二 碳足迹理论体系研究

（一）碳足迹的内涵

目前，碳足迹（Carbon Footprint）的内涵仍未统一，各国学者对碳足迹都有各自不尽相同的认识和理解。国外学术界对碳足迹概念的研究主要集中在2007年到2009年之间。

Wiedmann和Minx提出：“碳足迹既是某一产品或服务系统在其全生命周期所排放的CO2总量，也是某一活动过程中所直接和间接排放的CO2总量，活动主体包括个人、组织、政府以及工业部门等。”碳信托公司提出：“碳足迹是衡量某一种产品在其全生命周期中（原材料开采、加工、废弃产品的处理）所排放的CO2以及其他温室气体转化的CO2等价物。”ETAP认为：“碳足迹是指人类活动过程中所排放的温室气体转化的CO2等价物，来衡量人类对地球环境的影响。”Grubb和Eills认为：“碳足迹是指化石燃料燃烧时所释放的CO2总量。”Matthews等提出：“碳足迹是商品或服务在生产、运输、使用、处置的整个生命周期内排放的温室气体总量。”Druckman等提出：“碳足迹是由某一活动直接或间接导致的CO2排放总量，或是某一产品在整个生命周期内累积的CO2排放总量。”Edwards-Jones等提出：“碳足迹是在商品的生产、加工、销售及使用过程中排放的温室气体总量。”Larsen等提出，某一地理边界内消费的商品和服务在生产、消费整个生命周期中排放的温室气体总量，而不管这些气体是产生在地理边界内或边界外。

随着我国低碳经济的逐步深入，国内学者对碳足迹也都进行了深入研究，论述丰富。单力、阿柱认为：“碳足迹是一种新的用来测量某个公司、家庭或个人因每日消耗能源而产生的CO2排放对环境影响的指标。”高爱舫认为：“碳足迹是用来评价个人的能源意识和行为给自然环境造成了什么样的影响，其目的是倡导一种责任理念，以使人们对自己日常的碳耗用量有所了解。”叶祖达认为：“城市碳足迹是计量城市经济、社会、环境体系在一段时间内的GHG排放总量，并指出碳足迹不仅仅只计算CO2，而是把CO2、CH4、N2 O、PFCs、HFCs、FS6这6类GHG都包含在内。”耿涌等给出的碳足迹的定义为：“一项活动、一个产品或服务的整个生命周期，或者某一地理范围内直接和间接产生的二氧化碳排放量。”李风琴等认为：“碳足迹是一种衡量人类活动对环境影响，特别是对气候变化影响的测量标准，它以CO2为等价物，以吨为单位，是一种测量能源消耗产生碳排放对环境影响的指标。”周常春等认为：“碳足迹是一种用来测量某种产品、某个家庭、某个人或某项活动因每日进行能源消耗而产生的CO2排放量对环境影响的指标。”

基于诸多文献中对碳足迹内涵和本质特征的认识，本研究可认为碳足迹是指个体、家庭、团体（公司）或产品（装置）在其整个生命周期中所释放的温室气体总量，即碳耗用量，它是用来测量因每日能耗所产生的CO2对环境影响的指标。石油、煤炭、木材等是由碳元素构成的自然资源，碳耗用得越多，导致地球暖化的元凶二氧化碳也制造得越多，碳足迹就越大；反之，碳足迹就越小。

（二）碳足迹的类型

碳足迹按照不同分类标准可分为不同类型。按产生方式分可分为两种，即第一碳足迹和第二碳足迹。从碳足迹的尺度来分，可分为个人或家庭碳足迹、产品或服务碳足迹、企业碳足迹、产业碳足迹和国家碳足迹。

1．按产生方式分类

碳足迹按照产生方式可分为两种，即第一碳足迹和第二碳足迹。

第一碳足迹（The Primary Carbon Footprint），也称直接碳足迹，是指生产生活中直接使用化石能源排放的CO2（等价物）的量，需直接加以控制。如飞机是最大的碳排放制造者，一个经常坐飞机出行的人会有较多的第一碳足迹，因为飞机飞行会耗大量燃油，排出大量CO2。

