联系我们 |
 |
合作经济与科技杂志社
地址:石家庄市建设南大街21号
邮编:050011
电话:0311-86049879 |
|
|
市场/贸易 |
中国光伏产品出口隐含碳排放测算研究 |
第740期 作者:□文/呙小明 范佳乐 向晓玲 刘 伟 王芝瑶 时间:2024/11/1 16:52:10 浏览:21次 |
[提要] 本文运用生命周期评价法就中国对欧洲、亚太、美洲、中东非地区光伏产品出口隐含碳排放进行测算,解析2013~2022年光伏产品出口隐含碳排放特征,并运用基准回归模型探讨其影响因素。实证结果表明:其一,各地区整体出口量和总体出口隐含碳排放逐年上升;其二,GDP水平、电力覆盖率、光伏装机量与中国光伏产品出口隐含碳排放呈显著正相关;其三,关税水平和科技水平与中国光伏产品出口隐含碳排放呈显著负相关。光伏产品出口对实现“双碳”目标具有重要意义。
关键词:光伏产品;隐含碳排;出口贸易;生命周期评价法
基金项目:重庆市教委人文社会科学研究重点项目:“‘双碳’约束下重庆推动外贸高质量发展的多维路径研究”(23SKGH195)
中图分类号:F7 文献标识码:A
收录日期:2024年3月12日
一、相关文献
近年来,全球光伏产品需求快速增长。2023年4月,欧洲会议为应对气候变化、减少碳排放,提出碳边境调整机制(简称CBAM),同时欧洲地区因俄乌冲突导致能源危机加剧,对光伏发电的需求超速增长;亚太地区作为传统的光伏市场,依靠光伏发电成为形势所趋,需求量持续增长;美洲地区资本充足,绿色能源意识高,市场潜力巨大;中东非地区针对电网老化、覆盖地区不足等现象,利用光照条件发展光伏满足用电需求成为不二之选。
对此,能源行业正处于高速高质量发展的中国抓住契机,于2022年2月发布《国家发展改革委 国家能源局关于完善能源绿色低碳转型体制机制和政策措施的意见》,将低碳化作为能源行业发展的刚性约束,主动提出“双碳”目标,调整能源结构,推动市场驱动力,助力中国光伏产业逐步形成全产业链。中国光伏产业发挥优势、加强协同、持续创新,形成绝对的国际竞争优势,使得光伏产品成为中国稳外贸、促经济的重要抓手,成为中国出口贸易的新增长点。然而,这背后是中国承担了巨大的环境责任,光伏产品出口背后的碳排放问题不容小觑。
光伏产品作为新能源产品,与传统能源产品相比,直接碳排放相对较少,但是仍存在大量隐含碳排放,尤其在其生产过程中。研究光伏产品出口隐含碳排放首先要对其隐含碳排放进行测算,目前国内外主要采用投入产出法(IO)和生命周期评价法(LCA)测算隐含碳排放。投入产出法以各国的投入产出为依据,获取数据难度较大。相比之下,生命周期评价法包括了一个产品系统的完全生命周期,因此具有时间上的延续性和空间上的完整性,能够明确各个阶段的隐含碳排放,针对性较强,数据选取较为灵活。涂金玲、朱再清(2023)使用生命周期评价法测算出粮食贸易对中国隐含碳排放的影响,证明了生命周期评价法的可行性。因此,本文也采取生命周期评价法测算中国光伏产品出口隐含碳排放。
自20世纪80年代起,国外学者开始重视光伏产品出口的碳排放问题。Hunt L P(1976)在1976年第一次测算出光伏单晶硅组件生产过程中的能源消耗。Fthenakis V M等(2011)对单晶硅和多晶硅的生命周期环境影响进行分析。基于此,国内学者也开始研究光伏产业碳排放并提出降低碳排放的相关措施。谢明辉等(2017)对晶体太阳能电池产业进行初步探索,总结出光伏产业的生命周期碳排放清单。赵若楠等(2020)对光伏产业生命周期碳排放清单进行分析,发现光伏产业碳排放集中在生产阶段,其中以高纯多晶硅生产过程的碳排放最高,建议采用热解回收技术降低单位发电量碳排放强度。
与传统能源相比,使用光伏产品对全球环境具有积极作用。董阳(2015)对中国多晶硅组件出口进行生命周期环境评估,证明中国光伏组件出口贸易对进口国做出重大节能减排贡献。程冉、马新玥(2022)从生产和应用两方面分析光伏产业进出口贸易对全球和中国的减排贡献。作为光伏产品主要出口国的中国,在获得经济利益的同时,承担资源能源消耗和环境代价是不可避免的,但是可以采取相关措施来降低隐含碳排放。
