户用沼气能源温室气体减排的环境效益评价

刘叶志 (闽江学院经济系， 福建 福州 350108)

户用沼气能源温室气体减排的环境效益评价

刘叶志 (闽江学院经济系， 福建 福州 350108)

基于能源消费替代温室气体减排的视角，建立起能源温室气体减排的环境效益核算方程，并据此评价了每口沼气池在能源温室气体减排方面的环境年效益。结果表明，在利用清洁发展机制的情况下，户用沼气的经济效益能够得到明显提升，这将有力地推动户用沼气事业的发展。

户用沼气；温室气体排放；清洁发展机制；环境效益

能源是人类生存基本的物质需求，能源的消费水平是衡量一个国家经济发展水平的重要标准之一，但能源的消费同时也会带来一定的环境问题，能源消费所致的污染物排放的居高不下已经给我国带来了高昂的经济和公众健康成本，能源温室气体排放所致的气候变化给人类带来的长远影响更是无法估量。能源温室气体排放量的大小既与能源的消费量和消费效率有关，也与能源的消费结构存在着直接的联系。

1 能源温室气体减排的环境效益核算

根据联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)公布的《2006 IPCC Guidelines for National Greenhouse Gas Inventories》[1]，能源消费产生的温室气体排放主要是二氧化碳(CO2)、甲烷(CH4)、氧化亚氮(N2O)、二氧化硫(SO2)等气体。假设农村户用沼气使用者利用沼气前共有m种能源来源，向环境排放的温室气体共有n种，温室气体的排放因子为EF，排放所造成的环境成本系数为EP，则户用沼气利用在能源替代方面所引致的减排量环境收益可表示如下：

(1)

2 户用沼气利用的能源替代性分析

根据户用沼气利用减排的环境效益核算方程，为了核算户用沼气利用的能源替代所致的温室气体减排的环境效益，首先需明晰户用沼气利用的能源替代种类和数量。在户用沼气利用中，作为一种清洁的生活能源，主要应用于炊事、照明等生活领域，因此，沼气与煤炭、薪柴、秸秆、天然气、电力等在用途上存在着相互替代性，其中，煤炭、薪柴、秸秆、天然气在炊事用途上与户用沼气存在着替代作用，电力与户用沼气则在照明用途上存在着替代性。但从经济性与环境角度出发，作为清洁的非商品能源，沼气对煤炭、薪柴、秸秆等非清洁能源存在着完全的替代性，与电力、液化气等更优质的商品能源相比则替代性较小[2]。

3 能源温室气体减排的环境效益评价

3.1 沼气的能源替代量

根据户用沼气利用的能源替代性分析可知，户用沼气在生活能源的使用方面与煤炭、薪柴、秸秆等在生活能源效用上存在完全的替代性，发展户用沼气，可以减少薪柴、秸秆等生物质燃料以及煤炭的使用，在替代的能源量上，考虑到沼气的主要用途在于炊事，以利用的有效热值作为转换依据，计算方法如下：

式中，VAE为被户用沼气替代的能源量；GH为户用沼气平均低位发热量，值为20 908 kJ/m3[3]；TEG为户用沼气灶热效率，值为60%[4]；GH×TEG代表户用沼气利用的有效热值；CVAE为被替代能源的平均低位发热量；TEAE为被替代能源对应炉具的热效率，CAVE×TEAE代表被替代能源利用的有效热值。

表1 户用沼气利用的能源替代量Table 1 The alternative energy amount using household biogas

具体能源替代量如表1。

3.2 能源消费的温室气体排放因子

在能源消费温室气体排放因子的选择上，对于温室气体的主要排放的CO2、CH4、N2O等气体，采用IPCC公布的缺省排放因子，对于IPCC未于公布的SO2排放，采用相关文献确定[5～7]。其中，农村生活用煤主要为原煤，取各类煤炭CO2缺省排放因子的平均值96 920 kg/TJ作为生活用煤消费的CO2缺省排放因子；薪柴参照列表中的固体生物燃料中的木材排放量；秸秆排放量参照固体生物燃料中的其他主要固体生物量；户用沼气参照气体生物量的排放因子。由于缺省排放因子单位为kg/TJ，转换成能源替代量的统一单位kg，换算方式如下：

式中，EFA为单位为g/kg的排放因子；CVAE为被替代能源的平均低位发热量；EFB为单位为kg/TJ的排放因子。

转换后的排放因子如表2。

表2 能源温室气体的排放因子Table 2 Emission factors of the energy greenhouse gas

注：煤炭取各类缺省排放因子的平均值。

3.3 能源温室气体排放的环境成本系数

在温室气体排放导致的环境成本确认上，CO2排放成本采用清洁发展机制(CDM)(根据《京都议定书》第十二条建立的发达国家与发展中国家合作减排温室气体的灵活机制)的碳排放权交易机制，按照市场交易价格进行计算。在交易价格上，其波动幅度较大，其中2008年新一轮交易价格达到23欧元/t[8]，由于我国碳交易市场价格低于国际市场价格，采用一个居中数15欧元/t约合0.15元/kg进行计算；SO2、CH4、N2O排放则按照国家《排污费征收标准管理办法》进行计算，其计算办法如下：

