stringtranslate.com

Анализ «затраты-выпуск» с учетом экологических факторов

Экологически расширенный анализ «затраты-выпуск» ( EEIOA ) используется в экологическом учете как инструмент, который отражает структуры производства и потребления в рамках одной или нескольких экономик. Таким образом, он становится важным дополнением к учету материальных потоков .

Введение

Признавая растущую важность глобального использования ресурсов, опосредованного международной торговлей, для экологического учета и политики, в настоящее время разрабатываются новые перспективы в экологическом учете. Наиболее заметными среди них являются счета, основанные на потреблении, составленные с использованием экологически расширенного анализа «затраты-выпуск». [1] [2] [3] Индикаторы использования материалов, основанные на потреблении, обычно называются «материальными следами» [4] (сопоставимыми с углеродным следом и водным следом ) или сырьевыми эквивалентами (RME) для импортируемых и экспортируемых товаров. [5] [6] Сырьевые эквиваленты или материальные следы продаваемых товаров включают материальные затраты, требуемые по всей цепочке поставок, связанной с их производством. Это включает как прямые, так и косвенные потоки: например, будут включены руда, добытая для извлечения металла, содержащегося в мобильном телефоне, а также уголь, необходимый для выработки электроэнергии, необходимой для производства металлических концентратов. Для того чтобы распределить внутреннюю добычу по экспортируемым товарам, требуется информация о производственной и торговой структуре экономики. В денежном выражении информация о структуре производства содержится в общедоступных таблицах «затраты-выпуск» (IOT) по всей экономике, которые недавно были объединены со статистикой торговли для формирования многорегиональных таблиц «затраты-выпуск» (MRIO).

Анализ «затраты-выпуск»

Далее представлено краткое введение в анализ «затраты-выпуск» и его экологическое расширение для расчета материальных следов или показателей RME. Межотраслевые потоки в экономике образуют матрицу Z размером n × n , а общий объем производства каждой отрасли образует вектор x размером n × 1. Разделив каждый поток на отрасль (т. е. каждый элемент Z ) на общий объем производства этой же отрасли, мы получаем матрицу так называемых технических коэффициентов A размером n × n . В матричной алгебре это выглядит следующим образом:

где:

представляет собой вектор x, диагонализованный в матрицу ( )

Матрица A содержит множители для межотраслевых затрат, необходимых для поставки одной единицы отраслевого выпуска. Определенный общий экономический выпуск x требуется для удовлетворения заданного уровня конечного спроса y . Этот конечный спрос может быть внутренним (для частных домохозяйств, а также государственного сектора) или иностранным (экспорт) и может быть записан как вектор n × 1. Когда этот вектор конечного спроса y умножается на обратную матрицу Леонтьева ( I − A ) −1 , мы получаем общий выпуск x [a] . I — это единичная матрица, так что следующее матричное уравнение является результатом операций эквивалентности в нашем предыдущем уравнении:

Обратная матрица Леонтьева содержит множители для прямых и косвенных межотраслевых затрат, необходимых для обеспечения 1 единицы продукции для конечного спроса. Наряду с межотраслевыми потоками, записанными в Z , каждая отрасль требует дополнительных затрат (например, энергии, материалов, капитала, труда) и результатов (например, выбросов), которые могут быть введены в расчет с помощью экологического расширения. Обычно это принимает форму матрицы M размером m × n общих факторных затрат или результатов: факторы обозначаются в общей сложности в m строках, а отрасли, которым они требуются, включаются вдоль n столбцов. Распределение факторов по различным отраслям при составлении матрицы расширения требует тщательного анализа отраслевой статистики и национальных кадастров выбросов. В случае отсутствия данных для оценки расширения могут потребоваться экспертные мнения или дополнительное моделирование. После завершения M можно преобразовать в матрицу прямых факторов требований на единицу полезной продукции F , и расчет аналогичен определению матрицы денежных прямых множителей A (см. первое уравнение):

Учет использования ресурсов и выбросов на основе потребления может быть выполнен путем последующего умножения денежного соотношения «затраты-выпуск» на отраслевые факторы, необходимые для:

Эта формула является ядром расширенного с точки зрения экологии анализа затрат-выпуска: вектор конечного спроса y можно разделить на внутренний и внешний (экспорт) компоненты, что позволяет рассчитать материальные затраты, связанные с каждым из них.

