文摘

人们的生产和生活都离不开消费的各种产品,常常直接或间接发行有限公司₂。作为公司₂排放可以转移产业,产业的识别和分类发布有限公司₂直接或间接地有助于控制有限公司₂排放。本文提出了一种input-output-based方法测量有限公司₂排放转移引起的产业经济之间的联系和结构方面的网络拓扑结构的显著系数interindustry有限公司₂排放转移。我们所有行业进行分类根据作用在碳排放转移过程中,网络是由一个“蝴蝶结”结构表示。在可视化表达,很容易找到明星节点和有限的传输路径₂排放的行业之一。最后,该方法应用到中国。实证结果表明,本文开发的方法研究提供了新的工具实业有限公司₂排放的理论。

1。介绍

有限公司₂是一种主要的温室气体,导致气候变化。一个国家的公司₂排放引起的人们的日常生活和生产各种商品和服务。减少了公司₂排放与生产已经收到了广泛的关注(1]。人们的生产和生活都离不开消费各种商品和服务,往往直接或间接发行有限公司₂(2,3]。在一个经济、产业的识别和分类根据直接或间接的有限公司₂排放有助于决策者控制有限公司₂排放。

行业更直接的有限公司₂排放(如电力生产和金属冶炼)往往成为公司的焦点₂减排。自从interindustry有限公司₂排放转移是一个客观存在,间接排放不应该忽视(4,5]。间接有限公司₂排放行业并不在其生产过程中引起的,而是由其需求参与产业链。一个行业的生产往往需要多种产品,也和这些中间投入发行有限公司₂由于化石燃料的燃烧在他们的生产过程中,导致间接排放(6,7]。例如,某些行业可能消耗大量的权力而非化石燃料,导致间接有限公司₂作为电力行业排放排放大量的有限公司₂在它的生产过程。这些排放的责任不应该是电力行业,但这些行业需要力量。人们通常忽略间接排放,少关注行业排放更少的公司₂直接。如果中间输入发出多有限公司₂在生产过程中,他们也应该承担责任。投入产出分析是一个基本的工具,用于解决这样一个问题(8,9]。有价值的投入产出分析,然而只考虑定量分析。事实上,我们不应该只知道公司的总量₂排放,但也知道排放行业之间的转移。重要的是要找出重要interindustry决策者制定公司排放的传输路径₂减排策略。此时,结构分析至少是同等重要的。网络是最受欢迎的方法之一来研究结构(10]。

有一些论文使用网络理论分析了有限公司₂传输网络。作为一个强大的工具揭示特点和结构相关的角色,社会网络分析(SNA)已广泛应用于经济和环境11,12]。刘和肖13)研究了2004 - 2017年中国省级工业碳排放与修改后的重力模型结合系统网络体系结构(SNA)。他们建造的空间相关性网络和发现其影响因素与质量保证过程的系统网络体系结构(SNA)的帮助。Lv et al。14]multiregional输入输出和系统网络体系结构(SNA)方法用于调查中国的含碳量跨省转移。王等人。15)确定关键的部门,公司至关重要₂排放价值链基于特征向量的方法。王等人。16)开发了一个研究框架结合半封闭投入产出分析和网络分析探讨家庭和工业部门之间的相互依赖关系。Zhang et al。17)建造有限公司₂发射网络长江中部城市群的大都市,并提出了基于社会网络分析多层次分析框架。

一些学者将复杂网络分析方法应用于分析interindustry碳转移。王等人。18体现公司)计算了省际的部门联系₂在2012年和2015年在中国和描述聚类特性与复杂网络可视化和确定传输媒体行业。江et al。19)建立了一个全球碳排放转移网络识别行业的结构性作用对碳排放的影响。一些学者将网络与其他模型来分析产业的碳排放。段et al。20.)结合多范围的输入-输出(MRIO)分析和生态网络分析(ENA)来评估中国的碳流和识别关键碳减排领域和行业。他等。21)使用修改后的重力模型对中国电力行业的碳排放空间相关性构建网络。

