn)省際建筑業(yè)碳排放權(quán)分配的效率最優(yōu)化。

二、基于ZSG-DEA模型的實(shí)證結(jié)果分析

（一）數(shù)據(jù)來源及處理

本文從效率最優(yōu)的視角探討中國建筑業(yè)碳排放權(quán)在各省區(qū)之間的分配模式，以“2030年全國碳排放強(qiáng)度比2005年下降65%”為目標(biāo)，對(duì)2020—2030年各省區(qū)的建筑業(yè)碳排放權(quán)總配額進(jìn)行分配，并給出效率最優(yōu)化的建筑業(yè)碳排放權(quán)配額，數(shù)據(jù)來源和處理過程如下：

1.建筑業(yè)碳排放包括建材生產(chǎn)運(yùn)輸、施工及拆除階段碳排放，各階段計(jì)算公式如下：

建材種類參考《中國建筑業(yè)統(tǒng)計(jì)年鑒》，則建材生產(chǎn)運(yùn)輸階段碳排放計(jì)算公式為：

式中，Qi為i類建材消耗量；vi為i類建材碳排放系數(shù)；αi為i類建材回收系數(shù)。其中，運(yùn)輸階段碳排放量按生產(chǎn)階段碳排放量的10%計(jì)算[5]。

建筑業(yè)能源種類參考《中國能源統(tǒng)計(jì)年鑒》，則施工過程的碳排放計(jì)算公式為：

式中，Ej為j類能源折標(biāo)準(zhǔn)煤量；EF為標(biāo)準(zhǔn)煤碳排放因子；Mct為施工階段建筑垃圾量，可根據(jù)單位面積建筑垃圾產(chǎn)量0.055t/m2[6]和施工面積估算；建筑垃圾平均運(yùn)距Dtr取30km[7]；運(yùn)輸碳排放系數(shù)βtr取0.44kgCO2/（t·km）[8]。

拆除階段碳排放主要包括建筑物拆除及垃圾運(yùn)輸產(chǎn)生的碳排放，AIJ-LCA中提到建筑物拆除碳排放占施工階段的10%左右，拆除階段碳排放計(jì)算公式為：

式中，Mdt為拆除階段的建筑垃圾，單位面積建筑垃圾產(chǎn)量取1.2t/m2，建筑拆除面積為施工面積的10%[6]。

2.假設(shè)人口按2015—2019年年均增速增長，得到2020—2030年人口預(yù)測(cè)結(jié)果。國內(nèi)研究學(xué)者普遍認(rèn)為，“十四五”期間以及之后5年中國經(jīng)濟(jì)增速預(yù)期總體上介于5.0%—6.0%之間，本文取5.5%。《“十四五”建筑業(yè)發(fā)展規(guī)劃》提出：“十四五”時(shí)期建筑業(yè)增加值占國內(nèi)生產(chǎn)總值的比重保持在6%左右，故建筑業(yè)增加值按GDP的6%進(jìn)行測(cè)算。

3.根據(jù)2015—2019年建筑業(yè)能源消耗量年均增速預(yù)測(cè)2020—2030年中國各省區(qū)的建筑業(yè)能源消耗量。

4.以“2030年全國碳排放強(qiáng)度比2005年下降65%”為目標(biāo)，得到2020—2030年30個(gè)省區(qū)建筑業(yè)碳排放權(quán)總配額CT為229.91億t。

各省區(qū)建筑業(yè)各種能源和建材的消耗量、施工面積以及建筑業(yè)增加值數(shù)據(jù)來源于2011—2020年《中國能源統(tǒng)計(jì)年鑒》和《中國建筑業(yè)統(tǒng)計(jì)年鑒》；各省區(qū)人口和GDP數(shù)據(jù)來源于2011—2020年《中國統(tǒng)計(jì)年鑒》。

（二）基于世襲制原則的初始分配結(jié)果與分析

基于世襲制原則，計(jì)算得到初始配額結(jié)果，并基于Excel的規(guī)劃求解功能得到初始效率，具體數(shù)據(jù)結(jié)果見下頁表1。結(jié)果表明，30個(gè)省區(qū)初始效率差異很大，有10個(gè)省區(qū)效率值達(dá)到1；安徽達(dá)到了0.9以上，效率較高；但其余19個(gè)省區(qū)的分配效率值低于0.8，尤其是遼寧、吉林和浙江三省效率值顯著偏低，而僅這三省的初始配額就占到全國的22.86%。此外，江蘇、浙江、四川三省的初始配額遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他省區(qū)，占全國的35.86%，但江蘇的分配效率要遠(yuǎn)高于其他兩省。分析表明中國在2020—2030年的建筑業(yè)碳排放權(quán)的初始分配并不理想，為使全部DMU達(dá)到DEA有效，引入ZSG-DEA模型改善分配結(jié)果。

