劉曉英 張偉豪 肖 瀟 陳曉夫 劉廣青
(1.北京化工大學,北京100029;2.中國農村能源行業協會,北京100125)
中國農村可再生能源的發展現狀分析
劉曉英1張偉豪1肖 瀟1陳曉夫2劉廣青1
(1.北京化工大學,北京100029;2.中國農村能源行業協會,北京100125)
中國有9億人民生活在農村地區,農村能源的利用直接影響我國經濟社會的全面發展,本文首先介紹了我國的能源資源潛力及農村能源消費結構,指出現階段正處于從傳統能源消費結構向現代能源消費結構變遷的過程中。在分析我國各種可再生能源技術最新發展現狀基礎上,文中總結了可再生能源CDM碳交易項目的進展,最后分析了我國給與可再生能源發展的鼓勵及相關保護政策并提出了了我國農村可再生能源發展的問題及建議。
農村能源;能源消費;能源政策
我國是一個農業大國,農業及農村的發展直接影響著我國經濟社會的全面發展,要解決好農業、農村和農民問題,就必須解決好農村能源問題;要保證能源的可持續發展,就必須實現農村能源的可持續發展。農村能源問題日益成為制約我國農村經濟與社會發展的關鍵因素。當前開發和利用農村可再生能源已成為我國建設資源節約型、環境友好型社會主義新農村的重要舉措。
隨著我國經濟的持續快速發展,人民生活水平的提高,農村能源無論在數量還是質量上都發生了巨大的變化,農民用的能源越來越優質化,從薪柴過渡到煤炭,進而到氣體燃料、電力和可再生能源。幾十年來,我國農村能源建設取得了很大進展,緩解了農村地區的能源短缺問題,在促進農村社會進步以及環境衛生和生態環境改善等方面也發揮了積極作用。
我國農村地區能源資源十分豐富,每年可作為能源利用的生物質資源約7億t標煤。全國每年糧食種植產生約7億t秸稈,折合約3.5億t標煤,其中約35%可用于能源開發,預計到2015年我國主要農作物秸稈將達到9億t,其中約50%可作為能源開發;薪柴年產量可達2億t,折合約1.16億 t標煤;禽畜養殖可產生20多億 t糞便[1],預計到2015年畜禽糞便資源量將達到32億t,可產沼氣1 950億m3,折合標煤3.1億t;我國每年林業廢棄物產量可達2.1億t,折合標煤1.05億t。我國共有水能資源理論蘊藏量10兆瓦以下河流11 477條,每年的最大發電量可達2 662億kWh;我國經濟可開發水能資源約為4億kW,其中5萬 kW 及以下的技術可開發量為1.28億kW[2]。我國陸地10m高度層的風能總儲量為32.26億kW,實際可開發利用的風能資源儲量為2.53億kW,海上可利用的風能資源潛力大于7.5億kW,可開發的風能資源總量超過10億kW[3]。我國有著豐富的太陽能資源,全國陸地表面每年接收到的太陽輻射能理論儲量約為50×1018kJ,相當于1.7 萬 億 t標煤[4],年太陽能總輻射量超過4 190 MJ/m2,尤其是我國西藏西部,太陽能輻射量最高達2 333KWh/m2,居世界第二位。
但同時,中國農村能源發展也面臨新的挑戰,中國有9億人民生活在農村地區,農村的經濟社會發展相對滯后,生活用能方式落后,導致資源利用率低,特別是過度利用薪柴對生態造成了嚴重破壞。因此開發利用農村可再生能源是是建設社會主義新農村的重要措施,可以顯著改善農村居民的生產、生活條件,對農村小康社會建設將起到積極的推動作用。
我國的農村能源消費水平呈逐年上升的趨勢,由2000年的6.72億t標煤增長到2008年的9.25億t標煤,其中生活用能也由37 178萬t標煤增長到58 565萬t標煤,2000-2007年生活用能在總能源消費中比例維持在54% -58%之間,2008年達到63%。生產用能由2000年的30 047萬t標煤增長到2006年的41 526萬t標煤,2007、2008年又逐年下降到33 938萬t標煤。從總體上看,我國農村能源結構仍具有很大的傳統性,農村可再生能源的比例依然很小,師連枝的研究表明可再生能源具有很好的社會效益與生態效益,但在生產技術和設
備上投入太高,經濟效益相對較差,影響到農村能源建設中對它們的開發和利用[5],但目前正處于從傳統能源消費結構向現代能源消費結構變遷的過程中[6]。
