李艷芬， 孫欽平， 劉本生， 鄒國元， 薛文濤

(1.焦作市農(nóng)村能源環(huán)境保護管理站， 河南 焦作 454000； 2.北京市農(nóng)林科學(xué)院植物營養(yǎng)與資源研究所， 北京 100089)

能源是人類文明賴以生存的重要物質(zhì)資料。隨著世界經(jīng)濟的快速發(fā)展，能源消費已從傳統(tǒng)的單一化石能源演變到包括化石能源、可再生能源等多種能源結(jié)構(gòu)的消費模式，而且隨著化石能源供應(yīng)日趨緊張、體系的粗放式發(fā)展造成的環(huán)境污染問題日益突出[1-2]，開發(fā)可再生能源、調(diào)整能源消費結(jié)構(gòu)已經(jīng)成為包括中國在內(nèi)的世界各國能源發(fā)展的重要方向。

我國已經(jīng)成為世界最大的能源消費市場[3],同樣作為世界最大的發(fā)展中國家，我國農(nóng)村人口占比較大，2017年我國農(nóng)村人口達到5.77億，占總?cè)丝诒壤秊?1.48%[4]。農(nóng)村地區(qū)的能源生產(chǎn)與消費是我國能源戰(zhàn)略的重要組成部分[5]，2014年，中國農(nóng)村能源消耗量為7.6億t 標(biāo)準(zhǔn)煤，占全國能源消耗總量的17.8%，這其中化石能源占了很大比重[6]。隨著《巴黎協(xié)定》的簽署，我國溫室氣體的減排壓力較大，通過調(diào)整農(nóng)村能源結(jié)構(gòu)，開發(fā)可再生能源，對于我國實現(xiàn)減排目標(biāo)和全球溫室效應(yīng)控制具有重要意義[7]。

我國農(nóng)村地區(qū)可再生能源開發(fā)潛力巨大，據(jù)測算，2013年我國農(nóng)村秸稈可收集量約8.3億噸，綜合利用量約6.4億噸，綜合利用率達77.1%[8]，但是畜禽糞污、尾菜等能源化利用率較低，潛能巨大。農(nóng)村可再生能源與化石能源相比，具有污染低、可循環(huán)利用等特點[9]，對保護農(nóng)村生態(tài)環(huán)境、改善居住條件、推動我國鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略的實施具有十分重要的意義[10]。

目前，對我國農(nóng)村能源消費現(xiàn)狀、問題、對策等研究較多[11-13]，但是缺乏對市級區(qū)域地區(qū)多年的能源消費、生產(chǎn)結(jié)構(gòu)的變化趨勢調(diào)研分析，以及傳統(tǒng)能源和新能源結(jié)合的發(fā)展?fàn)顩r研究。因此文章通過對焦作市2010年～2014年間農(nóng)村能源發(fā)展和利用現(xiàn)狀進行了分析，對存在的問題進行了探究，剖析了該市存在的能源消費結(jié)構(gòu)問題，提出了相應(yīng)的發(fā)展建議。同樣對于我國農(nóng)村能源生產(chǎn)、消費結(jié)構(gòu)調(diào)整，相關(guān)政策的制定，農(nóng)村生態(tài)環(huán)境的改善，實現(xiàn)農(nóng)村的可持續(xù)發(fā)展具有一定的現(xiàn)實意義。

1 焦作市農(nóng)村能源發(fā)展和利用現(xiàn)狀

焦作市位于河南省西北部，面積4071平方公里，人口373萬，農(nóng)村人口比重為43.55%。目前，農(nóng)村能源生產(chǎn)主要包括煤炭、發(fā)電、煤氣，農(nóng)村能源消費主要依靠煤炭、成品油、電力，是典型的依賴化石能源消費地區(qū)。

為了進一步滿足農(nóng)村能源消費需求、調(diào)整農(nóng)村能源消費結(jié)構(gòu)，近年來焦作市加大了對沼氣、太陽能等新能源的投資力度。一批生態(tài)農(nóng)業(yè)項目紛紛落戶焦作，包括農(nóng)業(yè)部小型公益設(shè)施農(nóng)村能源建設(shè)項目、國家級生態(tài)農(nóng)業(yè)示范縣建設(shè)項目、亞行貸款農(nóng)業(yè)廢棄物處理項目、焦作市集約化養(yǎng)殖場沼氣處污項目區(qū)、河南省民生沼氣工程等，產(chǎn)生能源除了少部分供養(yǎng)殖場等單位照明、保溫需求，大部分通過管網(wǎng)供給農(nóng)戶，極大的緩解了農(nóng)村用能緊張的問題。

