張彩平（教授），郭溯源

一、引言

工業(yè)革命以來，溫室氣體排放所產(chǎn)生的環(huán)境代價將由全人類共同負(fù)擔(dān)[1]。為應(yīng)對氣候變化，減少溫室氣體排放，需要發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)和碳排放權(quán)交易市場。2005年《京都協(xié)議書》的生效促進(jìn)了國際碳交易市場的快速發(fā)展，通過市場手段調(diào)節(jié)全球的碳排放總量已成為共識。我國將在2020年建成全球最大的碳交易市場，鋼鐵、化工、煤炭、石化、電力、冶金等行業(yè)企業(yè)因其碳排放量較高而將被納入碳排放權(quán)交易市場。面對日益嚴(yán)格的碳排放管制，企業(yè)自身需要自覺實施節(jié)能減排，使碳元素利用率達(dá)到較高水平，并降低碳減排義務(wù)履約成本。降低碳成本、提高碳效益需要科學(xué)的核算方法，然而，目前國內(nèi)外缺乏一種有效的方法對碳素流進(jìn)行準(zhǔn)確的價值核算。

基于此背景，本文擬借鑒“物質(zhì)流—價值流”分析模型，導(dǎo)入碳元素流，構(gòu)建“碳素流—價值流”二維模型并將其應(yīng)用于鋼鐵企業(yè)中。通過揭示碳素流轉(zhuǎn)及成本分配情況，為鋼鐵企業(yè)優(yōu)化生產(chǎn)流程提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，為企業(yè)長效減排機制的構(gòu)建提供理論和方法參考。

二、文獻(xiàn)綜述

“碳素流—價值流”是借鑒“物質(zhì)流—價值流”分析方法，深入企業(yè)內(nèi)部生產(chǎn)流程，探索其碳素流動和價值流轉(zhuǎn)的一種分析模型。目前，國內(nèi)外學(xué)者對物質(zhì)流和價值流開展了一系列研究，這為“碳素流—價值流”研究奠定了文獻(xiàn)基礎(chǔ)。

1.國外研究現(xiàn)狀。國外學(xué)者對物質(zhì)流和價值流研究較多，而對碳素流鮮有涉及。如Paul H.Brunner[2]指出，物質(zhì)流分析是以物質(zhì)守恒定律為基礎(chǔ)，通過對特定系統(tǒng)內(nèi)的物料投入與產(chǎn)品產(chǎn)出進(jìn)行平衡分析，定性并定量地描述和模擬系統(tǒng)內(nèi)物質(zhì)流動的狀態(tài)和過程，揭示系統(tǒng)物質(zhì)流動每條路徑中的信息。Schmidt 等[3]指出，價值流分析的本質(zhì)是經(jīng)濟(jì)性分析，利用物質(zhì)流分析所提供的數(shù)據(jù)，計算企業(yè)內(nèi)部材料成本、系統(tǒng)成本以及廢棄物處理成本，為企業(yè)進(jìn)行內(nèi)部優(yōu)化升級提供信息基礎(chǔ)。Schaltegger、Zvezdov[4]認(rèn)為，通過物質(zhì)流分析所得的數(shù)據(jù)，可以確定資源消耗高、廢棄物排放大的生產(chǎn)流程；同時通過價值流分析將實物數(shù)據(jù)經(jīng)濟(jì)化，可以揭示企業(yè)成本收益狀況。Rieckhof等[5]闡述了價值流分析的優(yōu)勢，認(rèn)為其突破了傳統(tǒng)會計核算在環(huán)境管理上的局限性，更好地詮釋了成本的歸宿。物質(zhì)流成本會計系統(tǒng)能夠提供不同時空段的物質(zhì)投入與產(chǎn)出成本、物質(zhì)有效利用成本與廢棄物損失的經(jīng)濟(jì)成本等相關(guān)數(shù)據(jù)[6]。Stroble[7]指出，物質(zhì)流成本會計可以執(zhí)行多功能的核算目標(biāo)。

