碳中和賦予農村能源轉型新內涵

商 穎 高 璐 姚秉琛

（天津港保稅區環境監測站 天津 300308）

引言

依托碳達峰、碳中和和鄉村振興戰略兩大歷史責任，農村能源轉型勢在必行。農村能源使用包括烹飪、取暖、照明等生活能源和農業、林業、畜牧業和漁業等生產性能源。農村人口分散、消費低、環保意識低，給農村能源轉型帶來了諸多問題。農村能源是農民生活、農業發展和農村環境改善的重要保障，也是實施農村振興戰略的重要基礎。按照碳中和、碳達峰的目標要求，我國能源將呈現“清潔、綜合、智能、分散”的發展趨勢、智能化的發展方式和分散的發展模式，實現清潔能源轉型[1]。

1 農村環境污染與碳排放壓力并存

全國第二次污普結果顯示，雖然這些年來我國農業減排效果顯著，但農業源排放量占總排放量的比重依然不少，且農村面臨的污染形勢依然嚴峻。在此同時，我國還肩負著碳達峰、碳中和雙碳的歷史使命，農業碳排放問題成為農村環境治理的重要環節。隨著農民生活水平的提高，農村能源消耗會隨之上升，這將會帶來環境污染與碳排放的雙重壓力。因此，鄉村環境治理是實現雙碳目標尤為重要的關鍵點。

2 農村能源轉型面臨多重挑戰

農村能源消費主要包括生活用能與生產用能，能源消費比例約為7:3，生活能源包括烹飪、取暖、照明等，生產性能源包括農業、林業、畜牧業和漁業等。采暖造成的碳排放目前占農村碳排放量首位。據統計，農業農村溫室氣體排放量約占全國排放總量的15%。現階段我國農業排放的溫室氣體主要是甲烷、氧化亞氮、二氧化碳，主要排放途徑包括農田化肥釋放氧化亞氮，稻田釋放甲烷，動物腸道發酵產生甲烷，禽畜糞便產生甲烷、氧化亞氮等。農村人口分散、消費能力不高、環保意識低導致農村能源轉型存在以下問題。

2.1 農村能源消費結構不合理，空氣污染物排放量大

現如今，農村清潔能源消費比重逐漸上升。但是，由于我國“富煤、貧油、低氣”的現狀，一些農村地區仍然以煤炭為主要燃料用來取暖和做飯。產生了更多的二氧化碳排放[2]。同時，農村生產和生活過度依賴傳統能源，包括秸稈焚燒、糞便處理、牲畜處理等在地區排放的問題。處理不當導致產生嚴重的溫室效應。

2.2 農村能源資源利用不充分，能源利用率低

農村有豐富的生物質能資源，如秸稈、牲畜糞便、農林廢棄物……但大部分農村地區生物質能開發和利用模式尚未形成。農村尚有大量土地資源可開發風電，在生產光伏發電及小水力發電等清潔電力方面具有明顯優勢。但目前來看，新能源裝機容量低，可再生能源利用率低，農村人口分散，能源供給難以均衡，并且尚未建立電能、熱能以及冷能等多能互補的供能模式，能源綜合利用率低。

2.3 農村能源消費成本不經濟，能源轉型后勁不足

天然氣和電屬于清潔能源，為了環保，為了減少空氣污染，很多農村實行“煤改氣”“煤改電”的措施，但這些清潔能源使用費用太高，導致農民這部分能源支出占總消費的比例增加，大部分農民承擔不起，就會造成“回煤”等現象，導致能量轉換能力不足。

2.4 農村能源基礎設施落后，能源轉型缺乏保障

隨著農業機械化生產規模不斷擴大完善和新能源替代機制推進，農村商業能源消耗量迅速增加。但與此同時，農村電能供應能力很低，而天然氣及供熱管道的覆蓋率也很低，這都不能保證農村能源轉換的效率。農民參與能源轉型的意愿并不積極，而能源轉型的阻力較大。農民對雙重碳目標的歷史責任并不十分明確。