基于图论,本文使用定性的投入产出分析方法来分析公司的产业结构₂排放。在网络分析中,很明显,产业成为顶点,和导演边代表重要的公司₂排放行业之间的转移。和网络称为实业有限公司₂排放传输网络(ICETN)。为了构建网络,起点是定义和计算系数的联系interindustry有限公司₂通过投入产出分析排放转移。然后,根据意义联系,建立了相应的ICETN。此外,所有行业进行分类,网络表达“蝴蝶结”结构。这表示,很容易识别不同的公司₂排放转移路径。本文中所开发的方法被应用到中国的情况。实证结果表明,该研究方法提供新的工具有限公司₂排放理论和扩大interindustry地平线和应用有限公司₂碳排放转移的研究。

本文的主要贡献如下。(1)从定性的角度输入-输出,ICETN模型提出了揭示了影响碳排放的行业的经济和描述了网络的结构和个人特征的相关性。(2)本文提出了一种新的方法来识别的蝴蝶结结构有限公司₂传输网络。根据行业和其他人之间的关系,本文将所有行业分为周期行业,输入行业,接待行业,并行产业、优势产业,和孤立的行业,分别属于蝶形领结结构的不同部分。

本文的其余部分的结构如下。部分2介绍了系数的概念和计算方法interindustry有限公司₂排放转移。部分3和4展示的方法构建ICETN和识别蝴蝶结结构,分别。部分5我们的实证结果。节6,摘要和结论。

2。系数Interindustry有限公司₂排放转移

一个行业,公司在生产过程中₂公布的排放直接由于化石燃料的燃烧。但这些都是并不是所有的公司₂排放。它需要从不同的行业,产品也发出有限公司₂排放产品,如图1。当行业供应产品 ,它还发出有限公司₂由于输入。这些排放行业应当承担的责任 。换句话说,行业将责任转移到行业 。同样,工业将责任转移到行业 。同样,公司₂碳排放转移的经济产业之间的关系变得非常复杂。

现在,我们分析有限公司₂排放基于投入产出技术的经济。考虑到投入产出表所示表1。表示 矩阵interindustry流,总输出的列向量,列向量的有限公司₂从每个行业排放。主要表示换位。输入矩阵的系数是由 ,在哪里是用来表示一个对角矩阵的 。

让我们先从直接排放。对于任何特定的行业,比如 ,在生产过程中,它排放的CO₂直接由于化石燃料的燃烧。行业的总产出表示为 ,和总排放量 。然后,公司₂排放的输出可以被计算为一个单位

这些都是直接排放。我们还需要计算有限公司₂排放的中间投入。对于任何中间输入行业 ,它的生产也需要燃烧化石燃料和排放有限公司₂。同样的,其输出可以计算为1个单位的排放 。的元素的表示输入从工业来和的有限公司₂排放的生产 。的排放可以计算为

从投入产出理论,获得反向链接给输入的总量指标从生产行业生产一个单位的总输出。同样,公司₂排放链接给公司的总量指标₂排放生产行业的总输出的一个单位。在这里,系数interindustry有限公司₂排放转移定义如下。

为工业和 ,为了生产一单位产出的行业 ,一定数量的信息产业是必要的。公司的系数₂排放工业之间的转移和是指直接的总量有限公司₂工业排放的输入生产一单位产出的行业 ,表达 :

我们代入方程(2)(3):

在投入产出分析,表示逆向联动系数,输入来自行业的总量生产一个单位所需的工业总产值 , 。然后,我们得到 在哪里可以根据投入产出表计算;可以从方程(计算1)。在方程(1), ,公司的数量₂直接从工业排放 ,可以根据能源统计年鉴》计算。有三种属于主要能源的化石燃料(煤炭、原油和天然气)和五个属于二次能源(可乐、汽油、煤油、柴油和燃油)。直接有限公司₂排放的各种行业可以计算的 ,在哪里是能量的总量被行业 ,可以发现的能源统计年鉴。是有限公司₂排放系数的能量 。

显然,系数呈正相关,和 。系数越高,强度越大有限公司₂排放之间的产业转移。在每一个行业,一个单位的生产可能会导致低或高排放,取决于所使用的技术和/或过程。

方程(5以矩阵形式)可以改写为所有行业。如果( )的系数矩阵是interindustry有限公司吗₂排放转移,( )技术系数矩阵,( )生成的对角矩阵( ),然后