第二碳足迹（The Secondary Carbon Footprint），也称间接碳足迹，是指消费者使用各类产（商）品或某项服务时在生产、制造、使用、运输、维修、回收与销毁等整个生命周期内，释放出的CO2（等价物）总量，即间接排放的CO2。如消费一瓶普通瓶装水，会因其生产和运输过程中产生的CO2而带来第二碳足迹；制造企业在其供应链（采购、生产、仓储和运输）中，仓储和运输会产生大量CO2，即第二碳足迹。

2．按碳足迹的尺度划分

从尺度来划分，碳足迹可分为个人碳足迹、产品碳足迹、企业碳足迹、产业碳足迹和国家碳足迹。

（1）个人碳足迹

个人碳足迹是针对每个人日常生活中的衣、食、住、行所导致的碳排放量加以估算的过程。目前国际上的估算方法主要有两种：由上而下（Top-Down）与由下而上（BottomUp）。由上而下是以住户收支调查为基础，辅以环境投入产出分析，计算出一国中各家庭或各收入阶层碳足迹的平均概况。而由下而上则是利用碳足迹计算器，依个人日常生活中实际消费、交通形态为估算依据。目前国外代表性的碳足迹计算器有英国的Defra和美国加州环保署所发布的CO2计算器。英国的Defra可以根据个人所使用的各类能源消耗设备核算出个人的CO2排放量。美国加州环保署的碳足迹计算器则应用了生命周期评价法，是较为全面的碳足迹计算器。我国一些网站也公布了碳足迹计算器，可以计算个人的碳足迹量。

（2）产品碳足迹

产品碳足迹是指以产品制造、使用及废弃阶段，全生命周期过程中产生的温室效应气体（GHG）排放量。产品碳足迹的计算方法全球有若干种，但至今为止运用较为普遍的是2008年年底英国标准协会、碳基金和英国环境、食品与农村事务部联合发布的新标准PAS 2050《产品与服务生命周期：温室气体排放评估规范》。该标准用于计算产品和服务在整个生命周期内的GHG排放量，其宗旨就是帮助企业掌握其生产的产品对气候变化的影响，在产品设计、生产、销售等环节中寻求降低碳排放的机会，最终开发出碳足迹量更小的产品。运用PAS 2050，全球已有多家企业进行了产品碳足迹评价，产品数量多达70种。

（3）企业碳足迹

企业碳足迹是指在企业范围内产生的直接和间接的CO2排放量。对企业进行相应的碳足迹评估有助于企业量化并深入了解生产、经营活动对气候变化造成的影响，同时采取有效措施以减少整个生产中的碳排放。国内外的机构对企业的碳足迹评估已进行了大量的研究。如新西兰最大的乳品企业恒天然（Fonterra）委托第三方研究机构运用生命周期法对其碳足迹进行了测算和评估。金光纸业（中国）投资有限公司邀请世界领先的第三方环境评估机构Camco完成了该集团的碳足迹评估项目，成为国内首家制浆、造纸行业中对企业进行大规模碳排放全面评估的企业。该次碳足迹评估为金光纸业（中国）制定明确的碳排放基准线和长期的节能减碳管理措施奠定了基础。刘韵等基于碳足迹评估核算的理论，采用全生命周期法，自下而上，对山西省吕梁市某燃煤电厂碳足迹进行分析评估，得到：“企业全生命周期中的碳足迹分布，发现电力企业的碳减排潜力主要在锅炉燃煤和煤炭开采，但在运输、尾气脱硫等部分的碳排放绝对量也是不可忽视的，电力企业在节能减排时应全面统筹，有的放矢。”

（4）产业碳足迹

产业碳足迹研究主要集中在林业、农业、能源行业、供水、交通、医疗等方面。

国外学者对能源行业的碳足迹进行了研究。Johnson研究对比了液化石油气和电力的碳足迹，得到二者的碳足迹几乎相同，但在某些实际情况中液化石油气的碳足迹要小于电力碳足迹。