2.國內(nèi)研究現(xiàn)狀。自2013年我國政府在北京、上海等地設(shè)立7 個碳交易試點以來，我國學(xué)者在物質(zhì)流、價值流分析的基礎(chǔ)上進(jìn)一步將研究延伸到碳素流分析。如：殷瑞鈺[8]認(rèn)為，碳素流表現(xiàn)為物質(zhì)流，鋼鐵企業(yè)中大部分碳素能源的最終形式是二氧化碳排放物，這與周邊環(huán)境負(fù)荷是息息相關(guān)的。肖序、李震[9]指出，資源價值流會計不僅核算傳統(tǒng)意義上的企業(yè)內(nèi)部資源流轉(zhuǎn)成本，而且更加注重外部環(huán)境損害價值的計算和資源附加價值的分析。肖序、劉三紅[10]指出，物質(zhì)流分析決定價值流數(shù)據(jù)的形成及解釋，而價值流分析則為物質(zhì)流優(yōu)化提供決策、控制、考核的經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)及方法體系。肖序、熊菲[11]則認(rèn)為，資源價值流核算是基于制造流程中材料、能源的投入、生產(chǎn)、消耗及轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品的流量管理理論，借助成本逐步結(jié)轉(zhuǎn)方法，通過跟蹤資源實物數(shù)量的變化，提供資源全流程物量和價值信息的核算，其最終目的在于改進(jìn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)物質(zhì)流路線。盛剛等[12]對鋼鐵聯(lián)合企業(yè)煉焦、燒結(jié)、高爐煉鐵等工序以模型構(gòu)建為重點，對碳素流進(jìn)行了定量分析。

3.對國內(nèi)外研究現(xiàn)狀的評價。國內(nèi)外對物質(zhì)流和價值流以及兩者之間的邏輯關(guān)聯(lián)已進(jìn)行了深入系統(tǒng)的研究并取得了系列研究成果，這為“碳素流—價值流”二維分析提供了理論和方法借鑒。然而，盡管已有學(xué)者開始探索碳素流，但沒有結(jié)合價值流的碳素流分析，不能為高排放企業(yè)提供投資決策所需的碳排放和減排成本效益信息，不能對企業(yè)的碳排放行為產(chǎn)生有效的激勵和約束。基于此現(xiàn)狀，本文認(rèn)為在深入分析碳素流的基礎(chǔ)上，嵌入價值流分析，形成“碳素流—價值流”二維分析模型，對于準(zhǔn)確核算我國碳排放和減排成本、發(fā)現(xiàn)碳減排關(guān)鍵環(huán)節(jié)以及提高我國企業(yè)碳減排的積極性具有重要的理論和現(xiàn)實意義。

三、“碳素流—價值流”二維模型理論框架的構(gòu)建

構(gòu)建“碳素流—價值流”二維模型需要進(jìn)行內(nèi)涵界定，同時也需要提出相應(yīng)的計算方法。

1.“碳素價值流”的內(nèi)涵界定。在“碳素流—價值流”的二維分析中，“碳素”是指從企業(yè)生產(chǎn)流程各個物量中心輸入物料中的碳元素；“流”在本文中是指物料經(jīng)過具體生產(chǎn)工藝流程的過程，具有方向性和可循環(huán)性；“價值流”是指在將原材料、能源以及人力資源等轉(zhuǎn)化成產(chǎn)品為消費者服務(wù)的過程中，以貨幣為計量單位，通過成本和價值方式反映的價值流轉(zhuǎn)?；谏鲜龇治?，可以將“碳素價值流”定義為：根據(jù)生產(chǎn)流程中的碳素流轉(zhuǎn)路線，對含碳材料和能源在不同空間的位移進(jìn)行價值核算的一種管理活動。