3所示。实业有限公司₂排放的传输网络

工业联系导致有限公司₂排放转移产业之间的联系,如第2部分所述。的系数interindustry有限公司₂排放转移描述连杆的优势。虽然有有限公司₂排放转移在大多数行业中,可以发现在数量上有着极大的差异。重要的联系数量占总数的一小部分但发挥决定性的作用。为了分析总体结构,重要的是要确定这些联系和定性分析。本文建立了网络根据这些重要的联系,命名为实业有限公司₂传输网络(ICETN)排放。

这个想法的定性分析来自定性投入产出分析(QIOA)。一些学者认为,如果问题的结构和构造演化而言,定性的方法具有更大的意义(22]。QIOA开发了坎贝尔(23),Holub et al。24),和一些上面提到的进一步的论文后25- - - - - -28]。QIOA的基本概念包括二进制转换条目的投入产出表,根据定义的过滤速率。

发现了一种关键阈值之后,大于阈值选择的联系。这些联系是综合,形成一个网络。如图2(一),- - - - - -是行业。它们之间的边缘代表联系,联系系数作为边的权值。当临界阈值决定,选择系数大于的联系吗 ,如图2(b),我们得到的网络。

阈值的选择是关键的讨论。有两种方法:外生临界值由经验和内源性临界值由计算。关于平均值作为临界值,坎贝尔(23)简化了工业关系在华盛顿(1963年)。如果两个行业之间的系数大于平均值,它被认为是工业的存在相关性;否则,它不存在。Aroche雷耶斯(28与经验值5]建立了相关关系的临界值重要系数分析的过程。Schnabl [22)提出了最小流量分析方法基于传统QIOA (MFA)。赵et al。25)提出了一个简单的方法来计算内生临界值与托马斯·韦弗索引的工具。

比较各种方法之后,本文决定使用帕累托的80/20规则来确定阈值。帕累托的80/20规则指出,大约80%的影响源于许多事件[20%的原因29日- - - - - -31日),已应用于多种领域,如经济学(32,33),其有效性和实用性。考虑到帕累托法则概念对比的贡献重要的少数与琐碎的很多,这是本文建立ICETN使用。

具体地说,所有系数interindustry有限公司₂碳排放转移的经济从高到低排列,并作为重要的前20%。当系数之间的任何两个行业,如工业和 ,从行业排名前20%,该链接和被认为是重要的。他们之间是一个有向边,从行业来 ,和对应的邻接矩阵中的元素是1。否则,不是在前20%,系数没有边缘,邻接矩阵中的元素是0。当一个对角线元素是1,形成一个循环。这意味着该行业内部循环。因为我们专注于分析interindustry联系,我们不认为它们。所以,邻接矩阵的对角元素应该设置为0。ICETN的示意图如图3。

表示网络的邻接矩阵图2作为 , 。作为 ,从行业没有优势来在图1。和 从行业有优势来 。其余的是相似的。

4所示。行业分类和ICETN“蝴蝶结”结构表示

4.1。行业分类

不同的子图反映特点的公司₂ICETN排放转移。其中一个最重要的子图ICETN周期子图,也被称为强连通子图,如图4。

如图41、行业、工业2,和行业3子图形成一个循环。至少有一个路径之间的任何两个行业。当有限公司₂排放在任何行业变化,他们会影响其他两个。因为有任意两个顶点之间的相互访问路径,行业周期的子图是密切相关的。当有限公司₂任何行业排放的增加或减少,责任将被转移到其他行业以及引导路径,达到最初的一个。影响循环和降低强度,直到最后消失。行业之间的影响的形式不再是一条直线,但重复循环模式。因此,改变有限公司₂在任何行业中排放对整个网络有更大的影响。网络中,可能会有几个周期结构。强连通内核的核心网络,是大多数行业的强连通子图。

从理论上讲,在网络,一些行业上游的强连通内核和传输有限公司₂排放到内核。有些是下游和接收有限公司₂排放的内核。一些没有连接路径与内核但连接上述两种类型的行业。一些只接受有限公司₂第一种排放行业或只能传输有限公司₂排放到第二个的。不相关的行业所有之前的孤立的行业。在本文中,这些行业命名作为输入行业,接待行业,并行产业、优势产业,分别和孤立的行业。一起循环的强连通内核,ICETN六种类型的行业。事实上,某些类型的行业可能不存在。