Матрица F объединяет данные о потоке материалов (факторов) в анализ «затраты-выпуск». Она позволяет нам распределять потребности экономики в материалах (факторах) по конкретным отраслям. На языке оценки жизненного цикла матрица F называется матрицей вмешательства. С помощью коэффициентов, содержащихся в обратной матрице Леонтьева ( I − A ) −1 , потребности в материалах могут быть распределены по внутреннему или внешнему (экспорт) конечному спросу. Для того чтобы учесть различия в производственных структурах в разных экономиках или регионах, национальные таблицы «затраты-выпуск» объединяются для формирования так называемых многорегиональных моделей «затраты-выпуск» (MRIO). В этих моделях общая сумма ресурсов, распределенных на конечное потребление, равна общей сумме извлеченных ресурсов, как записано в счетах материальных потоков для каждого из регионов.

Критические вопросы

Анализ «затраты-выпуск», расширенный с учетом окружающей среды, предполагает ряд допущений, которые необходимо учитывать при интерпретации результатов таких исследований:

Однородность продуктов : расчеты на основе стандартной модели «затраты-выпуск» требуют предположения, что каждая экономическая деятельность производит только один физически однородный продукт. Однако в действительности высокий уровень агрегации видов деятельности (например, в большинстве европейских таблиц «затраты-выпуск» вся добыча полезных ископаемых включена в одну и ту же деятельность независимо от конкретного материала) приводит к неоднородным результатам. Кроме того, многие отрасли производят побочные продукты (например, бумажная фабрика может также производить опилки); и это дополнительно нарушает предположение об однородности результатов. В том же духе, когда этот метод используется для приписывания воздействия на окружающую среду, не все продукты в данном секторе имеют одинаковые выбросы. Используется среднее значение. Но, например, с точки зрения выработки электроэнергии, выбросы от выработки электроэнергии на основе угля сильно отличаются от выбросов от выработки солнечной энергии. Здесь делается предположение, что используется глобальная смесь, тогда как на самом деле выработка электроэнергии может быть доступна только из одного источника.

Однородность цен : при использовании стандартной модели «затраты-выпуск» также необходимо предположить, что каждая отрасль продает свой характерный продукт всем другим видам экономической деятельности и конечным потребителям по одной и той же цене. Однако в действительности это не всегда верно, как показано на примере электроэнергии, которая стоит меньше в первичном секторе, чем в третичном секторе и/или конечном потреблении. Кроме того, вышеупомянутая неоднородность отраслевого продукта приведет к нарушению этого предположения: например, сектор, покупающий в основном алюминий у цветных металлов, скорее всего, заплатит другую цену, чем сектор, который в основном покупает редкоземельные металлы. Другими словами, проблема неоднородности цен среди пользователей может быть решена путем увеличения секторного разрешения таблицы «затраты-выпуск». В идеальном случае, когда одна и та же цена продукта применяется ко всем его пользователям, денежную таблицу «затраты-выпуск» можно рассматривать как эквивалентную физической таблице «затраты-выпуск», то есть таблице, измеряемой в физических единицах. [7]

Постоянная отдача от масштаба : модели IO предполагают, что при масштабировании производства все входы и выходы масштабируются в одном и том же коэффициенте. Однако крайне важно признать, что отклонение от этого упрощающего предположения значительно увеличивает сложность моделей IO, тем самым снижая их первичную аналитическую эффективность: Закрытое решение в виде уравнения ( 1 ) больше не будет доступно. [8] Кроме того, получение надежных данных, относящихся к отношениям входов и выходов на макроэкономическом уровне, охватывающем большое количество секторов, создает огромные проблемы и существенное финансовое бремя. Это основополагающее предположение также лежит в основе оценки жизненного цикла (LCA) .

Распределение инвестиций : при создании счета материальных потоков на основе потребления необходимо решить, как распределяются инвестиции в структуре производства и потребления. В национальном учете инвестиции отражаются как часть конечного спроса. С точки зрения потребления их также можно рассматривать как вклад в производственный процесс (например, машины и производственная инфраструктура являются необходимыми вкладами в производство). То, каким образом включаются капитальные вложения и как (или если) они амортизируются, существенно влияет на результаты, полученные для сырьевых эквивалентов экспорта. [6] Если инвестиции в инфраструктуру (будь то в денежном выражении или как внутренняя добыча строительных материалов) не амортизируются с течением времени, импорт одного и того же продукта из развивающейся экономики, в настоящее время строящей свою инфраструктуру, будет связан с гораздо большим количеством овеществленного материала, чем импорт его из зрелой экономики, которая в прошлом значительно инвестировала в свою инфраструктуру. Для последних разработок, касающихся рассмотрения вопросов, связанных с основным капиталом и инвестиционными потоками, см. [9]