式中，EP为温室气体排放的环境成本系数；PEA为温室气体排放的污染当量值，其中SO2、CH4、N2O的PEA取值0.95；0.6为征收的费用系数。

计算可得CO2的EP为0.15元/kg;SO2、CH4、N2O的EP为0.63元/kg。

3.4 能源温室气体减排的环境效益

在户用沼气利用中，以一口户用沼气池年产350 m3计算。将表1、表2及3.3中所得数据代入公式(1)，可计算出户用沼气在分别替代煤炭、薪柴和秸秆的情况下，其能源替代的温室气体减排年效益分别为127.45、235.82、204.18元，结果详见表3。

表3 户用沼气能源温室气体减排的环境年效益Table 3 The yearly environmental benefits of the energy greenhouse gas emission reduction

注：计算式①数值取自表1，计算式③～⑥数值取自表2。

4 讨论

(1)在户用沼气利用的环境效益评价上，除了能源替代在消费端的环境效益之外，在生产端也具有较高的环境效益，如煤炭在开采中会造成矿山生态环境的破坏、酸性矿井废水会造成水源的污染、煤矿安全威胁工人的生命等等，而户用沼气开发不但不产生污染物，还能对环境产生正向的作用，如农村畜禽废弃物作为沼气发酵原料就能有效净化农村居民的生活环境。

(2)在户用沼气能源替代消费端的环境效益上，除了能源温室气体减排之外，颗粒物的减少在促进农村居民的健康方面也起着显著的效果，这主要是由于我国广大农村地区尤其是经济欠发达地区在薪柴和秸秆等生物质燃料使用方面十分普遍，造成了严重的室内空气污染，对农村居民的健康造成了很大的影响，作为一种清洁生活能源，户用沼气的利用并不产生该类污染。

(3)在能源消费引致的温室气体排放中，CO2排放量占据绝大部分比例，这也是户用沼气在能源替代方面所致的能源温室气体减排的环境效益的主要体现。由于我国目前尚未对CO2的排放征收气体污染费，现有市场机制并不能加以体现，因此，此部分收益需通过CDM的碳排放权交易机制实现，这就要求我国迅速积极有效的利用该机制服务于户用沼气建设。同时，由于2012年我国也有可能履行《京都议定书》规定的减排任务，我国自身的减排压力会使得户用沼气利用减排效益的货币值有可能出现下降的情况。

(4)在户用沼气利用能源替代的类别不同时，温室气体减排的环境效益差距较大，其中在替代薪柴的情况下环境效益最高，每口沼气池的年收益达235.82元，替代煤炭的环境效益则相对较低，但年收益也达到了127.45元；在农村居民生活能源来源多样化的情况下，其环境效益的大小处于127.45～235.82元这个区间。

(5)能源温室气体排放的环境成本会因市场交易价格的波动和环境政策的改变而改变。随着环境容量对经济可持续发展制约变得越来越突出，环境成本的市场交易价格或意愿价格呈现出上升的趋势，同时，按照IPCC方法学1公布的缺省排放因子本身也存在一定的不确定性，这主要是由于归纳、测量的不确定性等原因所导致，因此，温室气体减排的环境效益也具有相对的不确定性。

(6)在能源温室气体减排的环境效益评价方法上，采用了方法之一的直接市场法，这使得一些不能通过市场直接体现的间接损失存在着被低估的可能，如我国大气污染损失的主要污染物SO2，其与NOx等引起的酸雨造成的农作物、森林等损失就占国民经济一较高的比例。因此，在下一步的研究中可以进一步采用模糊评价法、灰色评价法等加以具体体现。

[1]IPCC. 2006 IPCC Guidelines for National Greenhouse Gas Inventories[R]. Japan:IGES，2006.

[2]汪海波，辛 贤.中国农村沼气消费及影响因素[J].中国农村经济，2007，(11)：60～65.

[3]国家统计局工业交通司，国家发改委能源局.中国能源统计年鉴2004[M].北京：中国统计出版社，2008.301.

[4]吴罗发，邓顺民，廖国朝，等.基于CDM的农村沼气项目经济评价[J].江西能源，2007，(3)：41～43.

[5]Lenzen M.Primary energy and greenhouse gases embodied in Australian final consumption:An input 2 output analysis[J].Energy Policy，1998，26:495～511.

[6]Streets D G，Waldhoff S T. Biofuel use in Asia and acidifying emissions[J].Energy— The International Journal，1998,23:1029～1042.

[7]Streets D G，Bond T C，Carmichael G R，etal. An Inventory of Gaseous and Primary Aerosol Emissions in Asia in the year 2000[J]. J GeophysRes，2003,108 (D21)，8809.

[8]陆 洲.煤企热签CDM项目[N].中国证券报，2007-09-21(B05).

2008-09-23

福建省教育厅社会科学项目(JBS07190).

刘叶志(1977-)，男，江西玉山人，管理学硕士，讲师，研究方向为能源经济.

10.3969/j.issn.1673-1409(S).2009.01.022

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1673-1409(2009)01-S081-04