中科院院士陶澍：農(nóng)村能源轉(zhuǎn)型應(yīng)從家庭開始

　　文/陶澍

　　自發(fā)與非自發(fā)的轉(zhuǎn)變

　　關(guān)于我國能源結(jié)構(gòu)調(diào)整及其影響，目前注意的焦點(diǎn)大多集中在工業(yè)、發(fā)電、交通以及城市生活等方面，而對(duì)農(nóng)村用能及污染物的排放則缺乏應(yīng)有的關(guān)注。農(nóng)村生活用能的類型和數(shù)量缺乏詳細(xì)而可靠的追蹤記錄，導(dǎo)致我們?cè)诖_定農(nóng)村地區(qū)生活源污染物排放量，分析其對(duì)區(qū)域大氣和室內(nèi)空氣的影響，評(píng)估由此導(dǎo)致的暴露和健康效應(yīng)及制訂相應(yīng)的政策時(shí)，都面臨極大的不確定性。

　　根據(jù)國際能源署（IEA）和聯(lián)合國糧農(nóng)組織（FAO）的數(shù)據(jù)，中國大陸農(nóng)村薪柴和秸稈的消耗量在1992？2012的20年間，僅分別下降了15%和8%。這顯然與我們的經(jīng)驗(yàn)觀察和一些已經(jīng)發(fā)表的地方性調(diào)查矛盾，也與近20年來農(nóng)村地區(qū)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)快速變化的事實(shí)不符。

　　基于以上原因，在全國幾十個(gè)單位、一百多名研究人員及數(shù)千名大學(xué)生志愿者的幫助下，我們調(diào)查了1992~2012年間34489個(gè)中國大陸農(nóng)村家庭的能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)和1670個(gè)農(nóng)村家庭的燃料日消費(fèi)量。調(diào)查結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在這20年間，我國大陸地區(qū)農(nóng)村家庭薪柴和秸稈的消耗量分別下降了63%和51%；與此同時(shí)，電、液化氣和沼氣在烹飪用能源消費(fèi)中的比重從8%上升到了59%，取暖用電比重從2%增加到15%。增幅均在7倍上下，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過IEA和FAO數(shù)據(jù)的10%。

　　在烹飪用能中，電和液化氣的消費(fèi)比重分別從1992年的3.5%和5.1%上升至2012年的34%和24%，而薪柴和秸稈的比重分別從47%和33%下降至20%和14%。這一變化背后的主要驅(qū)動(dòng)力是生活水平的提高。在我們的研究中，僅人均年收入這一項(xiàng)指標(biāo)，就可解釋近88%的變化。

　　就轉(zhuǎn)型路徑而言，農(nóng)村地區(qū)取暖用能基本遵循“生物質(zhì)燃料—煤—電”的演化軌跡，這與傳統(tǒng)的能源階梯理論是一致的。但烹飪用能的變化則不同，很多地區(qū)跨越了煤這一階段，直接從傳統(tǒng)生物質(zhì)直接轉(zhuǎn)向了電和液化氣，究其原因，仍然要?dú)w因于20年間農(nóng)村地區(qū)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，導(dǎo)致烹飪用能呈現(xiàn)出了跨越性快速轉(zhuǎn)型的特征，也顯示出未來農(nóng)村用能結(jié)構(gòu)調(diào)整的潛力。按照我們的初步估算，當(dāng)農(nóng)村人均年收入達(dá)到15000元的時(shí)候，電力和天然氣用于烹飪的比例將高達(dá)90%，這意味著農(nóng)村地區(qū)烹飪用能的清潔化過程可在未來十余年間大致完成。