4.2。“蝴蝶结”结构ICETN表示

从上面的分析中,一个ICETN包含六种最多的行业。如果一个网络是根据这个分类,网络可以表示成一个模型,有限公司₂排放转移从输入行业周期或并行的,然后在接待行业。这种表示方法可以直观地描述类型的产业,并把它们联系在一起。

网络的“蝴蝶结”结构是一个可视化表示。它分解连接定向网络(或弱连接断开网络巨头)分成五个部分,即强连通内核,“在”部分,“出去”,管,和卷须,如图5。

网络最大的强连通子图,强连通的内核是一个网络的核心(34- - - - - -37]。有任意两个顶点之间的相互访问路径的内核。“在”部分由顶点指向强连通的内核;“出去”部分指出的强连通的内核;管的顶点由“中”部分指出,指向“出”部分;卷须的顶点所指出的“在”部分,或“出”部分。必须没有顶点的“出”“在”部分;否则,他们都属于强连通的内核。这种“蝴蝶结”结构可以清楚地表示一个网络的总体结构,如图5。

“蝴蝶结”应用于ICETN结构表示。最大的产业周期与强连通子图属于内核,输入行业“在”部分,接待的“出”部分,平行的管,和边缘的卷须。孤立的产业不包括“蝴蝶结”结构。

在这个分类,每种类型的产业中扮演着不同的角色。强连通的循环产业内核的核心网络。他们的任何变化都将运行在内核和影响接待行业一次又一次。“在”部分产业位于网络的入口。他们会影响强连通内核,此外,“出去”的部分。卷须上的优势产业是在相对较短的路径,只有一个小对整个系统的影响。“管”产业连接“In”和“Out”,和他们的变化是在一个方向上传播。接待行业和孤立的整个结构几乎没有影响。

4.3。在一个ICETN识别各种类型的行业

有必要确定类型的行业ICETN的“蝴蝶结”结构。作为网络的核心,应该首先确定强连通的内核。

4.3.1。识别强连通的内核

想法:找到ICETN中的所有强连通子图,其中最大的一个是强连通内核。在任何一个强连通子图,必须有至少任意两个顶点之间的直接路径。一个强连通子图将成为一个完整的子图如果我们画一个有向边任意两个顶点之间如果有路径。所有的元素都是1,很容易认识到一个完整的子图的邻接矩阵。

对于一个ICETN , ,在哪里代表所有工业,边集。随着网络包括吗行业,邻接矩阵 。如果 ,那里是一个有向边从工业来 ;否则, ,也没有优势。

首先,相应的扩展网络应该建立。当有路径 ,会有优势 。网络包含行业,所以任何两个行业之间的最大距离不超过 。 ,的邻接矩阵可以通过布尔运算( , , , )的邻接矩阵 。 在哪里内核是识别强连通的基础。识别的步骤如下:步骤1: , 。步骤2: 。步骤3:确定 和 在同一时间。如果是,行业和属于集 , ,然后进入下一步;如果没有,直接进入下一步。步骤4: ,法官 :(1)如果 ,返回到步骤3;否则,(2)法官 。如果 ,然后 ,并返回步骤2;否则,第五步:终止。

获得的设置是该行业组ICETN中的强连通子图。一组对应的最大价值包含大多数行业,它是强连通内核行业集。

4.3.2。其他部分的识别

为了识别其他类型的行业,强连通内核凝聚成点 ,和缩合构造图。在邻接矩阵 ,元素的行和列添加一行和一列通过布尔运算,邻接矩阵凝结的图。对于每一个行业,其类型根据其标识与浓度点 。如果有一个行业,其元素的行和列都是0,它必须是一个孤立的行业。其他部分确认如下:步骤1:在 ,的行 ,如果有一个产业与 ,然后行业属于“出”部分。在列中 ,如果有一个产业与 ,然后行业属于“在”部分。步骤2:行 ,如果有一个产业与 ,然后行业属于“出”部分;在列中 ,如果有一个产业与 ,然后行业属于“在”部分。步骤3:让 ,重复步骤2,直到没有或 ,找到所有的“出”部分和“在”部分产业。步骤4:在 ,列的“出去”行业 ,如果有一个产业与 ,然后属于卷须产业;同样,在“在”部分行业的行 ,如果有一个产业与 ,然后行业属于卷须。第五步:如果和被发现与或在列中和行 , 或属于卷须行业。集 ,重复步骤5,直到没有或 ,和找到所有的卷须产业。第六步:在“蝴蝶结”结构,其余行业管行业。来结束。