3 “碳中和”能力分析

大氣中積聚的二氧化碳是排放的二氧化碳和生態系統吸收平衡的結果。在不同的生態系統里的植物通過光合作用吸收固定二氧化碳，并把它儲存在植被、土壤和樹木中，從而降低了二氧化碳的排放濃度。整個生態系統的碳吸收能力越強，“碳中和”結果越顯著[3]。銀行可以存儲現金，森林也可以通過植物光合作用存儲二氧化碳。森林作為陸地生態系統的主體，是地球上最大的碳儲存庫。森林生態系統是生物固碳的主要途徑，貢獻吸收了約80%的碳，而農業和灌叢生態系統為碳吸收做出了20%的貢獻。大樹每生長1 立方米，就可以吸收1.83 噸的二氧化碳，一畝樹林，每天能吸收67 千克的二氧化碳。研究數據表明，我國的碳匯能力逐步提升，通過大力培育和保護森林，2010 年到2016 年，中國陸地生態系統每年吸收約11 億噸碳，意味著吸收了同時期人為碳排放量的45%。碳匯資源例如森林和耕地，往往分布在農村地區。據有關專家說，中國的碳儲備每年增加2 億多噸，轉換成碳匯約為7億至8 億噸。根據碳儲存因素（如耕地、森林及牧場能源消耗）的初步計算，農村地區的碳儲存能力約為5 億噸。農村地區的生物質資源主要來自農村居民生產生活中產生的生活垃圾、畜禽糞便、農作物秸稈等。這些生物質能源在整個生命周期中都有一個優勢，就是不產生碳排放：二氧化碳是通過燃燒而產生的，或其他溫室氣體轉化成二氧化碳當量的，并且在生長過程中被吸收。禽畜糞便、稻草和農副產品等在生物質原料中起著重要作用。除了傳統的農畜秸稈（用作肥料和動物飼料、加工食用菌的原料、造紙等）外，全國共收集秸稈約8.3 億噸，由于統計方法不同所以也會存在顯著差異。沼氣是可開發利用的優質再生資源，農村沼氣的主要來源是秸稈和牲畜糞便，這些有機物質在一定溫度、厭氧等條件下，經過沼氣菌發酵作用而產生沼氣，沼氣的主要成分是甲烷，也是溫室氣體中的一種。沼氣可用于供暖、炊事、照明等。據相關數據顯示，2019 年我國牲畜糞便總量近40 億噸，秸稈總量9 億至10 億噸。如果全部使用，沼氣的產量約5000 億立方米。如果使用所有類型的沼氣代替天然氣，可以減少排放6 億噸。如果將沼氣中含有的二氧化碳和燃燒后產生的二氧化碳進行捕集和儲存，沼氣的二氧化碳總減排潛力約為9.8 億噸/年。在我國回收利用農林廢棄物并從中受益的重要方式是生物質燃燒發電。BECCS 技術是一種利用農林廢棄物的燃燒作為能源（指從燃燒過程或生物質中捕獲和儲存二氧化碳，實現從大氣中長期封存捕獲的二氧化碳，并實現二氧化碳的負排放）。BECCS 技術的滲透和應用可實現負碳排放為1.55-1.58 公斤/千瓦時。根據文獻計算，我國農林廢棄物生物質燃燒發電替代煤炭的能力約為400-5億噸，相當于約1 至130 萬噸二氧化碳排放量[4]。

4 通過去中心化模式實現清潔轉型

農村能源是滿足農民生活、農業發展、農村環境改善的重要支柱，是踐行鄉村振興戰略的重要基礎。在碳達峰、碳中和雙碳目標要求下，我國能源將呈現“清潔化、綜合化、智能化、去中心化”的發展趨勢。建議我國農村秉承綜合化發展理念、智能化發展手段、去中心化發展模式，實現用能清潔化轉型。

未來主要在農村地區發展清潔能源項目，增加清潔能源消費比例。充分利用鄉村大片空曠土地和屋頂等資源，積極推動太陽能、生物質能、地熱能、儲能等多種能源融合發展，拓展農村綠色能源開發利用空間。生物質能源是中國農村能源系統的一種特色資源，應大力推廣生物質燃料清潔取暖、生物質燃燒發電技術，推進生物質成型燃料、液化天然氣、沼氣利用，逐步推進風能、光伏、太陽能、地源熱泵等清潔能源設備的設計和建設，著力解決偏遠鄉村清潔用能問題，提升鄉村整體用能清潔化水平，提升農民清潔能源消費占比。

建立農村綜合能源體系，提高能源利用效率。每個地方有不同的自然資源、資源稟賦，根據農村不同的自身實際條件，調整不同的能源配比，根據技術的經濟性和技術適用性，綜合農村的資源規模和種類，在農民可以接受的范圍內，注重提高能源效率，提高用電可靠性，降低能源成本和二氧化碳的排放，因地制宜的建立不同結構的農村清潔能源體系。

通過農村綜合能源系統典型應用場景，“縱向源網荷儲協調，橫向多能互補”的綜合供能模式不斷推進。面對分散的農村居住區，打造以“光伏+鍋爐+蓄熱”、“光伏+儲能”等多種能源協調場景為主要供給動力，創新小儲能（蓄電、蓄熱）應用模式[5]。面對集中的農村居住區，從綜合能源角度，建立一個綜合能源系統，以電能為核心和生物質能為主，提升能源利用效率。