　　相較于烹飪用能，取暖用能的轉(zhuǎn)型則呈現(xiàn)出較為復(fù)雜的局面。首先，其清潔化和多樣化的速度遠(yuǎn)不及烹飪用能的變化速率。1992年到2012年間，雖然用于取暖的電力消費(fèi)增長了7.6倍，但由于其初始水平較低，到2012年，電力在整個(gè)取暖用能中的比重僅為15%，農(nóng)村地區(qū)的取暖仍然主要依靠煤炭和生物燃料。事實(shí)上，2012年電取暖的農(nóng)村居民主要分布在取暖時(shí)間較短且無需固定取暖設(shè)施的中部地區(qū)。

　　此外，取暖用能轉(zhuǎn)型呈現(xiàn)很強(qiáng)的路徑依賴，沒有呈現(xiàn)出烹飪用能那樣的“跨越性”特征。這主要是因?yàn)殡姾吞烊粴馊∨杀咎撸才c基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)條件（如供電功率）限制有關(guān)。導(dǎo)致過去20年間農(nóng)村地區(qū)取暖用能的調(diào)整速度很慢。

　　此外，作為從能源轉(zhuǎn)型的主要驅(qū)動(dòng)力，人均收入與取暖用能之間并非簡單的線性關(guān)系，且受到其他因素的顯著影響。這些因素仍需要進(jìn)一步研究。從目前獲得的數(shù)據(jù)看，如果沒有政府的強(qiáng)力干預(yù)（如目前在26+2實(shí)施的煤改電和煤改氣），農(nóng)村地區(qū)取暖用能在短期內(nèi)不會(huì)出現(xiàn)像烹飪用能那樣的自發(fā)轉(zhuǎn)型。

　　需要關(guān)注的，不止是煤炭

　　能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)調(diào)整帶來的最顯著變化是農(nóng)村地區(qū)大氣污染物排放量下降。1992到2012年間，因農(nóng)村地區(qū)家庭用能導(dǎo)致污染物、特別是不完全燃燒產(chǎn)物（如一次PM2.5、黑炭和多環(huán)芳烴等）的排放量下降了49%~57%。

　　農(nóng)村使用固體燃料（煤和生物質(zhì)，后者包括秸稈和薪柴）導(dǎo)致的污染物排放不僅是區(qū)域大氣污染的重要貢獻(xiàn)者，也會(huì)直接造成農(nóng)戶居室室內(nèi)空氣的嚴(yán)重污染，且其污染程度遠(yuǎn)高于不使用固體燃料的居民家庭。因此，農(nóng)村家庭用能轉(zhuǎn)型導(dǎo)致的污染物排放下降有著重要的雙重意義，一方面對(duì)區(qū)域空氣質(zhì)量的改善有重要貢獻(xiàn)，另一方面可以大幅度改善農(nóng)村居民室內(nèi)污染，因此具有重要的健康效應(yīng)。事實(shí)上，長期以來，人們對(duì)使用固體燃料造成的農(nóng)村室內(nèi)空氣污染重視不夠。根據(jù)世界衛(wèi)生組織的數(shù)據(jù)，我國每年由于空氣污染導(dǎo)致百萬以上人口的過早死亡，其中使用固體燃料造成的室內(nèi)空氣污染的貢獻(xiàn)高達(dá)40%左右。

　　近年來，我們?cè)诙嗵庌r(nóng)村地區(qū)實(shí)地測(cè)定了室內(nèi)空氣主要污染物濃度，部分地區(qū)的污染程度觸目驚心。比如，在華北某戶家庭廚房中測(cè)得的苯并芘日均濃度高達(dá)49-548納克/立方米，臥室中也高達(dá)31-187納克/立方米，而作為一種強(qiáng)致癌物，苯并芘的國家室內(nèi)空氣標(biāo)準(zhǔn)為1.0納克/立方米。再如，在西部某地冬季測(cè)得的居民24小時(shí)呼吸PM2.5濃度在70~1650微克/立方米之間，不低于重污染大城市的暴露水平。