在具體的生產(chǎn)流程中，碳元素的流轉(zhuǎn)過程可以視為由很多單一的“單元鏈”組成的一個完整的流程。假設(shè)投入端投入的碳元素為100噸，生產(chǎn)工藝的元素利用率為90%，那么在一次加工生產(chǎn)后，碳元素就分為兩部分，即90噸的正制品到下一生產(chǎn)工藝和10噸的負(fù)制品不能到下一生產(chǎn)工藝。那么一整套生產(chǎn)工藝就可以由許多“單元鏈”構(gòu)成，形成“多元鏈”，如圖1所示。

圖1 碳素流多元鏈

碳素價值流就是在該“多元鏈”的基礎(chǔ)上，賦予不同工藝環(huán)節(jié)、不同生產(chǎn)物質(zhì)中的碳元素以貨幣價值，形成“價值流”。

2.碳素價值流的計算。碳素價值流的計算可采用逐步結(jié)轉(zhuǎn)法，以各個物量中心的碳元素流轉(zhuǎn)量計算其價值流轉(zhuǎn)值。運用生產(chǎn)流程各個物量中心碳元素的數(shù)量與其原料單價的乘積，確定碳元素的流轉(zhuǎn)成本。在整體生產(chǎn)流程中，各個物量中心會不斷投入新的原材料和能源等成本，這就不斷地累計了碳元素的成本，從而改變了碳元素的價值。因此，必須對各個生產(chǎn)物量中心按照碳元素的流量進(jìn)行核算，形成碳素價值流，才能對其價值進(jìn)行核算和計量。在“單元鏈”中輸出環(huán)節(jié)分為兩部分：一是有效利用碳元素（正制品），二是廢棄損失碳元素（負(fù)制品）。將碳元素賦予貨幣價值之后的結(jié)果與碳素流的工藝流程方向進(jìn)行完整對應(yīng)匹配，則可繪制出整個生產(chǎn)工藝流程的價值流轉(zhuǎn)圖，用于解釋不同物量中心的經(jīng)濟(jì)損失，從而通過“碳素流—價值流”二維模型分析出企業(yè)存在的問題，進(jìn)而為企業(yè)碳排放管理的流程優(yōu)化、生產(chǎn)工藝的改良、機械設(shè)備的更新提供有效信息。由此，可得到碳元素在工藝流程中成本的計算公式為：

其中：TCi表示第i流程的碳元素成本；ECi表示第i流程有效利用的碳元素成本；WCi表示第i流程廢棄物損失的碳元素成本。后兩項可分解為：

其中：Vi,j（k）表示第i 流程中j（k）材料的成本；ρi,j（k）表示第i 流程中j（k）材料的碳元素含量；ωi表示第i流程中碳元素的利用率。

公式（1）全面地反映了各個生產(chǎn)流程中碳元素的成本構(gòu)成，包括輸入端的投入成本、有效利用成本和廢棄成本；公式（2）與公式（3）分別是有效利用碳元素成本和廢棄損失碳成本的分配公式，反映了各個流程物量中心碳元素利用率情況。

四、“碳素流—價值流”二維模型在KD鋼鐵企業(yè)中的應(yīng)用

為了檢驗“碳素流—價值流”二維模型在提高碳效益、激勵碳減排等方面的合理性和可行性，本文將其應(yīng)用于KD鋼鐵企業(yè)這一典型的高碳排放企業(yè)中。

1.KD鋼鐵企業(yè)碳素流分析。KD鋼鐵企業(yè)是我國一家中大型鋼鐵企業(yè)，具備年產(chǎn)鋼1715萬噸的能力，其生產(chǎn)工藝流程為“焦化—燒結(jié)—煉鐵—煉鋼—軋鋼”，完整的碳素流路線如圖2所示。