国内学者对产业碳足迹进行了多方面的研究。侯玉梅等通过分析钢铁生产过程的碳足迹，将钢铁生产中产生碳排放过程分为化石能源的燃烧、化学反应和电力消耗三部分，并用IPCC指南中的方法对此三部分的碳排放进行了计算，得出：“钢铁产业二氧化碳排放量最多的环节是燃料的燃烧，而在燃烧的能源中，煤炭类能源占绝大多数。2004～2008年，吨钢的二氧化碳排放量呈现降低趋势。”罗希等通过构建交通运输业的碳足迹测算模型，对2004～2008年我国交通运输业能源消费碳足迹进行测算。结果表明：“我国交通运输业能源消费碳足迹总量保持增长趋势，从2004年的37025.34万吨上升到2008年的48849.43万吨，年均增长7.17%。其中5年来终端能源消费产生的直接碳足迹占89.06%。不同能源消费碳足迹中柴油消费碳足迹所占比例最大，为46.65%；其次是汽油消费碳足迹，占17.85%，二者均呈逐年上升趋势。”

（5）国家碳足迹

国家碳足迹研究是指整个国家在一定时期的总物质与能源的耗用所产生的温室气体排放量。国际气候谈判以国家为基本单位，国家碳足迹着眼于整个国家间接与直接、进口与出口所造成排放量的差异分析，以检验此类碳足迹是否符合环境正义的原则。

国家碳足迹的研究内容主要集中在进出口贸易等方面。Herrmann等运用投入产出表，对发达国家和发展中国家双边贸易的碳足迹进行了测算，得出结论：“目前全世界工业生产由发达国家向发展中国家转移是必然趋势。”Schulz探讨了小国开放经济体的直接碳足迹和间接碳足迹的估算问题，并对新加坡进行了实证研究。有关国家碳足迹的研究尽管所采用的工具和方法有所不同，但都得出了一个较为共同的结论，即发达国家产生的碳足迹往往大于其本国国土面积内的碳足迹，而多余部分往往来自发展中国家。

匡新瑞、武戈运用投入产出模型，将我国进出口贸易发展与国内外产生的直接和间接CO2排放相联系，分析了我国进出口贸易发展对CO2排放的影响。结果显示：“我国纺织服装制造业、电气机械及器材制造业、电子通信设备制造业、仪器及办公用品制造业以及交通运输业等行业是主要CO2出口行业，而CO2进口行业主要集中在能源及非能源采选业、造纸印刷业、石油加工及炼焦业、化学原料及制品制造业、金属冶炼及加工制造业等。”孙建卫等结合IPCC的清单方法对中国历年碳排放进行了核算，以区域投入产出分析为基础，对我国直接或间接碳排放量进行了分析。得到结论：“中国的碳排放足迹大部分源于国内最终使用的排放。从碳足迹类型上看，中国属于碳排放净输出国。贸易额增长对碳足迹的增长有很大的促进作用。制造业、电力、热力行业与农业的碳排放足迹占到了总碳排放足迹的80%以上，是对碳排放依赖程度较大的产业部门。”

（三）碳足迹的核算标准

自20世纪90年代末至今，有关碳足迹的规范不断推出，世界可持续发展工商理事会（WBCSD）、世界资源研究所（WRI）、国际标准化组织（ISO）、英国标准协会（BSI）、美国国家标准学会（ANSI）、中国标准化研究院都积极开展低碳认证标准的制定工作，形成了一系列可操作的低碳认证规范和标准，其涵盖了个人、产品、企业和国家等各个层面。其中，一些碳排放的核算标准，如PAS 2050、ISO 14067、GHG Protocl等，得到广泛应用，为促进全球碳减排起到了巨大的推动作用。

1．产品碳足迹核算标准

产品碳足迹核算标准都是以生命周期评价（LCA）为方法论基础，对产品的全生命周期（产品的原料开采、制造，以及最终废弃物处理阶段）的碳足迹进行评价。2006年，国际标准化组织（ISO）发布了产品碳足迹核算标准ISO 14040/14044，自此之后产品碳足迹核算标准相应地快速发展。2008年，碳信托公司与英国环境、食品和乡村事务部（Defra）联合发起，英国标准协会（BSI）发布了《PAS 2050: 2008商品和服务在生命周期内的温室气体排放评价规范》。2009年，日本发布了产品碳足迹的技术规范——TSQ 0010。2013年，国际标准化组织（ISO）又正式发布了ISO 14067。其中，PAS 2050运用比较广泛。