焦作市通過積極爭取相關(guān)政策、資金支持，大力發(fā)展農(nóng)村清潔能源，如省民生沼氣工程項目，按照發(fā)酵池容1500 元·m-3進行補貼，帶動了民間資本投資積極性，不但處理了畜禽糞污等農(nóng)業(yè)廢棄物，而且生產(chǎn)的沼氣可用作能源供給，同時通過收取一定的供氣費用，可滿足沼氣工程成本回收和日常運行，形成了政府—養(yǎng)殖場—民間資本—沼氣用戶的良性發(fā)展模式。

2 調(diào)研對象基本情況和分析方法

調(diào)研地點包括焦作市轄沁陽市、孟州市兩市，修武縣、武陟縣、溫縣、博愛縣四縣和解放區(qū)、山陽區(qū)、中站區(qū)、馬村區(qū)4個城區(qū)以及省級高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)等11個區(qū)縣，調(diào)研方式包括工程參觀、入戶調(diào)研、資料整理，調(diào)研內(nèi)容包括農(nóng)村能源消費總量、消費結(jié)構(gòu)以及農(nóng)村清潔能源發(fā)展和利用情況。

其中，2010年～2014年焦作市農(nóng)村能源消費總量、結(jié)構(gòu)，沼氣工程，太陽能熱水器等相關(guān)數(shù)據(jù)來源市農(nóng)村能源環(huán)境保護管理站檔案資料，確保數(shù)據(jù)的翔實、可靠。

使用Office2013對數(shù)據(jù)進行分析。

3 結(jié)果與分析

3.1 焦作市農(nóng)村能源消費總量及結(jié)構(gòu)的變化

3.1.1 焦作市農(nóng)村能源消費總量的變化

由圖1可以看出，2010年～2014年間，焦作市農(nóng)村能源消費總量呈逐漸增加的態(tài)勢，2014年焦作市農(nóng)村能源消費總量為375.87萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤(之后以標(biāo)煤代替)，較2010年增加了7.03%，年均增長率為1.71%。農(nóng)村能源消費以生產(chǎn)用能為主，生產(chǎn)用能總量和占農(nóng)村能源消費總量比重均呈現(xiàn)逐漸上升的趨勢，4年間上漲幅度分別達到了25.56%和17.29%。而生活用能總量和占農(nóng)村能源消費總量比重均呈現(xiàn)逐漸下降的趨勢，4年間下降幅度分別為26.18%和31.03%。

圖1 焦作市2010～2014年農(nóng)村能源消費情況

3.1.2 焦作市農(nóng)村能源消費結(jié)構(gòu)的變化

由表1可知，焦作市農(nóng)村生產(chǎn)用能主要是煤炭、焦炭、成品油等化石能源[7]，而沼氣等可再生能源幾乎沒有，其中煤炭、成品油、電力等消費量呈現(xiàn)逐年上升的趨勢，而焦炭消費量呈現(xiàn)下降的趨勢。煤炭作為最大的能源消費單一品種，4年消費量增長了29.72%，其占農(nóng)村生產(chǎn)用能比重由2010年的67.32%上升到2014年的69.56%，成品油和電力消費量4年分別增長了17.09%和84.32%，焦炭消費量降低了45.02%。

表1 2010年～2014年農(nóng)村生產(chǎn)用能消費結(jié)構(gòu) (萬噸標(biāo)煤)

由表2可以看出，相比生產(chǎn)用能以單一的化石能源為主不同，農(nóng)村生活用能中秸稈、沼氣等可再生能源占了相當(dāng)比重，沼氣等清潔能源用量4年上升了15.03%，其占農(nóng)村生活用能比重上漲了55.75%，占農(nóng)村能源消費總量比重由2010年的1.65%上升到2014年的1.77%，增幅為7.27%。商品能源依舊是農(nóng)村生活用能的主要來源，煤炭消費量雖然下降了9.47%，但是其占生活用能比重卻增長了22.64%。由于農(nóng)村電網(wǎng)和天然氣管網(wǎng)的鋪設(shè)，電力和天然氣消費量分別上升了202.17%和128.57%，成品油和液化天然氣分別下降了70.74%和67.77%。隨著國家對秸稈禁燒制度的執(zhí)行，秸稈、薪柴等傳統(tǒng)農(nóng)村生活能源消費量大大降低，到2014年秸稈、薪柴消費量占農(nóng)村生活用能消費比重只有0.11%和2.83%，主要作為煤炭、電力等消費能源的輔助補充。

3.2 焦作市農(nóng)村可再生能源開發(fā)利用情況

隨著我國面臨的環(huán)境風(fēng)險愈加嚴(yán)重，近年來中央對農(nóng)村清潔能源開發(fā)、扶持力度的加大，經(jīng)過多年的發(fā)展，焦作市農(nóng)村可再生能源開發(fā)利用也取得了很大的進展，其中農(nóng)村沼氣和太陽能利用發(fā)展最快。