基于以上背景,本文运用生命周期评价法测算中国对欧洲地区、亚太地区、美洲地区和中东非地区光伏产品出口隐含碳排放,深化学者对中国光伏产品出口贸易现状和出口隐含碳排放的认知;并运用基准回归模型研究光伏产品出口贸易的影响因素,弥补学界对光伏产品出口贸易相关研究的不足,进一步完善与之相关的理论体系,提出相关建议,降低中国光伏产品出口隐含碳排放,寻求经济利益和环境保护的平衡点,推动世界经济高质量发展,促进全球生态文明建设,助力早日实现“双碳”目标。
二、光伏产品出口隐含碳排放测算与分析
出口光伏产品的全阶段都伴随着隐含碳排放,可以将隐含碳排放分为直接碳排放和间接碳排放。直接碳排放是指煤、油、天然气等化石能源燃烧活动所产生的温室气体排放。间接碳排放是指使用、消耗外购资源而隐含的排放和生产活动上、下游产生的相关排放。本研究基于IPCC碳排放系数计算法和生命周期评价法,测算2013~2022年中国光伏产品出口的直接碳排放和间接碳排放。
(一)直接碳排放测度
1、直接碳排放测度流程。本文运用IPCC碳排放系数计算法,计算光伏产品出口的直接碳排放量。
Q=■θkEk (1)
式(1)中,Q表示光伏产品出口的直接碳排放量(kg),θk表示碳排放系数(kg-CO2/kg或kg-CO2/m3或kg-CO2/kW·h),Ek表示光伏产品出口i能源的直接消耗量(kg或m3或kW·h)。
2、直接碳排放数据来源。其一,碳排放系数θk,根据《综合能耗计算通则》(GB/T2589-2020)和《省级温室气体清单编制指南》(发改办气候[2011]1041号)计算得出;其二,光伏发电量占总发电量比例,根据国家能源局公布数据计算得出;其三,2013~2022年的各种能源消耗总量来自《中国能源统计年鉴(2022版)》和《中国能源统计年鉴(2017版)》。
(二)间接碳排放测度
1、间接碳排放测度流程。本文运用生命周期评价法,参考ISO14040-14043生命周期评价的方法步骤,将光伏产业全生命周期分为生产、使用两个阶段,进行间接碳排放测算。即
C=P+A (2)
式(2)中,C表示光伏产业的间接碳排放总量(kg),P表示生产阶段的间接碳排放总量(kg),A表示使用阶段的间接碳排放总量(kg)。
P=Pe+Pr (3)
式(3)中,Pe表示生产阶段能源消耗碳排放(kg),Pr表示生产阶段资源消耗碳排放(kg)。
Pe=■Ei×RE (4)
式(4)中,Ei表示各个过程中消耗的电量(千瓦/时,kW·h),RE表示电力碳排放因子。
Pr=■Ri×RRi (5)
式(5)中,Ri表示各个过程中使用资源i的量(kg),RRi表示资源i碳排放因子(kg-CO2/kg)。
A=Ar (6)
式(6)中,Ar表示使用阶段资源消耗碳排放(kg),计算公式同Pr。
2、确定功能性单位和系统边界。本研究的功能单位确定为1m2光伏产品,按照产业上下游产品关系,将其分为上中下游三个阶段,包括生产、使用两个生命周期阶段。(图1)
3、间接碳排放数据来源。其一,中国光伏产业生产阶段和使用阶段的生命周期数据清单,来自国家环保公益性行业科研专项“中国新能源产业(太阳能电池)环境影响和管理研究”课题成果;其二,碳排放因子来自已发表文献或者相关报告;其三,中国光伏产业出口贸易量,来自中国机电产品进出口商会;其四,中国光伏产业产量,来自国家能源局;其五,电力碳排放因子,来自中华人民共和国生态环境部。
(三)总体出口隐含碳排放分析。考虑到数据可得性,假设2013~2022年中国光伏产业的生产技术和投入能源或资源的比例不变,即间接碳排放的生命周期数据清单不变。通过直接碳排放和间接碳排放的测算以及出口量的统计,可以得出中国光伏产品出口总的隐含碳排放,如表1所示。(表1)
从整体上来看,2013~2022年光伏产品出口隐含碳排放呈上升趋势,逐渐摆脱原材料和市场“两头在外”的尴尬局面,如图2所示。2013~2015年由于光伏产业技术相对较差,且受到国际主要市场“双反”贸易限制,光伏产业进入“寒冬”。2019~2021年受疫情影响,整体经济略有倒退,出口贸易受到限制。因此,在这两段期间,受出口量影响,出口隐含碳排放量增长较缓。2022年中国疫情防控基本恢复,工业生产和出口贸易限制放宽,光伏产品出口量同比上年增长162.37%,导致出口隐含碳排放量大幅增长。(图2)