優化農村能源供需結構，降低能源成本。在需求方面，應繼續提高綠色能源消耗比例，逐步提高農民能源裝備的智能水平，并在能源需求方面通過管理方式引導農民能源需求。在供給方面，保障農民基本用能需求前提下，優化農村清潔能源供需結構，因地制宜地制定不同能源供給方法，來降低農民能源的消費成本。

加快農村能源基礎設施的建設，確保能源平穩過渡。我們將推進農村電網的轉型，在農村地區引進天然氣管道、熱力管道，完善農村住房改造，為農村能源轉型提供基礎。與此同時，加強個人對碳達峰、碳中和雙碳目標的主體責任，提升農民積極實現轉型的主觀意愿，確保農村地區清潔能源的轉型。

5 能源轉型是鄉村振興的重要環節

農村能源是滿足農民生活、發展農業生產、改善農村環境質量的重要保障，在鄉村振興中做出重大貢獻。新形勢下，農村能源轉型不僅在推動鄉村振興中扮演重要角色，也在碳達峰、碳中和雙碳目標的落實中承擔著重要責任，農村能源轉型必須以“四個關系”為指導。

5.1 處理好農村能源轉型長期目標和短期目標的關系

能源轉型農村地區必須循序漸進的進行。短期目標是逐步讓農民提高對節能和減排的認知，在滿足農民基本的能源需求前提下，保障能源安全，完善農村能源基礎設施建設。現階段我國農村能源供需不充分，資源化水平低，提升農村能源質量發展是個長期的歷史過程。所以長期目標是加快構建農村清潔能源體系，建立綜合性農村能源系統，實現農村低碳能源轉型，為鄉村振興戰略提供有效保障，有助于實現雙碳目標。

5.2 處理好農村能源轉型頂層設計和差異化發展之間的關系

當前農村清潔能源發展缺乏頂層設計，雖然出臺了不少的政策文件，政策文件之間未形成合力，部門之間協調不暢，現有規劃難以落實。應科學謀劃頂層設計，完善政策保障機制，消除各部門之間管理的監管障礙。根據不同農村空間分布，結合各地能源資源特色和優勢，因地制宜的制定規劃不同類型規模的能源轉型途徑。落實農村二氧化碳排放到“2030 年達到峰值，2060 年碳中和”的責任；根據農民不同的能源消費能力及習慣，構建不同供需結構的農村能源體系。

5.3 處理好農村能源轉型政府監管與市場帶動之間的關系

明確農村能源屬性，明確政府市場邊界，加大政府財政補貼，鼓勵公眾參與農村能源體系建設，但又不能完全依靠補貼，也不能市場萬能論，政府做好規劃引導、政策支持及監管保障，逐步恢復能源的商品屬性。把資源的稀缺性、環境成本與用能價格整合起來，充分發揮市場在農村能源配置中的決定性作用。

5.4 處理好農村能源轉型發展階段與能源消費支出之間的關系

農村能源的轉型不可能一蹴而就。在短期和長期目標方面，合理規劃農村能源轉型各階段的主要任務，確保農民在能源發展各階段的能源消耗在可接受的范圍內。其中，應在能源轉型的早期階段提供適當的補貼，促進農民使用清潔能源。在能源轉型的中后期階段，財政補貼將逐步取消，實行多能互補的模式，能源成本將降低，從而降低農民的能源消費成本。