5。工业有限公司₂中国碳排放转移网络

中国ICETN构造基于中国投入产出表(https://data.stats.gov.cn/ifnormal.htm?u=/files/html/quickSearch/trcc/trcc01.html&h=740)和能源统计年鉴》(中国能源统计年鉴》杂志的主编工业运输国家统计局统计部门。自2008年版,它已经由中国统计出版社出版,向公众发布国内外)在2015年。为了方便比较,投入产出表保持一致的产业划分为中国能源统计年鉴》。一些行业的投入产出表合并。在2015年的投入产出表,“一般设备”和“专业设备”是合并;“运输、仓储和邮政”、“批发、零售、住宿、食品和饮料”和“其他行业”合并。具体行业和相应的编码如表所示2。

5.1。系数的分析Interindustry有限公司₂排放转移

根据公式(1)- (6的系数),interindustry有限公司₂中国碳排放转移2015年计算。列出前30名,如表所示3。

从表3前30名系数,有12个系数,其出发点是行业22(电力、热生产和供应)。这表明行业22转移多有限公司₂排放到其他行业输入他们的产品到其他行业。未来行业11(石油加工、炼焦和核燃料处理)和行业14(金属冶炼和压延加工),分别为7和5系数,。换句话说,公司80%的股份₂排放系数的前30名来自三个行业。重要的是要提高技术和减少直接有限公司₂排放的三个行业或减少产品的使用这三个行业的减排。

为了进一步研究系数的变化规律,列出排名前50的系数,如图6。可以看出,前三个数字有很大的差距。然后,曲线逐渐被夷为平地,变化趋势减弱,特别是在40系数。因为大部分系数非常小,需要选择一些有意义的系数研究interindustry结构特点。

5.2。分析实业有限公司₂排放的传输网络

根据第2部分的方法,中国的系数interindustry有限公司₂碳排放计算转移。在784连锁系数,156年是20%,包括16内循环系数。2015年中国ICETN由另外140显著的相关性,如图7。

5.2.1。分析中国ICETN的基本特征

从2015年中国ICETN的分析,可以发现,没有孤立的行业。有15个行业与出度为0;,超过一半的产业在“出”部分。他们只接受但不传输有限公司₂排放。网络包括两个循环结构:一是强连通内核,包含10个行业,即2号,3、4、5、11、12、13日,14日,22日和26日;另一个只包含两个行业,即1号和6。最高学位是27,最大的入度是8,如表所示4。

5.2.2。程度的产业和行业明星节点

一个行业的程度是指产业链接的数量。学位的行业是工业的数量,它指出,入度其他产业指向它的数量。行业大节点度成为明星。这些节点出度是高输出的明星产业,和那些高度输入节点明星产业。程度的产业在中国ICETN如表所示5。

(1)学位明星产业。从2015年中国ICETN,出度的行业有显著差异。15个行业的出度是0。三大产业的出度都超过20,和这些产业成为典型的明星节点。图8显示了前两名学位明星产业,行业22至26日。

(2)入度的明星产业。节点的度反映他们收到多少产业有限公司₂排放。与学位相比,有相对较小的差异度。该行业最大的入度行业21(工艺品及其他制造业(包括废料),和它的入度是8。下一个是13号(非金属矿产行业),5号(非金属矿产和其他采矿和选矿行业),和14号(金属冶炼和压延加工业),所有7度,如图9。这些行业获得多有限公司₂从他人和承担间接责任有限公司₂排放。