圖2 KD鋼鐵企業(yè)碳素流路線

根據(jù)碳元素守恒的原理，每個物量中心的碳素流均處于平衡的狀態(tài)。以第一物量中心焦化工藝為例，輸入端原料煤、焦?fàn)t煤氣和高爐煤氣的碳元素質(zhì)量等于輸出端焦炭、焦?fàn)t煤氣和二氧化碳的碳元素質(zhì)量。根據(jù)煤炭行業(yè)的平均數(shù)據(jù)，6121512 噸煤的含碳量為73%，所以輸入端煤之中的碳元素質(zhì)量為：6121512×0.73=4468703.76（噸）。同理，在輸出端二氧化碳中，排放二氧化碳的質(zhì)量為7319749噸，根據(jù)其分子式得出碳元素含量為12/44，所以輸出端二氧化碳之中的碳元素質(zhì)量為：7319749×（12/44）=1996295.18（噸）。未做優(yōu)化之前，在焦化環(huán)節(jié)之中，焦?fàn)t煤氣和二氧化碳都是作為廢棄物向環(huán)境中排放。根據(jù)圖2，可算出損失的碳元素為：197471.4+1996295.18=2193766.58（噸）。

2.KD 鋼鐵企業(yè)價值流分析。根據(jù)碳素價值流計算公式，仍以焦化過程為例。輸入端碳元素成本為煤、焦?fàn)t煤氣和高爐煤氣的成本乘以其各自的含碳量，根據(jù)市場材料均價，計算得出焦化環(huán)節(jié)進(jìn)入生產(chǎn)流程的碳成本為2882256791.59 元，其中煤成本為2815283368.8 元，焦?fàn)t煤氣成本為 201330.95 元，高爐煤氣成本為66772091.84元。輸出端的碳元素成本為焦炭、焦?fàn)t煤氣和二氧化碳的成本乘以各自的含碳量，此處需注意二氧化碳的價格，在不同的碳排放交易市場中二氧化碳的價格不同。若超過配額，則超過的部分作為碳損失；若低于配額，則可以在碳交易市場交易并計入收入。根據(jù)市場材料均價以及碳交易市場中二氧化碳的均價，算出焦化環(huán)節(jié)輸出端成本為2302647919.16元，其中焦炭成本為2260550250元，焦?fàn)t煤氣成本為8825537.43元，二氧化碳計價成本為36572131.73 元。同理推導(dǎo)，可得出其他各個物量中心環(huán)節(jié)的碳素價值流路線，如圖3所示，其中碳元素價值四舍五入到萬元。

圖3 KD鋼鐵企業(yè)碳素價值流路線

從上述分析可知，KD 鋼鐵企業(yè)的碳輸入成本為633819 萬元，碳元素利用率分別為：焦化過程62.06%，煉鐵過程7.00%，煉鋼過程10.77%，軋鋼過程12.46%，燒結(jié)過程碳元素未流入下一生產(chǎn)過程，故碳元素利用率未計算。將碳輸入成本同行業(yè)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，可知KD鋼鐵企業(yè)處于行業(yè)領(lǐng)先位置；并且從煉鐵和煉鋼過程中較低的碳元素利用率可看出，這兩個生產(chǎn)環(huán)節(jié)會產(chǎn)生大量的二氧化碳，共占到二氧化碳總排放量的83.4%。根據(jù)“碳素流—價值流”二維模型，KD鋼鐵企業(yè)成本領(lǐng)先但碳元素利用率較低，處于優(yōu)化區(qū)，需要對企業(yè)的生產(chǎn)流程進(jìn)行優(yōu)化，使碳元素利用率得到提高。

3.KD 鋼鐵企業(yè)“碳素流—價值流”二維分析。通過對碳素流和價值流之間的邏輯關(guān)系分析，可將碳元素利用率和碳排放成本組成二維模型，得出四個板塊：改革區(qū)、改良區(qū)、分析區(qū)、循環(huán)區(qū)，如圖4所示。