6 建議

為實現鄉村振興目標，推進“碳中和”目標落實，全面落實“強農、美麗鄉村、富農”，社會各界要多方面發力，盡快實現農業農村“碳中和”。基于以上分析，本文提出以下建議。

溫室氣體的主要貢獻者是農業生產，要實現雙碳目標的主要方式就是降低生產強度、提高碳匯能力及提高可再生資源利用。

降低排放強度，提高生產效率。甲烷是除二氧化碳以外第二的溫室氣體，在淹水的條件下，稻田土壤中的腐爛植物等有機物，被產甲烷細菌分解，產生了甲烷，加劇了溫室效應。水稻不同生育期對水分的要求不同，根據水稻不同生育期的需水規律來調節水分，實行間歇灌溉來控制甲烷的生成；氧化亞氮是僅次于二氧化碳和甲烷的造成氣溫升高的主要溫室氣體，氮肥和有機肥的大量使用會產生更多的氧化亞氮，無機態氮在硝化菌的硝化作用下變為硝態氮，硝態氮在反硝化細菌作用下轉化為多種形態的氮氧化合物，在硝化和反硝化的過程中產生氧化亞氮，為了追求產量而大量施肥也會產生了更多的氧化亞氮。提高肥效，降低排放。在不同土壤、氣候、作物體系和農田管理措施情況下，根據農作物的產量和維持土壤氮素平衡條件下確定合理的施氮量，選擇合適的氮肥種類，在合理的施肥時期，采用不同的施肥方法，使農作物充分吸收利用施入農田的氮素，提高化肥利用率而降低氧化亞氮的排放；改善動物健康和飼料消化率控制腸道甲烷，反芻動物在瘤胃及后腸道進行厭氧發酵,在甲烷菌和微生物作用下，逆嘔過程中從口腔排出甲烷，為減少甲烷排放，可根據不同品種、不同類型的反芻動物，調節飼料的粗細比和改變飼料的營養物質組分、對飼料進行加工處理、控制動物的采食量以及合理調節生活溫度；提高禽畜廢棄物利用率及效率，禽畜廢棄物含有豐富的有機物和氮、磷、鉀等元素，對糞便等廢棄物進行厭氧發酵處理后產生沼氣，可用于照明及加熱。

改善土壤質量，提高農田和草地碳匯能力。土壤是陸地生態系統中大的碳儲存庫，有機質是土壤重要組成部分，它的含量影響著溫室氣體的排放，增加碳匯的本質就是提高有機質的含量，通過增施有機肥料、種植綠肥、秸稈還田、保護性耕作等措施提高碳匯能力。

推進可再生能源替代。推廣生物質能、太陽能、風能、地熱能等可再生能源替代化石能源。打成捆的秸稈在專用鍋爐中燃燒為農民提供集中供暖；將農林廢棄物壓縮成顆粒燃料替代煤炭，供農民炊事或供暖使用；將禽畜糞便及生物秸稈制成沼氣，利用沼氣煮飯、照明、取暖等生活用能及發電、烘干、糧果貯藏等生產用能；根據不同環境和不同需求，推廣太陽能與輔助能源綜合技術，抵扣生產生活中的各種化石能源排放。

堅持把新發展理念貫穿于鄉村低碳轉型，推行資源共享。農業種養具有鮮明的季節特點，一些大型的農業機械購買成本及維護成本較高，在農民滿足自用之余，通過農機共享，有償共享，為其他用戶提供服務，降低了設備閑置成本，給農機經營者創造利潤；在農村有很多閑置房屋，造成了資源浪費，對于城里人而言，又希望自己有一處農莊，閑暇時可以在這里休養生息，村民可以將現有的房屋改造升級，將其轉租或者轉售，從事農家樂主導產業，但現有民宿的現狀是節假日一房難求，非節假日門庭冷落，農民可加大民宿建設，但要適當降低價格，激發民宿市場，通過房屋共享，充分利用了農村閑置資源，還給農民創造了收益；農民低效益經營的土地或者小而散的土地可通過共享模式轉給有需要的人，城市居民可通過眾籌、有償使用等方式，獲得自己的農田，閑暇時種植自己喜愛的農產品，土地閑置資源被合理利用；農產品大量上市后不能夠一次性銷售，因此，倉儲或者冷鏈特別重要，但建設倉儲成本高、閑置率高，通過共享模式，幫助農民解決倉儲問題。

建立并完善農村環境監測體系，摸清農村環境污染問題，與城市監測系統相結合，加強環境監測的立法環節，提升溫室氣體監測技術與評估能力，為農村環境監測提供保障。

盡快組建農村農業碳達峰碳中和研究創新平臺，圍繞減排固氮、可再生資源利用等開展研究。加快農村能源結構升級，完善農村能源基礎設施建設。結合農村發展特點和實際，科學謀劃，推進電網改造升級工程，完善農村電力基礎設施。大范圍推廣沼氣普及建設，同時破除閑置廢棄沼氣池的危險性，政府加大鼓勵能源扶持政策，利用新技術引用發電上網的多用途沼氣池。工業經濟發展與能源發展密切相關。通過提高農民收入，使農村地區的人們能夠積極配合和適應現代生活方式和生產方式，健康發展。提高農村能源基礎設施和能源服務的智能化和數字化水平，推動農村低碳發展。

結語

在碳中和、碳達峰目標下，我國農村應因地制宜，結合當地經濟發展情況、資源條件、農民生活習慣等，構建以綠色低碳為目標的農村清潔能源體系。未來，我國農村將大力發展生物質能和地熱能技術，提高清潔能源裝機容量。依據農村能源轉型的短期和長期目標，結合國情，廣泛發展以生物質能為主要的農村能源系統。通過農村能源轉型，實現鄉村振興戰略，并實現農村碳中和的重大目標。