（1）《PAS 2050: 2008商品和服务在生命周期内的温室气体排放评价规范》（简称《PAS 2050》）

《PAS 2050》依据产品区分要求设定评估目标及选择评估产品对象，在相关性、完整性、一致性、准确性、透明性五个原则基础上，通过调研、沟通、盘查、数据搜集后，确定评估涵盖的计算边界内的排放量，专门针对产品和服务的碳足迹进行评价。该规范的宗旨是帮助企业在管理自身生产过程中所形成的温室气体排放量的同时，寻找在产品设计、生产和供应等过程中降低温室气体排放的机会。它将帮助企业降低产品或服务的二氧化碳排放量，最终开发出更小碳足迹的产品。

《PAS 2050》不仅可以给企业和组织带来良好的效益，并且企业对其产品碳足迹的通报使消费者得到对消费产品的碳足迹。对于各公司，该规范可提供：对产品生命周期内的GHG排放开展内部评估；在对产品GHG排放产生影响的基础上，对可替代产品的配置、经营选择和资源选择等做出评价；作为测量和通报减排量的一项基准；通过采用一个通用的、公认的和标准化的方法，为比较各产品的GHG排放提供支持；支持企业责任报告。对于客户，该规范可提供：对报告的各类产品在其生命周期内GHG排放所依据的某个标准化的、准确的方法的可信度；更好的理解其购买决定如何影响GHG的排放。

（2）ISO 14067标准

国际标准化组织（ISO）在2013年正式发布了ISO 14067，该标准主要涉及的温室气体除了包括《京都议定书》规定的二氧化碳（CO2）、甲烷（CH4）、氧化亚氮（N2O）、六氟化硫（SF6）、全氟碳化物（PFCs）以及氢氟碳化物（HFCs）外，也包含《蒙特利尔议定书》中管制的气体等，共63种气体。该标准主要包括两大部分，ISO 14067-1: Quantification量化/计算；ISO 14067-2: Communication沟通/标识。

2．组织机构/企业碳足迹核算标准

组织碳足迹评价标准主要有世界资源研究所（WRI）和世界可持续发展工商理事会（WBCSD）发布的GHG Protocol系列标准和ISO 14064系列标准。

（1）GHG Protocol标准

GHG Protocol是世界资源研究所（WRI）和世界可持续发展工商理事会（WBCSD）于2004年共同创建的一个权威的、有影响力的温室气体排放核算项目，全称为《温室气体盘查议定书（GHG Protocol）》。GHG Protocol由《温室气体议定书企业核算与报告准则》和《温室气体议定书姓名量化准则》组成。GHG Protocol已成为国际政府及企业最广泛应用的碳足迹量化及管理的工具，其主要贡献在于将温室气体排放分为3种不同排放方式，即直接排放、间接排放和其他方式排放，避免了温室气体核算过程中的重复问题。

（2）ISO 14064-2006标准

ISO 14064-2006由45个国家和19个组织的175位国际专家通过8次会议共同完成，并于2006年3月正式颁布。这是环境管理国际标准ISO 14000的系列标准之一。ISO 14064标准向政府机构、工商企业和其他组织提供了一整套用于测量、量化和消减温室气体排放的工具。2006年8月，美国国家标准学会（ANSI）批准ISO 14064标准正式成为美国国家标准。ISO 14064包含三个标准（见表1-1），分别为组织和企业详细设定了规范和指导。它们可以分别使用，或作为一个整体来满足温室气体描述与认证的不同需求。

实施ISO 14064标准能达到四个方面的益处：一是促进温室气体的量化、监测、报告和验证来促进信息的一致性、透明性和可信性；二是授权组织来确认和管理温室气体相关责任、资产和风险；三是促进温室气体排放的许可和信用交易；四是使温室气体减排计划的设计、开发和实施能够比较一致。