3.2.1 焦作市農(nóng)業(yè)廢棄物處理沼氣工程發(fā)展?fàn)顩r

2010年～2014年焦作市以農(nóng)業(yè)廢棄物處理的沼氣工程數(shù)、使用沼氣戶數(shù)、年產(chǎn)氣量均呈現(xiàn)逐漸上升趨勢(見表3)，漲幅分別達到了17.73%，69.09%和18.97%，截止到2014年底，焦作市以農(nóng)業(yè)廢棄物處理的沼氣工程用戶為0.93萬戶，占焦作市總用戶數(shù)的6.89%，沼氣工程達到425座，其中大、中、小型沼氣工程分別為30座、53座、342座，年總產(chǎn)氣量達到399.27萬m3。農(nóng)村沼氣的推廣發(fā)展，極大地改變了農(nóng)村臟、亂、差狀況，減少了由于畜禽糞污隨意排放和秸稈、薪柴等生物質(zhì)能源的燃燒造成的污染風(fēng)險，促進了農(nóng)村經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展。

表2 2010年～2014年農(nóng)村生活用能消費結(jié)構(gòu) (萬噸標(biāo)煤)

表3 2010年～2014年農(nóng)業(yè)廢棄物處理沼氣工程統(tǒng)計表

3.2.2 焦作市太陽能熱水器發(fā)展?fàn)顩r

太陽能熱水器作為一種節(jié)能環(huán)保的產(chǎn)品，由于運行成本較低，越來越受到廣大農(nóng)民的歡迎。在國家政策的支持下，焦作市太陽能得到迅速普及。由表4可以看出， 2010年到2014年，焦作市太陽能熱水器從14.88萬臺增長到18.56萬臺，增長了25.7%，太陽能熱水器的面積由18.8萬m2增長到25.4萬m2，增長了35.11%，在一定程度上緩解了農(nóng)村用能緊張的問題。

4 焦作市農(nóng)村能源發(fā)展的問題及原因分析

(1)能源消費結(jié)構(gòu)不合理?？傮w上看，焦作市農(nóng)村生產(chǎn)用能和生活用能消費主要是以煤炭等傳統(tǒng)的不可再生能源為主，而沼氣工程、太陽能熱水器等可再生清潔能源比重不到2%。其能源供應(yīng)總量雖然可以滿足目前需求，但長期來看，由于環(huán)境治理的需求迫切，農(nóng)村消費用能趨勢必將是清潔化發(fā)展，特別是隨著供暖方式的調(diào)整，生活用能以傳統(tǒng)化石能源為主的結(jié)構(gòu)將會發(fā)生大的調(diào)整，清潔化可再生能源需求將會上升，而目前的消費結(jié)構(gòu)很難滿足清潔能源需求。

表4 2010年～2014年太陽能熱水器發(fā)展情況

目前能源消費結(jié)構(gòu)不合理主要原因為傳統(tǒng)能源消費觀念未發(fā)生大的改變，且使用相對便利，可及時通過市場購得。而沼氣工程等清潔能源由于一次性投資大、成本回收慢、運行管理相對復(fù)雜、原料供應(yīng)不穩(wěn)定性等多種因素難以在農(nóng)村實現(xiàn)大面積覆蓋。

(2)可再生能源開發(fā)利用形式比較單一。主要集中在沼氣和太陽能利用，其他途徑如秸稈固化、氣化工程等新型能源相對較少，隨著未來農(nóng)村經(jīng)濟的發(fā)展，新型可再生能源消費需求將會進一步提高[14]，目前開發(fā)形式有待進一步提升。

可再生能源開發(fā)利用形式比較單一原因主要包括以下兩點。首先，相對其他技術(shù)，沼氣工程、太陽能熱水器等技術(shù)從設(shè)備研發(fā)、工藝選擇、運行管理、能源供給均比較成熟；其次，各地政府從建設(shè)、銷售等方面提供相關(guān)政策支持，調(diào)動了資本投資力度。

5 對策建議

(1)調(diào)整能源消費結(jié)構(gòu)，通過充分、合理的開發(fā)農(nóng)村地區(qū)資源，提高可再生能源在能源消費的比重。

首先，充分開發(fā)農(nóng)村地區(qū)資源。調(diào)研發(fā)現(xiàn)，焦作市每年有20%，約5萬噸(TS)的秸稈被廢棄或者低效率燃燒，按照秸稈沼氣的理論數(shù)值0.53 m3·kg-1TS進行測算[14]，預(yù)計利用后每年可產(chǎn)沼氣約為2650萬m3。每年畜禽糞便產(chǎn)生總量400萬噸左右，各養(yǎng)殖企業(yè)平均干糞收集率達到或超過80%，如果對這部分可以收集的糞便通過建設(shè)大中小型沼氣工程進行無害化處理，糞污資源年可產(chǎn)生沼氣約1.6億m3。