Понимание влияния и, в конечном итоге, разрешение этих методологических вопросов станут важными пунктами в исследовательской повестке дня экологического учета. В то же время, интерес к интерпретируемости результатов таких подходов, основанных на потреблении, уже растет. Еще предстоит определить, как в целом должна распределяться ответственность за материальные инвестиции в производство экспорта: хотя верно, что импортирующая экономика получает выгоду от готового продукта, верно также, что экспортирующая экономика получает выгоду от дохода. [10]

Дальнейшие расширения

Избежание двойного учета при анализе следа

Давайте определим как вектор того же размера , что и , где все элементы равны нулю, за исключением -го . Из ( 2 ) экологический след продукта может быть определен как

Применение этого расчета к таким материалам, как металлы и основные химикаты, требует осторожности, поскольку только небольшая их часть будет потреблена конечным спросом. Наоборот, использование модели, основанной на валовом выпуске, , как

приведет к двойному учету выбросов на каждом этапе обработки, что приведет к некорректному общему воздействию на окружающую среду (здесь представляет собой вектор-столбец размера , где все элементы равны нулю, за исключением -го ). Для решения этой проблемы Денте и др. разработали инновационный метод, основанный на концепции «целевых секторов», [11] [12] , который был далее разработан Кабернаром и др. [13]

Распределение экологической ответственности

Расчет экологического следа на основе ( 2 ) полностью распределяет воздействие на окружающую среду между конечными потребителями. Это называется ответственностью, основанной на потребителе. Альтернативный способ распределения основан на прямом воздействии, где воздействие распределяется между производителями. Это называется ответственностью, основанной на производстве. Это примеры подхода полной ответственности, где воздействие/давление распределяется полностью между определенной группой или агентами. Недавно было предложено несколько гибридных схем распределения, включая схемы, основанные на доходе и на совместном использовании. [14] [15]

Отходы и управление отходами

Когда матрица вмешательства относится к отходам, ( 2 ) может использоваться для оценки отходного следа продуктов. Однако она упускает из виду важный момент, что отходы обычно подвергаются обработке перед переработкой или окончательной утилизацией, что приводит к форме, менее вредной для окружающей среды. Кроме того, обработка выбросов приводит к остаткам, которые требуют надлежащего обращения для переработки или окончательной утилизации (например, процесс снижения загрязнения диоксидом серы включает его преобразование в гипс или серную кислоту). Чтобы решить эти сложности, Накамура и Кондо расширили стандартную модель EEIO, включив потоки физических отходов, образующихся и обрабатываемых наряду с денежными потоками продуктов и услуг. [16] [17] Они разработали модель «вход-выход отходов» (WIO), которая учитывает преобразование отходов во время обработки во вторичные отходы и остатки, а также процессы переработки и окончательной утилизации.

Смотрите также

Примечания

  1. ^ Существование и положительность (ни один из ее элементов не является отрицательным) этой обратной матрицы не являются тривиальными. Матрица должна быть положительной и удовлетворять условию Хокинса-Саймона .