　　目前，農(nóng)村污染物排放的絕對(duì)值雖然有所下降，但其對(duì)所有源污染物排放總量的貢獻(xiàn)依然很高，尤其是黑炭、有機(jī)碳和苯并芘等不完全燃燒產(chǎn)物更是如此。將來依然需要從烹飪和取暖兩個(gè)方面入手，繼續(xù)推動(dòng)能源轉(zhuǎn)型和減排工作。

　　盡管烹飪用能的轉(zhuǎn)型自發(fā)性程度較高，但政府和社會(huì)仍可以采取措施加快這一進(jìn)程。如政府可以結(jié)合美麗鄉(xiāng)村建設(shè)，參照早年“家電下鄉(xiāng)”的方式，大力推廣電磁爐、電飯鍋以及目前農(nóng)村很少使用的微波爐，同時(shí)可以結(jié)合精準(zhǔn)扶貧工作，采取適當(dāng)補(bǔ)貼的方式推廣使用液化天然氣，這些措施可以大大提高農(nóng)村烹飪用能轉(zhuǎn)型的速度，投入的成本不會(huì)很高且可控。

　　相比之下，取暖用能轉(zhuǎn)型方面的難度要大得多。由于用電和用氣的成本超越了目前大多數(shù)農(nóng)村家庭的經(jīng)濟(jì)水平，因此需要政府的前期投入。可以預(yù)料，這一投入帶來的回報(bào)將是巨大的。就控制污染物排放而言，生活煤改氣的成本效益要顯著高于電廠煤改氣。燃煤電廠可以通過終端控制減少排放，但家庭爐灶由于燃燒效率低，且沒有凈化裝置，因此單位煤炭消耗量的污染物排放量往往是工業(yè)和電廠的數(shù)十倍（如二氧化硫）、數(shù)百倍（如黑炭）甚至上千倍（如苯并芘）。

　　另外，需要特別強(qiáng)調(diào)的是，農(nóng)村取暖用能并不僅僅是散煤問題。根據(jù)我們的調(diào)查，2012年，農(nóng)村地區(qū)用煤取暖的比例為46%，同期薪柴等生物質(zhì)的使用比重也高達(dá)38%，與用煤比例沒有很大差別。因此，應(yīng)當(dāng)將關(guān)注點(diǎn)從改“散煤”拓展到改“固體燃料”。

　　技術(shù)需接受非技術(shù)的挑戰(zhàn)

　　隨著經(jīng)濟(jì)水平的提高以及城市化的快速推進(jìn)，農(nóng)村地區(qū)的生活形態(tài)發(fā)生了很大的變化，并且表現(xiàn)出了較大的地區(qū)差異。因此，針對(duì)農(nóng)村地區(qū)的能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型，需要開展更多的跨學(xué)科研究工作，技術(shù)措施要接受社會(huì)經(jīng)濟(jì)和生活習(xí)慣等非技術(shù)的考驗(yàn)。

　　以農(nóng)村沼氣的使用為例，在我們的調(diào)查中，農(nóng)村地區(qū)沼氣的使用量要比IEA和FAO公布的結(jié)果低得多，而且隨著時(shí)間推移，這一差距越來越大。根據(jù)我們的調(diào)查，大多數(shù)農(nóng)村沼氣設(shè)施處于廢棄狀態(tài)。其原因除維護(hù)不當(dāng)外，還與農(nóng)村地區(qū)散養(yǎng)豬數(shù)量大幅度下降有關(guān)。隨著農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展、生活水平提高以及勞動(dòng)力減少，以戶為單位的沼氣生產(chǎn)已經(jīng)很難維系。顯然，沼氣等能源能否大規(guī)模推廣，并不是簡單的技術(shù)問題，而需要經(jīng)濟(jì)和社會(huì)層面的綜合考量。