（三）基于ZSG-DEA模型的再分配結(jié)果與分析

基于Excel的VBA程序，以2020—2030年建筑業(yè)碳排放權(quán)的初始分配結(jié)果為投入量，建筑業(yè)增加值、人口和能源消耗量為產(chǎn)出量，對(duì)建筑業(yè)碳排放配額進(jìn)行再分配，結(jié)果如表1所示。

第一次迭代后，達(dá)到DEA有效的省區(qū)增加到11個(gè)，但仍有15個(gè)省區(qū)的效率值低于0.9，處于低效狀態(tài)。其中，江蘇配額增加11.47億t·C，增幅為42.03%；浙江配額減少16.34億t·C，降幅為48.59%，江蘇超越浙江成為配額最多的省區(qū)。第二次迭代后，除吉林外其余29個(gè)省區(qū)的分配效率值均在0.9以上，其中，江蘇的配額明顯增加，與第一次迭代結(jié)果相比，增幅為13.73%；而浙江的配額在持續(xù)大幅降低，降幅高達(dá)32.62%。江蘇繼續(xù)擴(kuò)大配額占比，保持全國第一；浙江繼續(xù)減小配額占比，第二次迭代后配額僅占初始配額的34.64%。第三次迭代后，各省區(qū)的配額均無明顯波動(dòng)，并且各省區(qū)的效率值都達(dá)到1，表明所有省區(qū)最終達(dá)到DEA有效。從迭代結(jié)果來看，江蘇、山東、河南、廣東四省的配額顯著增長，浙江的降幅最大。江蘇為建筑業(yè)碳排放權(quán)配額最多的省份，達(dá)到了44.79億t·C，占總配額量的19.48%；海南為建筑業(yè)碳排放權(quán)配額最少的省份，僅為0.68億t·C，占總配額量的0.29%。

通過ZSG-DEA模型對(duì)省際建筑業(yè)碳排放權(quán)初始配額結(jié)果進(jìn)行三次迭代優(yōu)化后，各省區(qū)的分配效率均達(dá)到1，實(shí)現(xiàn)了DEA有效，最終獲得了效率最優(yōu)的建筑業(yè)碳排放權(quán)分配方案。

三、結(jié)束語

建立有效的建筑業(yè)碳排放權(quán)分配機(jī)制是建筑業(yè)碳減排的前提，也為實(shí)現(xiàn)我國2030年的碳減排目標(biāo)提供了保障。本文首先基于世襲制原則得到中國30個(gè)省區(qū)2020—2030年的建筑業(yè)碳排放權(quán)初始分配結(jié)果，僅有10個(gè)省區(qū)達(dá)到了DEA有效；然后基于效率最優(yōu)化視角引入ZSG-DEA模型對(duì)初始分配結(jié)果進(jìn)行再分配，進(jìn)行三次迭代優(yōu)化后，得到DEA有效的建筑業(yè)碳排放權(quán)配額分配方案，實(shí)現(xiàn)了分配的效率最優(yōu)化。

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Allocation of Carbon Emission Rights in the Construction Industry from an Optimal Efficiency Perspective

ZHANG Dongyin， ZHANG Youzhi， SHANG Lei

（School of Civil Engineering and Architecture， Jiangsu University of Science and Technology， Zhenjiang 212100， China）

Abstract： In order to achieve Chinas carbon emission reduction commitments under the Paris Agreement， it is crucial to establish an effective carbon emission rights allocation mechanism for non-environmentally friendly key industries such as the construction industry. After calculating the total carbon emission allowances for the construction industry from 2020 to 2030， the initial allocation results were obtained based on the principle of hereditary system， and the ZSG-DEA model was introduced to iteratively optimize the initial allocation results to obtain the final scheme of carbon emission allowances allocation with optimal efficiency. The results of this study show that only 10 provinces have DEA validity in the initial allocation， but after three iterations of the ZSG-DEA model， all 30 provinces have achieved DEA validity. This study can provide the necessary theoretical basis and methodological reference for the allocation of regional carbon emission allowances at the industry level.

Key words： construction industry; carbon credit allocation; efficiency; ZSG-DEA model

[責(zé)任編輯? ?立? ?夏]