其中,2013~2018年因技术限制单位直接碳排放量呈迅速增长的趋势,在2018年达到顶峰,后因“513”新政推出助力中国光伏产品出口贸易以及技术的创新型进步,单位直接碳排放量呈现下降趋势。单位间接碳排放量整体较为稳定,2021年起因电力碳排放因子下降,单位间接碳排放量出现略微下降。
从原材料角度看,直接碳排放中煤炭(约81%)和电力(约16%)碳排放量较大。间接碳排放中,因生产工序较为繁杂,所以生产阶段的碳排放量较多。相比之下,光伏产品作为新能源产品,使用阶段碳排放较少,仅占生产阶段3%左右,如图3所示。(图3)
从出口贸易细分市场来看,由于光伏产品出口量达到GW量级的国家较少,考虑到光伏产品出口量级的统一性(以GW为出口量单位)以及数据可得性,本文按照地理位置和经济发展水平将全球分为欧洲地区、亚太地区、美洲地区和中东非地区。各地域光伏产品出口量,可以得出整体出口量呈上升趋势。其中,欧洲地区是主要的组件出口市场,亚太地区是主要的硅片、电池片出口市场。通过测算,发现全球各区域光伏产品出口隐含碳排放也整体呈现上升的趋势,如图4所示,基本与出口量一致。其中,自2018年欧洲取消MIP限制后,中国光伏组件可以直接出口到欧洲地区,欧洲地区出口隐含碳排放随出口量的大幅增长而大幅增长;亚太地区出口隐含碳排放变化幅度相对较大;美洲地区和中东非地区出口隐含碳排放因其出口量较少,出口隐含碳排放相对较少,但呈现小幅上涨。(图4)
三、光伏产品出口隐含碳排放影响因素分析
(一)计量模型构建与变量阐释。本文将同中国进行光伏贸易的相关国家和地区划分为欧洲地区、亚太地区、美洲地区和中东非地区,选取相关数据,运用基准回归模型,构造面板数据,深入探讨影响中国光伏产品出口隐含碳排放的相关影响因素。建立计量模型如下:
ECij=β0+β1GDPjt+β2GDPit+β3exTax+β4THjt+β5THit+β6Ele+β7PIC+λt+εij+αj (7)
式(7)中,i、j、t分别表示中国、贸易地区和年份,β0表示常数项,λt表示时间固定效应,εij表示误差项,αj表示个体固定效应。
被解释变量ECij表示中国同不同地区进行光伏产品出口贸易时产生的隐含碳排放。影响因素综合评价指标如表2所示。(表2)
(二)回归结果分析。为避免出现伪回归情况,本文基于LLC检验方法,对变量和原面板数据进行单位根检验,结果均显著拒绝原假设H0,不存在单位根,因此本文使用变量为平稳序列,具有参考意义;本文选取数据值差异较大,为避免对回归结果造成影响,将部分数据进行对数处理,并对变量进行描述性统计,详见表3。(表3)
ECij=β0+β1lnGDPjt+β2lnGDPit+β3exTax+β4lnTHjt+β5lnTHit+β6lnEle+β7PIC+λt+εij+αj (8)
利用Stata软件对面板数据分别进行混合回归、固定效应回归和随机效应回归,最后利用F检验、BP检验和Hausman检验确定使用固定效应模型,得出结果如表4所示。(表4)
第一,进口地区GDP水平与中国光伏产品出口隐含碳排放呈现显著正相关。较高的GDP水平表明进口国拥有更高的购买力,且与环境挂钩的精神物质需求较高,利用清洁能源的意识较高。通过进口光伏来满足本国的发电需求是减少本国碳排放的主要途经,因此在资本充足的发达国家,运用高新技术自产光伏的同时,通过进口光伏产品来满足本国的用电需求,达到降低本国碳排放的目的。“自给”与“进口”并行的途径成为主流。此外,由于中国经济水平的提高,光伏产品的生产能力得到提高,推动光伏产品出口,中国GDP水平与光伏产品出口隐含碳排放也呈现显著正相关。
第二,关税水平与中国光伏产品出口隐含碳排放呈现显著负相关。在欧洲地区和中东非地区,地域为保护同类企业在内部市场上的竞争力,贸易保护主义较为严重。2023年欧盟通过CBAM的议案,意图建立国际碳贸易壁垒,减少与中国的国际贸易。据国务院发展研究中心估计,若CBAM覆盖欧盟碳市场所有行业,中国受影响产品将占对欧出口总额的12%。