　　農(nóng)村地區(qū)取暖和烹飪用能的調(diào)整，應(yīng)該根據(jù)不同地區(qū)的特點(diǎn)，規(guī)劃綜合的整體解決方案，需要全面考慮地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、政府的財(cái)政能力以及電網(wǎng)和天然氣管網(wǎng)的承受能力等。有條件的地區(qū)可以一步到位，直接改用電或氣；無法一步到位的地區(qū)，則可以探討其他過渡方式，如與清潔爐灶相結(jié)合的壓塊生物質(zhì)燃料取暖。這些方案的推廣一方面需要尋求市場機(jī)制，另一方面，政府的干預(yù)和推動(dòng)也不可或缺。

　　另一個(gè)超越純粹技術(shù)的問題，是污染物減排與二氧化碳減排。由于兩者的來源、影響、減排動(dòng)因、減排方式、減排效益和減排成本有很大差異，因此不能簡單化地相提并論。在目前中國的發(fā)展階段和經(jīng)濟(jì)水平下，不加區(qū)分地籠統(tǒng)談減排會(huì)導(dǎo)致決策偏差。

　　導(dǎo)致全球氣候變化的二氧化碳排放主要是發(fā)達(dá)國家的歷史貢獻(xiàn)。盡管中國目前是第一排放大國，但由于大氣中的二氧化碳主要還是來自歷史排放，目前和未來一段時(shí)期中國對(duì)全球大氣二氧化碳增加的貢獻(xiàn)大約在10%左右。中國應(yīng)當(dāng)承擔(dān)起相應(yīng)責(zé)任，但沒有必要為發(fā)達(dá)國家的歷史排放買單。與此同時(shí)，污染物排放導(dǎo)致嚴(yán)重的健康危害，減少污染物排放則應(yīng)當(dāng)是我國減排政策的優(yōu)先目標(biāo)。

　　大多數(shù)情況下，污染物和二氧化碳減排的方式和效果并不一致。如電廠除塵脫硫、家庭爐灶轉(zhuǎn)型、汽車尾氣減排等都是針對(duì)污染物排放的，可以降低大氣污染程度，但不會(huì)減少二氧化碳排放。另一方面，諸如碳捕捉和碳存儲(chǔ)這樣的措施能夠減少二氧化碳排放，但對(duì)污染物減排沒有作用。前者對(duì)保護(hù)我國居民健康有利，后者則在為全球應(yīng)對(duì)氣候變化做貢獻(xiàn)。當(dāng)然，有些情況下兩者是可以并重的。譬如，清潔能源，如光伏、水電、風(fēng)電的發(fā)展，可以導(dǎo)致污染物和二氧化碳同步減排。再如，不同源的黑炭減排，同樣具有雙重效應(yīng)。因此，如何確定減排路徑，要明確減排目的，針對(duì)我國國情確定優(yōu)先次序，做好前期成本效益分析，確定最佳減排途徑，切忌不區(qū)分目的和不計(jì)成本的粗放管理策略。

　　就我國目前的情況而言，在面對(duì)每年大氣污染造成百萬以上過早死亡的威脅時(shí)，大氣污染物減排應(yīng)當(dāng)放在絕對(duì)優(yōu)先地位。至于氣候變化應(yīng)對(duì)策略，則應(yīng)當(dāng)將重點(diǎn)放在應(yīng)對(duì)和適應(yīng)。相關(guān)研究的重點(diǎn)也應(yīng)當(dāng)如此。

　　如上所述，在綜合考慮技術(shù)、經(jīng)濟(jì)性和社會(huì)效益的前提下，有些情況是可以獲得雙重收益的。其中生活源黑炭排放的削減就是一個(gè)典型的例子。黑炭不僅是危害健康的顆粒物的主要成分，同時(shí)也是重要的氣候強(qiáng)迫因子。通過減少農(nóng)村生活源固體燃料的使用，可以大幅度減少黑炭的排放，獲得環(huán)境和氣候的雙重效益。

　　從這個(gè)角度看，農(nóng)村生活用能的調(diào)整，確實(shí)值得引起更多重視。

責(zé)任編輯：王瀟燕