其次，合理開發(fā)農(nóng)農(nóng)村地區(qū)資源，以沼氣工程為例，根據(jù)以往經(jīng)驗，由于選址不合理造成發(fā)酵原料運輸成本提高，或者發(fā)酵原料不足的原因，從而導(dǎo)致工程無法正常運行。所以新建工程要綜合考慮原料來源穩(wěn)定性、運輸成本，根據(jù)原料供應(yīng)量考慮沼氣工程建設(shè)規(guī)模和發(fā)酵工藝，使其能夠穩(wěn)定、持續(xù)的提供能源。

最后，提高目前可再生能源工程運行效率，通過改進技術(shù)、提高管理水平、完善配套設(shè)施等多方面措施提升現(xiàn)有工程的產(chǎn)能、供能效率。

(2)完善農(nóng)村能源開發(fā)的協(xié)同性，解決能源生產(chǎn)和消費的時空差異性。由于農(nóng)村能源生產(chǎn)、消費的時空變化差異較大，夏、秋季所需能源生產(chǎn)高于冬、春季，但是能源需求低于冬、春季。所以需加大對農(nóng)村能源多方位、深層次利用技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用推廣，制定長遠(yuǎn)的可再生能源發(fā)展規(guī)劃，因地制宜地發(fā)展可再生能源技術(shù)，加強生物質(zhì)能的開發(fā)和綜合應(yīng)用，形成多途徑、多技術(shù)、全周期的能源綜合開發(fā)模式。此外，完善能源的“儲存—調(diào)配—供應(yīng)”鏈條，如在農(nóng)村能源需求較少的夏季進行能源儲存，冬季供應(yīng)，最大限度地滿足不同季節(jié)能源消費。

(3)政府進一步加強在污染治理、能源供應(yīng)等方面的政策支持、引導(dǎo)，調(diào)動資本投資活力。政府應(yīng)該充分利用資本這一杠桿，推進農(nóng)村能源建設(shè)、管理、運行的企業(yè)自主化，并通過貸款、利稅的政策支持，工程建設(shè)、能源出售的政策引導(dǎo)，推進農(nóng)村能源建設(shè)的可持續(xù)性，實現(xiàn)政府引導(dǎo)下的資本投資、運行、銷售。推廣農(nóng)村能源的PPP模式，激發(fā)農(nóng)村能源市場活力，補足政府功能短板，使市場在資源配置中起決定性作用。

6 結(jié)論

通過對焦作市農(nóng)村能源消費總量、消費結(jié)構(gòu)以及農(nóng)村沼氣工程和太陽能熱水器進行實地調(diào)研，相關(guān)數(shù)據(jù)分析得出如下結(jié)論。

(1)近年來焦作市農(nóng)村能源消費總量呈逐漸增加的態(tài)勢，2010年～2014年焦作市農(nóng)村能源消費總量增加了7.03%，農(nóng)村能源消費以生產(chǎn)用能為主。農(nóng)村生產(chǎn)用能總量和所占比重呈現(xiàn)逐漸上升的趨勢，農(nóng)村生活用能總量和所占比重呈現(xiàn)逐漸下降的趨勢。

(2)能源消費結(jié)構(gòu)不合理，主要以傳統(tǒng)化石能源為主，可再生清潔能源比重不足2%。農(nóng)村生產(chǎn)用能結(jié)構(gòu)單一，主要以煤炭、焦炭、成品油等商品能源為主，而生活用能除了煤炭等商品能源外，還包括太陽能、沼氣等非商品能源，但是比重較低，煤炭作為生產(chǎn)用能、生活用能最大的單一能源消費品種，其占比重均在50%以上。

(3)近年來焦作市沼氣工程和太陽能熱水器等農(nóng)村清潔能源得到較快發(fā)展，以農(nóng)業(yè)廢棄物處理的沼氣工程數(shù)、使用沼氣戶數(shù)、年產(chǎn)氣量均呈現(xiàn)逐漸上升趨勢，截止到2014年底，以農(nóng)業(yè)廢棄物處理的沼氣工程用戶占總用戶數(shù)的6.89%，沼氣工程年總產(chǎn)氣量達到399.27萬m3，增長了18.97%，太陽能熱水器安裝面積達到25.4萬m2，增長了35.11%。

(4)為了滿足未來農(nóng)村能源的需求，建議進一步加大對農(nóng)村可再生能源的開發(fā)力度。