圖4 “碳素流—價值流”二維模型

具體分析如下：①改革區(qū)。當(dāng)碳元素利用率較低而成本較高時，說明企業(yè)無論在生產(chǎn)流程還是在成本控制上，均出現(xiàn)了嚴(yán)重的問題，此時需要從生產(chǎn)工藝和財務(wù)層面進(jìn)行全面改革，才能扭轉(zhuǎn)當(dāng)前的狀況。②改良區(qū)。當(dāng)碳元素利用率和成本都較低時，說明企業(yè)生產(chǎn)流程存在一定問題，導(dǎo)致碳元素利用率較低，這時則需要對生產(chǎn)流程進(jìn)行改良，在投入單位成本的情況下達(dá)到較高的碳元素利用率，以減少碳排放；③分析區(qū)。當(dāng)碳元素利用率和成本都較高時，說明企業(yè)的成本構(gòu)成出現(xiàn)了問題，需要通過橫向和縱向的比較，對各個生產(chǎn)流程進(jìn)行檢查，評價出材料投入量與成本的多少以及損耗情況，找出其中的關(guān)鍵優(yōu)化點，解決成本問題；④循環(huán)區(qū)。當(dāng)碳元素利用率高而成本較低時，說明企業(yè)目前處于較優(yōu)的狀態(tài)，應(yīng)該考慮對生產(chǎn)出來的副產(chǎn)品進(jìn)行循環(huán)利用，以達(dá)到在提高碳元素利用率的同時降低成本的目的。

KD鋼鐵企業(yè)處于“碳素流—價值流”二維模型中的優(yōu)化區(qū)，需要對生產(chǎn)流程中的碳元素利用率進(jìn)行優(yōu)化。從上述流程圖中可以看出，煉鐵與煉鋼過程的碳元素利用率相對較低，針對這兩個高排過程，分別加入“焦?fàn)t煤氣凈化處理”“高爐煤氣余壓透平發(fā)電裝置”和“汽化冷卻煙道”生產(chǎn)工藝對生產(chǎn)流程進(jìn)行優(yōu)化。經(jīng)過優(yōu)化處理，兩個高排放生產(chǎn)流程的路線圖就發(fā)生了改變，從初始的直線鏈狀碳素流轉(zhuǎn)變成環(huán)形交叉狀可循環(huán)的碳素流，使得碳元素利用率得到大幅提高，且符合“碳素流—價值流”二維分析模型的優(yōu)化策略方法體系，從而達(dá)到為企業(yè)節(jié)能減排和降低成本的目的。優(yōu)化之后的碳素流路線和碳素價值流路線分別如圖5、圖6所示。

圖5 KD鋼鐵企業(yè)優(yōu)化后碳素流路線

以煉鐵過程之后進(jìn)行優(yōu)化處理的“高爐煤氣余壓透平發(fā)電裝置”為例，進(jìn)入該裝置的高爐煤氣的碳元素為4756102 噸，二氧化碳為1435469.5 噸，經(jīng)過循環(huán)處理，該環(huán)節(jié)最終排放到外部環(huán)境中的碳元素為3813520.5 噸，可繼續(xù)利用的碳元素為2378051噸。相比優(yōu)化之前直接將二氧化碳和高爐煤氣排放到外部環(huán)境，優(yōu)化之后的碳元素利用率約為38%，得到了大大提高，并降低了企業(yè)在該環(huán)節(jié)二氧化碳的排放量。

由圖6的分析可知，通過生產(chǎn)流程的優(yōu)化，焦?fàn)t煤氣、高爐煤氣、轉(zhuǎn)爐煤氣得到了循環(huán)利用，并減少了二氧化碳的排放。同時，碳元素也得到了循環(huán)利用，從成本的角度來說，降低了企業(yè)二氧化碳的排放成本。繼續(xù)以煉鐵環(huán)節(jié)為例，進(jìn)行“高爐煤氣余壓透平發(fā)電裝置”的優(yōu)化之后，在高爐煤氣中，有價值12133 萬元的碳元素得以繼續(xù)利用，從而能夠降低下一環(huán)節(jié)的輸入成本。優(yōu)化前后具體的數(shù)據(jù)對比如表所示。