2.1 生活用能消費結構
我國農村生活能源結構滯后,現階段仍以秸稈和薪柴等生物質能為主,大部分用于炊事和取暖,2008年我國農村消費能源達9.25億t標煤,其中農村生活用能占63%,而農村生活用能以秸稈、薪柴和煤炭為主,沼氣、太陽能等新型能源的比重較輕。縱觀最近幾年農村能源消費結構的變化(見表1),秸稈、薪柴和煤炭在農村能源中的消費比重呈下降趨勢,而液化石油氣、成品油等商品能源的消費量呈上升趨勢,尤其是液化石油氣的比例增加了21個百分點,這也表明我國的農村能源結構正向合理化、科學化發展。
2.2 生產用能消費結構
隨著農村經濟的進一步發展,我國農村生產用能的比例逐年加大。如表2所示,我國農村的生產用能消費數量基本呈現增長趨勢,由2000年的30 047萬t標煤增長到2006年的41 526萬t標煤,增長率達到38.2%,到2007、2008年略有下降,其中以河北、山東、河南、江蘇、內蒙、四川、山西等為主要消費大省。總體來看,我國農村生產用能以不可再生能源煤炭為主,這種能源結構造成了嚴重的環境、運輸等問題以及日益枯竭的化石能源,因此加快開發利用可再生能源,是應對環境問題、實現經濟社會可持續發展的重要措施。

表1 2008年我國農村生活用能消費結構 單位:%

表2 中國農村生產用能消費結構 單位:萬t標煤

表3 2000-2009年中國沼氣發展狀況
經過多年的發展,可再生能源的開發利用已經取得了很大進展,2008年的可再生能源利用量約為2.5億t標煤,約占一次能源消費總量的9%,2010年已達到10%。其中農村可再生能源中太陽能利用和沼氣等開發規模和技術發展水平均已處于國際領先地位。
3.1 沼氣
我國的沼氣技術開發始于20世紀50年代,70和80年代得到進一步發展,“十五”期間,農村沼氣進入了穩步快速發展階段(見表3),中國農村戶用沼氣技術經過多年的研究開發已經成熟,居國際領先水平,形成了南方的“豬沼果”、北方的“四位一體”、西北五配套等多種農村沼氣綜合利用模式[7],戶用沼氣規模不斷擴大,戶用沼氣池由2000年的764萬戶增長到2009年的3 230萬戶,年產氣量增長了379%,大中型沼氣工程在9年中增加了21 850處,其中處理工業廢棄物工程產氣量增加了6 273萬m3,處理農業廢棄物工程產氣量增加了63 606萬m3,生活污水凈化沼氣池主要包括村級處理系統,醫院、居民樓、學校及其他公共場所,其數量也承不斷上升趨勢。
由表3可以看出沼氣已在農村能源中占有很大的比重,一戶農民建一個8 m3的沼氣池,年產沼氣350 m3左右,一般可解決10個月的做飯、燒水、照明用能[8]。可再生能源規劃中提出到2020年,約8 000萬戶(約3億人)農村居民生活燃氣主要使用沼氣,年沼氣利用量約300億m3。
3.2 生物質能的利用
在農村,生物質主要用于省柴灶及秸稈的優質化能源利用。2009年,全國的省柴節煤灶使用戶數已達到14 042萬戶,節能炕達到2 043萬鋪,節能爐使用達到3 268萬戶,年節能約5 000萬t標準煤。省柴節煤灶的熱效率由過去舊式炕灶的14% -18%,提高到2.5% -35%,炕灶綜合熱效率由過去的45%左右,提高到70%以上。
秸稈的優質化利用主要有秸稈汽化(煤氣)、秸稈生物氣化(沼氣)、秸稈固化成型和秸稈炭化。2009年秸稈氣化已累計888處,固化成型及秸稈炭化已達到259處、40處。
3.3 太陽能
農村地區太陽能利用形式主要有太陽能熱水器、太陽房、太陽能校舍、太陽灶和光伏發電[9]。在2000-2009年間太陽能熱水器增長最快(見表4),年平均增長速度是41.2%。到2009年底我國太陽能熱水器年產量已達4 997萬m2,是2000年的4.5倍。同時,太陽能熱水器產品質量與技術水平也有了大幅度提升,涌現了一批具有自主知識產權的新技術和示范工程。另外,到2009年戶用太陽房達到1651萬 m2,太陽能校舍71.8萬 m2,太陽灶148萬臺。僅2009年新安裝太陽灶23.51萬臺;新建太陽房185.23萬m2。我國現在的總體目標是到2020年太陽能熱水器使用量達到1億m3。