3．国家碳足迹核算标准

全世界仅有英国、日本等少数国家制定并发布了本国的碳足迹核算标准，其他国家基本上是使用国际通用标准来进行碳足迹的核算以及发布碳足迹信息。

英国于2008年颁布了《气候变化法案》，其中规定了具有法律效力的全国性减碳目标。其目标为：以1990年为基准，到2020年至少要减少20%, 2050年温室气体排放至少要减少80%。现在，英国的中期目标已从20%改为34%。《气候变化法案》提出的碳预算体系要求，以5年作为一个减排周期，每个周期要做3个预算，以设定英国到2050年时的减排路线。2008年发布的《PAS 2050: 2008商品与服务生命周期内的温室气体排放评价规范》是英国第一部统一的产品和服务的碳足迹核算标准，也是目前全世界在产品碳足迹计算方面使用最广的标准。

日本内阁于2008年7月出台《建设低碳社会行动计划》，其中明确提出了产品碳足迹的核算工作，包括产品和服务在整个生命周期中的温室气体排放的量化、标识和评估。2009年4月日本公布产品碳足迹的评估技术规范TSQ 0010，该规范详细阐述了其适用范围、引用标准及产品碳足迹的量化方法。

美国2009年6月通过了旨在降低温室气体排放、减少对外国石油依赖和建立能源节约型经济的《清洁能源安全法案》，这是美国历史上第一次以法案的形式限制其国内温室气体排放。该法案规定：以2005年的碳排放水平为基础，到2020年消减17%，到2050年消减83%。同时，该法案还包括了有关“碳关税”的条款，即美国有权对来自不实施碳减排限额国家的进口产品征收碳关税。该法案从2020年开始实施，包括中国在内的众多发展中国家将为此支付巨额碳关税。

中国台湾环保署2010年7月公布了《碳足迹产品类别规则订定指引》，以使计算碳足迹排放量时各类产品能有比较的基准，其内容主要以PAS 2050为基础。

（四）碳足迹的影响因素

20世纪90年代，美国经济学家Grossman等人通过研究42个国家的经济增长与环境质量之间的关系，发现经济增长与环境质量呈倒U形曲线——环境库兹涅茨曲线（EKC）关系（见图1-2）。他们从经济增长影响环境质量的三条作用渠道来解释环境库兹涅茨曲线（EKC）：经济发展意味着更大规模的经济活动与资源需求量，因而对环境产生负的规模效应，但同时经济发展又通过正的技术进步效应（例如更为环保的新技术的使用）以及结构效应（例如产业结构的升级与优化）减少污染排放、改善环境质量。因此，这三类效应共同决定了经济发展与环境质量之间的这一倒U形曲线关系。但除了经济发展之外，许多其他社会因素也会影响碳排放。

近年来，分解分析（Decomposition Analysis）被引入EKC研究中，以确定各种机制的相对重要性，特别是确定结构变化对降低污染的贡献。鉴于此，本研究运用因素分解法（按能源求和的分解）分析碳排放变化的机制，能够揭示各种可能的影响因素对碳足迹的贡献度。

碳足迹的基本公式为公式（1-1）。

公式（1-1）中，CFP为碳足迹；Ci为第i种能源的碳排放量；E为一次能源的消费量，Ei为第i种一次能源的消费量；Y为地区生产总值；P为人口。其分解结构如图1-3。

该分解模型揭示出碳排放的推动力主要是四个因素。一是人口。人口越多，碳排放量越多，中国作为人口大国，其碳排放量即将超过美国成为全球碳排放最多的国家。二是人均GDP。发展中国家人均GDP起点低，近年来增速加快，其碳排放量相应仍将不可避免地增长。三是能源强度。单位GDP的能源用量，称“能源强度”（Energy Intensity），产业不同，如农业、工业、服务业，其能源强度不同；同一行业中，技术水平低，则能源强度高，因此，提高能源效率和节约能源，就是降低能源强度，是减排的有效方法之一。四是碳强度。由于各类能源碳排放强度Ci/Ei，即消费单位第i种能源的碳排放量是固定不变的，而能源种类不同，碳强度（Carbon Intensity）差异就会很大，因此，能源结构因素Ei/E，即第i种能源在一次能源消费中的份额是碳足迹的又一重要影响因素。而积极发展低碳能源和可再生能源，实现能源结构多元化，是减轻碳足迹的有效手段之一。