圖6 KD鋼鐵企業(yè)優(yōu)化后碳素價值流路線

KD鋼鐵企業(yè)優(yōu)化前后對比表 單位：萬元

由表可知，經(jīng)過生產(chǎn)流程優(yōu)化，碳元素利用率得到提升，共減少二氧化碳排放約604 萬噸，并為KD鋼鐵企業(yè)節(jié)約了11073萬元的成本。因為KD鋼鐵企業(yè)二氧化碳排放并未超過配額，所以減少的碳排放相對應(yīng)的配額能夠在碳交易市場上出售，為企業(yè)帶來碳收益。

五、結(jié)論與啟示

1.主要結(jié)論。隨著我國低碳經(jīng)濟(jì)的深入推進(jìn)和全國統(tǒng)一碳市場的發(fā)展，越來越多的企業(yè)被納入碳排放權(quán)交易體系，節(jié)能減排將成為每一個企業(yè)必須面臨的現(xiàn)實問題。本文以KD鋼鐵企業(yè)為研究對象，借鑒逐步結(jié)轉(zhuǎn)法和物質(zhì)流分析方法，構(gòu)建“碳素流—價值流”二維分析模型。該模型具有如下功能：①對碳元素成本和碳元素利用率進(jìn)行分析，明確企業(yè)所處的二維區(qū)間；②針對存在的問題提出相應(yīng)的改進(jìn)措施，實現(xiàn)企業(yè)減少碳排放、降低碳成本的目的；③為企業(yè)減少碳排放、降低碳成本提供科學(xué)的核算方法；④彌補目前成本會計模式不能應(yīng)用于評價與分析企業(yè)碳排放和減排行為的缺陷。本案例研究表明，通過“碳素流—價值流”二維分析，KD鋼鐵企業(yè)可節(jié)約11073萬元碳成本、減排604萬噸二氧化碳。這無疑為企業(yè)的低碳轉(zhuǎn)型提供了可資借鑒的方法和工具。

2.啟示?！疤妓亓鳌獌r值流”二維模型的應(yīng)用需要企業(yè)能源和排放數(shù)據(jù)的支撐，這就需要加強碳交易市場和排放數(shù)據(jù)庫的建設(shè)，從而提高分析的有效性和準(zhǔn)確性，具體啟示如下：

（1）加強碳信息披露制度建設(shè)。由“碳素流—價值流”二維分析可知，無論是核算碳素流還是價值流，都需要大量數(shù)據(jù)作為基礎(chǔ)。如碳素流分析需要原料、能源、排放因子等信息，價值流需要市場價格等信息。然而，目前這些數(shù)據(jù)信息分散在財務(wù)年報、社會責(zé)任報告或環(huán)境報告中，需要花費大量的時間去收集、整理、核算，某些數(shù)據(jù)甚至只能合理推斷或估計，這在一定程度上影響了碳成本核算的準(zhǔn)確性。因此，我國需要加強碳信息披露建設(shè)，規(guī)范其內(nèi)容和形式，為碳素價值流的核算和管理提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

（2）推動全國統(tǒng)一碳市場的發(fā)展，為企業(yè)碳減排提供有效的激勵。通過核算碳素流和價值流，控排企業(yè)可以明確其碳減排量和節(jié)約的碳成本。而要將實現(xiàn)的碳減排量轉(zhuǎn)化為企業(yè)實實在在的碳收益，則需要借助碳交易市場。因為只有通過碳交易市場，控排企業(yè)才能將減排所獲得的剩余碳配額出售以獲得收入。顯然，碳配額的順利交易離不開規(guī)范的碳交易市場。因此，我國要推動全國統(tǒng)一碳交易市場的發(fā)展，因為穩(wěn)定透明的碳價格將增強控排企業(yè)碳減排的信心，激勵企業(yè)積極開展低碳經(jīng)營，實現(xiàn)低碳轉(zhuǎn)型。