表4 2000-2009年太陽能利用情況
3.4 其他可再生能源
農村風能利用主要是指以戶用為主的離網型小型風力發電機、風能水泵和風力提水灌溉等。2009年,小型風力發電裝機容量達到32 061kW,其中內蒙占70%,微型水力發電裝機容量達到13.73萬kW,其中以廣西最多,裝機容量達到3.03萬kW。未來的工作目標首先在電網延伸供電不經濟的地區,發揮當地資源優勢,利用小水電、太陽能光伏發電和風力發電等可再生能源技術,為農村無電人口提供基本電力供應。在小水電資源豐富地區,優先開發建設小水電站(包括微水電),為約100萬戶居民供電。在缺乏小水電資源的地區,因地制宜建設獨立的小型太陽能光伏電站、風光互補電站,推廣使用小風電、戶用光伏發電、風光互補發電系統,為約100萬戶居民供電。
在農村地區,傳統的能源利用方式導致大量的CO2等溫室氣體的產生,造成了嚴重的室內空氣污染。在過去三年,中國農業大學、中國農村能源行業協會與北京化工大學對全國多省選取有代表性的農戶進行了室內空氣污染監測與測試,結果顯示CO、SO2、PM2.5等污染指數遠遠超出了國家標準,對農民的身體健康造成很大的威脅。可再生能源替代傳統化石能源將有效減少溫室氣體的排放,改善當地的生態環境與居民健康。但有很多因素制約可再生能源的推廣利用,其主要瓶頸之一便是投資和經濟效益。根據京都議定書下的清潔發展機制,溫室氣體的減排量可以進行貿易買賣,獲得的資金就可以解決投資不足或經濟效益不高造成的問題,從而加快可再生能源的推廣利用。
中國從2001年起就一直穩步推動國內清潔發展機制能力建設活動,通過與世界銀行、亞洲開發銀行、聯合國開發計劃署等國際機構及德國、瑞士、意大利、加拿大、挪威等國家合作實施了一系列提高自身能力建設的清潔發展機制項目。自2005年起我國CDM項目異軍突起,超過印度成為全球減排第一大國。截止到今年6月24日,我國已經有許多可再生能源項目通過發改委批準并在EB注冊,具體數目見表5。其中包括經核準并實施的33例垃圾填埋廠沼氣回收CDM項目,3例大型畜禽場沼氣工程項目,1例戶用沼氣池項目,還有經發改委核準但未經CDM執行委員會核準的2例生物質爐灶項目和3例太陽灶項目。可再生能源中,大型沼氣工程、垃圾填埋場沼氣回收利用、生物質發電等集中型工程技術的CDM項目方法學和操作過程是比較成熟的,而太陽灶、生物質爐灶、小型戶用沼氣池等分散式的技術模式已有可利用的方法學,但是申請和實施過程比較復雜,核準、認定和監測的難度較大,目前還在起步階段。
2009年底,在哥本哈根召開的聯合國氣候變化大會上,雖然最終各國沒有達成具有法律約束力的文件,使得2012年后的CDM前景不明朗,但近20年世界各國來為應對氣候變化而開展的國際合作是不會輕易放棄的。根據我國的CDM現狀來看,京都議定書第一個承諾期截止前,可再生能源類CDM項目仍將是我國CDM項目的主要類型。而且我國提出到2020年,我國單位GDP的CO2排放將比2005年下降40%-45%,并通過大力開發可再生能源等措施實現。另外,隨著自愿碳減排在國際市場的活躍程度越來越高,一些國際碳基金會更重視可再生能源技術在減排同時帶來的環境保護、生態建設、保護農民健康等協同效益,這在一定程度上促進了可再生能源,尤其是農村地區的可再生能源的碳交易項目的實施。目前我國環境交易所和政府也在考慮如何建立國內碳交易平臺、碳中和信用卡和碳中和基金等促進國內碳交易平臺建設的工作,進一步擴展碳交易市場的空間和形式。

表5 我國可再生能源類CDM項目數目
近年來,國家和政府高度重視農村地區的能源開發及利用,出臺了一系列的相關政策和法規,促進農村能源消費的優化及可持續發展。
2006年1月1日實施的《中華人民共和國可再生能源法》中規定國家鼓勵和支持農村地區的可再生能源開發利用。縣級以上地方人民政府管理能源工作的部門會同有關部門,根據當地實際情況,制定農村地區可再生能源發展規劃,因地制宜地推廣應用沼氣等生物質資源轉化、戶用太陽能、小型風能、小型水能等技術。