5.2.3。中国ICETN“蝴蝶结”结构

根据上面的方法,中国的行业分类,和“蝴蝶结”结构网络图绘制,如图10 ()。

(1)周期结构。根据分类,中国ICETN只包括两种类型的行业。一个是在强连通内核,另一种是“出去”部分。强连通内核包含10个行业,如图10 (b)。行业1和6还形成一个循环结构,可以看到从图10 (),但他们属于“出”的部分。

在一个循环结构,有interindustry周期联系有限公司₂排放。在每一个周期中,主导产业提供重要的公司₂排放后续产业,和随后的工业提供重要的公司₂排放的主导产业。这样一个周期增加的影响个人产业有限公司₂排放。圆程度是一个重要的指标来衡量一个行业的作用在一个圆圈结构(38,39]。圆的一个行业指的是整个行业的周期数。圆程度越大,该行业在循环中所起的作用越大。圆的行业11(石油加工、炼焦和核燃料加工业),行业14(金属冶炼和压延加工业)和行业2(煤矿和洗涤行业)排名在前三名,所以这三个行业的中心周期。

(2)最长的路径。直接路径在ICETN代表公司的路径₂行业之间的转移排放。在一个路径,从产业转移有限公司₂排放出去。发射器,中间产业得到二氧化碳排放,将他们回来。终端的接收方。代表公司的路径最长的路径₂排放通过大多数行业中。成一圈结构,相互之间的路径的任何产业。在中国ICETN,有10个行业强连通内核。的有限公司₂排放任何行业都可以转移到其他所有人。网络中最长路径,所有内核中的产业转移之后,公司₂排放转移到小周期结构组成的行业1和6,然后行业7,最终行业8日10日和21日,如图10 ()。

5.3。总结

从上面的计算结果可以看到,interindustry CO的系数₂排放转移,和网络的建立,是好工具研究interindustry结构特点。他们提供了一个依据制定有限公司₂减排政策。

根据计算结果,行业分为两类,周期行业和接待的。接待行业中,其中一半以上是只接受碳排放的责任,只接收来自其他的碳排放,不通过。还有一个小周期结构在接待行业,由行业1和6。强连通内核,最大的循环结构,包含10个行业。圆程度是一个重要的指标来描述角色的各种行业周期结构。圆的行业11(石油加工、炼焦和核燃料加工业),行业14(金属冶炼和压延加工业)和行业2(煤矿和洗涤工业)是前三名。也有明显的明星产业网络中的节点。不同类型的产业应采取不同的措施。

6。结论

人们普遍知道有限公司₂行业之间的排放可以转移,因为工业联系。摘要系数interindustry有限公司₂排放转移提出了分析行业之间的关系。然后,实业有限公司₂排放转移网络构造根据重要系数。此外,行业分类,网络表达“蝴蝶结”结构。一些网络子图进行了分析。在案例研究中,基于投入产出表和中国能源统计年鉴》2015年,中国工业有限公司₂排放转移网络构建和分析。从算例和结果,本文提供的方法理论的新内容和新方法实业有限公司₂排放。

为了减少有限公司₂排放,应采取不同的措施对节点出度和入度明星产业。学位的明星产业,如行业22(电力、热生产和供应),关键应采取措施,减少直接有限公司₂排放。入度的明星产业,重要的是减少消耗的相关行业。

尽管所有属于圆形结构,我们仍然需要采取不同的措施,循环产业。行业等行业大圈度,11(石油加工、炼焦和核燃料处理),应该关注的焦点。我们可以试着减少直接排放或减少它们的使用。最长的道路,我们应该尽量缩短它的长度。

接待行业占了总数的一半。对他们来说,不应该把重点放在减少直接有限公司₂排放,但在降低高排放产业的消费。

进一步的研究需要补充我们的发现在不同的维度。首先,网络特征的分析可能会进一步加深。此外,interindustry有限公司的重要系数₂排放转移是不一样的,他们有很大的不同。构建网络的过程中,边缘的重量可以考虑。

数据可用性

使用的数据来支持本研究的发现可以从相应的作者。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突。

确认

这项工作得到了国家自然科学基金(批准号71973086),山东省社会科学基金(批准号15 cglj30),人文社会科学研究项目,教育部(批准号20 yjc630164),山东省自然科学基金(批准号ZR2020QG030)。