第三,进口国或地区科技水平与中国光伏产品出口隐含碳排放呈现显著负相关。一方面,进口国的科技水平可以通过要素禀赋路径发挥规模扩大和成本节约,进一步提高本国生产技术水平。因此,一国科技水平越高,可以降低光伏生产阶段的碳排放,进口光伏的需求减弱。自产光伏满足部分需求,减少本国进口,降低中国光伏生产阶段的碳排放。另一方面,高新技术提高传统能源利用率,产生的碳排放相对较少,使用光伏发电的意愿降低,减少中国光伏产品出口。此外,科技水平提高,降低中国在光伏产品生产周期中隐含碳排放,与中国“双碳”目标契合,企业得到有力政策支持,伴随着生产效率提高,产能增加。因此,中国科技水平与中国光伏产品出口隐含碳排放呈现显著正相关。
第四,进口国电力覆盖率与中国光伏产品出口隐含碳排放呈现显著正相关。根据世界银行发展指标数据库,目前各地区电力覆盖率均在90%以上,其中传统能源发电占据总发电量的60%以上。减碳背景下,地域电力覆盖率为中国光伏产品出口贸易提供契机。较高的电力覆盖率表示该地区电力需求较高,对光伏产品的需求随之增加。因此,在《巴黎协定》背景下,光伏发电成为传统能源发电的良好替代品。
第五,进口国光伏装机量与中国光伏产品出口隐含碳排放呈现显著正相关。光伏装机量是通过光伏技术将太阳能辐射转换为电力的效率。中国的光伏产品一般使用年限在25年以上,是全球质量最好、使用年限最长的光伏产品之一。因此,从长期市场来看,地区光伏装机量越高,表明对中国光伏产品的需求越大,中国光伏产品出口量随之增加。
四、结论及建议
光伏产品所产生的出口隐含碳排放主要来自生产阶段,使用阶段已经基本实现零排放。技术先进、资本充足的发达国家在面对高碳排放生产和低碳排放使用的选择,通过进口光伏产品来缓解局面。中国作为光伏产品主要出口国,承担着光伏产品生产和出口的重任。本文采用生命周期评价法测算中国光伏产品出口隐含碳排放,运用基准回归模型探讨进口国和出口国对出口隐含碳排放的影响因素,得出以下结论:其一,各地区整体出口量和总体隐含碳排放逐年上升,而单位直接碳排放自2018年后呈下降趋势;其二,GDP水平、电力覆盖率、光伏装机量与中国光伏产品出口隐含碳排放呈现显著的正相关性;其三,关税水平和科技水平与中国光伏产品出口隐含碳排放呈现显著的负相关性。
基于以上结论给出建议:其一,提高中国GDP水平,改善中国光伏产品大量生产出口的贸易局面。购买力提高,中国也可采用“自产+进口”的策略降低国内碳排放。其二,将自然资源与生产技术相结合,通过森林碳汇和提高光电转换能力,同时将“光伏+生态修复”的技术与发展模式结合起来,降低碳排放。其三,进口国应与中国一同承担碳责任。中国在承担生产者责任的同时,进口国也应承担消费者责任。中国在构建完善碳排放交易市场的基础上,建立碳税收入专项利用机制,通过向进口国征收碳税,弥补光伏生产阶段为中国带来的环境危害。其四,提高中国电力覆盖率和光伏装机量,光伏装机受制于光照、占地面积等条件,中国应积极建设戈壁、荒漠等光伏发电项目。
(作者单位:四川外国语大学)
主要参考文献:
[1]涂金玲,朱再清.粮食贸易对中国隐含碳排放的影响研究[J].世界农业,2023(02).
[2]谢明辉,白璐,阮久莉,等.以晶体硅太阳能电池产业为例的产业生命周期评价初探[J].环境科学研究,2017.30(12).
[3]赵若楠,董莉,白璐,等.光伏行业生命周期碳排放清单分析[J].中国环境科学,2020.40(06).
[4]董阳.中国环保的“数字减排”困境[J].环境教育,2015(04).
[5]程冉,马新玥.基于生命周期评价的光伏贸易对碳排放的影响研究——以中国为例[J].中国集体经济,2022(13).
[6]王力.浅谈助力碳中和的若干技术体系[R].山西省科学技术厅,2023.
[7]罗丽芬,周云峰,李昌林,等.某电解铝企业的碳排放核算方案[J].有色冶金节能,2019.35(04).
[8]王玲,万超,刘阳,等.基于树脂聚酯的生命周期碳排放评价[J].化工管理,2019(25).
[9]严玉廷,刘晶茹,丁宁,等.中国平板玻璃生产碳排放研究[J].环境科学学报,2017.37(08).
|
|
|
|