《農業生物質能產業發展規劃》中基本原則也指出要堅持以解決農村生活能源為重點,按照“資源化、減量化、再利用”的理念,大力發展農村沼氣,加快發展農作物秸稈固化成型和氣化燃料,促進農村用能結構、鄉村面貌和生態環境的同步改善,推動循環農業大發展,參與國家能源大循環。
《可再生能源中長期發展規劃》總體目標中指出要改善農村生產、生活用能條件。農村可再生能源利用發展重點是:①解決農村無電地區的用電問題。②改善農村生活用能條件。③開展綠色能源示范縣建設。
《可再生能源發展“十一五”規劃》指導方針中指出將農村可再生能源建設作為推進社會主義新農村建設的重要內容,因地制宜開展秸稈和糞便的資源化利用,大力普及農村沼氣,積極推動太陽能利用工作,優化農村能源結構,增加農民收入,改善農民生產生活條件。
農民對可再生能源的推廣利用與農村建設及經濟發展的關系認識不完善,政府應該通過多種渠道對農民加強宣傳、培訓及可再生能源發展相關的知識教育。
農村可再生能源市場化和產業化還不夠穩固,服務體系還不夠完善。政府應該積極鼓勵和支持可再生能源項目的實施,加強相關設施的基礎建設。
缺乏促進可再生能源建設的完善體系,政府應該因地制宜,采取各種傾斜政策在已有可再生能源發展計劃的基礎上確立更為詳盡的實施措施,并監督完成。
農村能源建設的技術水平與農村經濟發展不適應,可再生能源利用相關技術以及項目運行及管理還有待提高。
建立一個國內碳交易平臺,從而避免在京都議定書下可能出現的問題,采取市場導向模式來平衡可再生能源及化石能源的消費與生產。
(編輯:溫武軍)
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The Up to Date Development of Rural Renewable Energy in China
LIU Xiao-ying1ZHANG Wei-hao1XIAO Xiao1CHEN Xiao-fu2LIU Guang-qing1
(1.Beijing University of Chemical Technology,Beijing 100029,China;2.China Association of Rural Renewable Energy,Beijing 100125,China)
There are about 900 million people living in rural areas in China.Rural renewable energy plays a very important role in the energy system,which influences the environment,economy and social development of China.The energy resource and rural energy consumption structure are introduced firstly,indicating that it is being converted from traditional structure to modern structure.Based on the application situation of different renewable energy technologies,the development of CDM project for renewable energy is summarized in the paper.Finally,it reports the related policies and suggestions for development of rural renewable energy.
rural renewable energy;energy consumption;energy policy
S21
A
1002-2104(2011)03專-0160-05
2010-12-15
劉曉英,碩士,主要研究方向為生物質能源化技術
劉廣青,博士,副研究員,主要研究方向為生物質能源與環境工程。