Ссылки

  1. ^ Дэвис, Стивен; Калдейра, Кен (январь 2010 г.). «Учет выбросов CO2 на основе потребления». Труды Национальной академии наук . 107 (12): 5687–5692. doi : 10.1073/pnas.0906974107 . PMC  2851800. PMID  20212122 .
  2. ^ Дэвис, Стивен; Питерс, Глен; Калдейра, Кен (ноябрь 2011 г.). «Цепочка поставок выбросов C O 2 {\displaystyle CO_{2}}». Труды Национальной академии наук . 108 (45): 18554–18559. doi : 10.1073/pnas.1107409108 . PMC 3215011. PMID  22006314 . 
  3. ^ Хун, Чаопэн; Чжао, Хунъянь; Цинь, Юэ; Берни, Дженнифер; Понгратц, Джулия; Хартунг, Керстин; Лю, Юй; Мур, Фрэнсис; Джексон, Роберт; Чжан, Цян; Дэвис, Стивен (январь 2022 г.). «Выбросы при землепользовании, воплощенные в международной торговле». Nature . 376 (6593): 597–603. doi :10.1126/science.abj1572. PMID  35511968. S2CID  248541877.
  4. ^ Видман, Томас О.; Шандл, Хайнц; Ленцен, Манфред; Моран, Дэниел; Су, Сангвон; Уэст, Джеймс; Канемото, Кейитиро (29 августа 2013 г.). «Материальный след наций». Труды Национальной академии наук . 112 (20): 6271–6276. doi : 10.1073/pnas.1220362110 . PMC 4443380. PMID  24003158 . 
  5. ^ Шаффарцик, Анке; Эйзенменгер, Нина; Краусманн, Фридолин; Вайс, Хельга (февраль 2014 г.). «Учет материальных потоков на основе потребления». Журнал промышленной экологии . 18 (1): 102–112. doi : 10.1111/jiec.12055 .
  6. ^ ab Шоэр, Карл; Вайнцеттель, Ян; Кованда, Ян; Гигрих, Юрген; Лаувиги, Кристоф (3 августа 2012 г.). «Потребление сырья в Европейском союзе – концепция, метод расчета и результаты». Environmental Science & Technology . 46 (16): 8903–8909. Bibcode : 2012EnST...46.8903S. doi : 10.1021/es300434c. PMID  22823351.
  7. ^ Вайс, Хельга; Дучин, Фэй (25.05.2006). «Физический и денежный анализ затрат–выпуска: в чем разница?». Экологическая экономика . 57 (3): 534–541. doi :10.1016/j.ecolecon.2005.05.011. ISSN  0921-8009.
  8. ^ Накамура, Шиничиро. Практическое руководство по промышленной экологии с помощью анализа «затраты-выпуск»: матричное исчисление устойчивости . Springer Nature, 2023. стр. 141
  9. ^ Накамура, Шиничиро. Практическое руководство по промышленной экологии с помощью анализа «затраты-выпуск»: матричное исчисление устойчивости . Springer Nature, 2023. 4.4
  10. ^ Якоб, Майкл; Маршински, Роберт (январь 2013 г.). «Интерпретация связанных с торговлей переносов выбросов». Nature Climate Change . 3 (1): 19–23. Bibcode : 2013NatCC...3...19J. doi : 10.1038/nclimate1630.
  11. ^ Dente, Sébastien MR; Aoki-Suzuki, Chika; Tanaka, Daisuke; Hashimoto, Seiji (2018-06-01). «Выявление выбросов парниковых газов в течение жизненного цикла материалов: случай Японии». Ресурсы, сохранение и переработка . 133 : 395–403. doi :10.1016/j.resconrec.2017.12.011. ISSN  0921-3449.
  12. ^ Dente, Sébastien MR; Aoki-Suzuki, Chika; Tanaka, Daisuke; Kayo, Chihiro; Murakami, Shinsuke; Hashimoto, Seiji (2019-04-01). «Влияние новой структуры декомпозиции цепочки поставок на выбросы парниковых газов в течение жизненного цикла материалов — случай Японии». Ресурсы, сохранение и переработка . 143 : 273–281. doi :10.1016/j.resconrec.2018.09.027. ISSN  0921-3449.
  13. ^ Кабернар, Ливия; Пфистер, Стефан; Хелльвег, Стефани (2019-09-20). «Новый метод анализа показателей устойчивости глобальных цепочек поставок и его применение к материальным ресурсам». Science of the Total Environment . 684 : 164–177. doi : 10.1016/j.scitotenv.2019.04.434. hdl : 20.500.11850/346449 . ISSN  0048-9697. PMID  31154209.
  14. ^ Пиньеро, Пабло; Брукнер, Мартин; Виланд, Ханспетер; Понграц, Ева; Гилюм, Стефан (2019-04-03). «Сырьевая основа глобальных цепочек создания стоимости: распределение экологической ответственности на основе создания стоимости». Economic Systems Research . 31 (2): 206–227. doi :10.1080/09535314.2018.1536038. ISSN  0953-5314.
  15. ^ Маркес, Александра; Родригес, Жуан; Ленцен, Манфред; Домингос, Тиаго (01.12.2012). «Экологическая ответственность, основанная на доходах». Экологическая экономика . Экономика деградации. 84 : 57–65. doi :10.1016/j.ecolecon.2012.09.010. ISSN  0921-8009.
  16. ^ Накамура, С. (1999). «Анализ входов и выходов циклов отходов». Труды Первого международного симпозиума по экологически сознательному проектированию и обратному производству . IEEE. стр. 475–480. doi :10.1109/ecodim.1999.747659. ISBN 0-7695-0007-2.
  17. ^ Накамура, Шиничиро; Кондо, Ясуси (2002). «Анализ входов и выходов управления отходами». Журнал промышленной экологии . 6 (1): 39–63. doi :10.1162/108819802320971632. ISSN  1088-1980.

Внешние ссылки