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Nat. Energy: 1992年至2012年中国农村居民能源使用转型的量化研究
2018-12-11   科技处  责编:王晓佳  阅读6404次
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dnf私服发布网 www.phemphat.com 在中国农村广泛使用包括煤炭和生物质燃料在内的固体燃料,固体燃料释放大量的空气污染物。据估计,2010年,中国由于大气污染造成的32%过早死亡可能与居民的能源使用排放有关。但是,有关中国农村居民能源消费的数量和类型的统计是不完善的。一方面,农村居民能源消费的数量和类型的数据没有完整的统计;另一方面,当前研究广泛采用的国际能源署(IEA)和粮农组织(FAO)的统计数据,这与中国农村居民的能源使用类型发生的快速转变不太相符。国际能源署(IEA)和粮农组织(FAO)的统计数据表明,从1992年到2012年,农村生物质燃料消耗量每年仅下降0.5%,这种较小的下降是不现实的,因为中国农村电力和液化石油气(LPG)的使用分别增加了97倍和7倍,而同期农村人口下降32%。尽管存在不准确性,国际能源署的统计数据被广泛使用,这加剧了对农村居民能源使用对环境影响评估的不准确性。

为解决这个问题,本研究在2012年开展了全国农村居民能源混合调查(第一阶段)和家庭固体燃料称重调查(第二阶段),以编制自下而上的中国农村居民用于烹饪和取暖的能源消费数据库。除收集2012年目前的数据外,还收集了以前5年(2007年),10年(2002年)和20年(1992年)的数据,以考察中国农村20年来的能源使用转型问题。

一、农村居民的固体能源使用情况

1显示了2012年各种能源类型的相对贡献。烹饪能源主要受电力、液化石油气和生物质燃料的支配,而煤炭和生物质燃料是热能的主要来源。与之前的5年、10年和20年相比,中国农村目前的能源使用模式发生较大变化。农村居民使用的能源结构差异很大,大多数家庭使用不止一种类型的能源,其中,使用单一烹饪能源的家庭从1992年的43%下降到2012年的17%,而那些使用3-5种能源类型的家庭却增加了。相比之下,能源多样性在加热方面相对较低,使用单一能源类型的家庭数量略有增加,而使用2种能源类型取暖的家庭数量相应减少。

二、用于烹饪和取暖的能源使用情况的变化

农村居民烹饪和采暖用能的时间趋势如图2所示。从1992年到2012年,用于烹饪的电力和气体(液化石油气和沼气)的用量分别从3.5%和5.1%增加到34%和24%,而木材(薪材和草木)和作物秸秆(秸秆和玉米芯)分别从47%和33%下降到20%和14%。农村家庭基本没有能力用天然气供暖,所以供暖能源结构的转变要慢得多。虽然农村家庭使用的电能增加7.6倍,但是,2012年农村家庭的能源使用对全国能源使用总量的相对贡献仅为18%。省级的电能用量与平均采暖天数(HD,需加热天数)的比例表明,电加热的增加主要发生在中部省份。在冬季较冷的北方省份,电加热太昂贵,因此,使用较少。在北京和周边地区的一些省份,政府正在大力推广电力和天然气加热器,以取代许多村庄的煤炉取暖。

一般来说,贫困家庭倾向于使用更多的生物质燃料,并随着生活条件的改善而转向煤炭、清洁燃料和电力。各个省份农村居民用于烹饪和取暖的能源结构轨迹如图3所示。大多数省份的供暖遵循从生物质燃料到煤炭然后转向电力供应的总体轨迹,也有一些省份的烹饪能源使用跳过了煤炭阶段,直接过渡到清洁燃料和电力,这可能得益于经济的快速发展。生物质燃料到煤炭的明显转变以及中国农村生活条件的潜在改善都意味着其对清洁采暖具有潜在需求。

三、社会经济发展在能源使用变化中的作用

为了量化农村居民能源使用转型的驱动因素,本研究考虑了包括人均收入、国内生产总值、2005不变价格下的教育指数、采暖天数、采暖度日数(一段时间日平均气温低于18.3摄氏度的积累度数)、电价、人均煤炭、粮食和玉米产量、森林覆盖率及道路密度在内的社会经济因素,并使用回归分析进行评估。

人均收入指标的变化,对烹饪能源使用变化有影响,即使没有采暖度日数这个变量,结果仍然可以进行较好的拟合,预计随着农村居民生活条件的不断改善,这种自发的转变将继续下去。采暖度日数在模型中也有显著性差异,它的贡献可以通过烹饪和采暖之间的相互关系来解释。为方便生活,常使用某能源来取暖的村民,也倾向于使用同一种类的能源来做饭。其他因素,例如燃料资源(例如生物质和煤炭)的可用性,与农村居民人均收入具有线性关系。

人均收入与用于取暖的能源使用变化具有显著的正相关关系,另外两个显著性的(P<0.05)因素是采暖度日数和人均煤产量。与烹饪使用的能源不同,社会经济发展与取暖能源的使用变化并不是线性的关系,但是,人均收入仍然是贡献度最大的因素。煤炭产量大的省份,其农村居民往往会使用更多的煤炭来取暖。虽然电价可能是农村居民能源使用负担的另一个重要方面,但在中国农村,居民对电价的依赖并未被发现。

四、研究方法

文章数据主要通过社会调查获取,并采用回归模型分析。在回归之后,对模型的稳健性进行了检验。

1 2012年中国农村居民能源使用燃料类型的百分比

a. 烹饪使用燃料类型的百分比  b. 取暖使用燃料类型的百分比

2 1992年至2012年中国农村居民能源使用时间趋势

a. 烹饪能源使用时间趋势  b. 取暖能源使用时间趋势

3 1992-2012年中国农村居民能源结构的过渡轨迹

三角形的三个端分别是生物质燃料(上),煤(右下)和清洁燃料和电力(左下)

a. 烹饪能源结构的过渡轨迹  b. 取暖能源结构的过渡轨迹

4 预测值与观测值之间的对比

a.烹饪预测值与观测值之间的对比  b. 取暖预测值与观测值之间的对比

该项研究发表于国际自然科学领域顶级期刊《Nature Energy》上:S. Tao; M. Y. Ru; W. Du; X. Zhu; Q. R. Zhong; B. G. Li; G. F. Shen; X. L. Pan; W. J. Meng; Y. L. Chen; H. Z. Shen; N. Lin; S. Su; S. J. Zhuo; T. B. Huang; Y. Xu; X. Yun; J. F. Liu; X. L. Wang; W. X. Liu; H. F. Cheng; D. Q. Zhu. Quantifying the rural residential energy transition in China from 1992 to 2012 through a representative national survey. Nature Energy, 2018, 3: 567-573.(译文:葛建平/人文经管学院)

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