黄月红,周隽楠,黄美玲,梅昌盛
(杭州市生态环境局临安分局,杭州 311300)
在我国,农村生产生活需要大量的能源消费,同样也面临严重的生态环境问题,如农作物秸秆燃烧、农村生活用煤燃烧、生活污水和垃圾等等。随着工业化与农业现代化的推进,农业、农村所需能源消耗逐步增长,已经成为中国整体碳排放至关重要的增长点。有学者的研究表明,我国农村人均碳排放年增长速度是城市居民的3.56倍[1],农业碳排放已经是不能忽视的部分。
当前,对于我国农村“双碳”研究主要集中在对排放量的核算、统计以及相关影响因素等方面。廖茂林等[2]对2001~2020年农村生活的二氧化碳排放进行了统计核算,得出二氧化碳排放量增长率几乎是城市的2倍。李新安,李慧[3]等对4种农村生活消费活动,研究了1997~2011年农民碳排放的演变。韩楠,罗新宇[4]利用STIRRPOT模型对主要影响因素进行了量化分析,并创新型提出能源消费结构的根本调整才是“双碳”实现的治本之道。王世勇[5]等基于农业人口平均历史排放量,利用碳吉尼系数指标说明了我国农村居民排碳的时间与空间特征。
综上所述,当前农业、农村领域的“双碳”研究集中于核算与统计,对“双碳”研究较少,且都集中在早期阶段,并没有深入的研究,此外对于能源消费结构调整、进一步精确核算、减排方式创新等方面研究也较为不足。因此,本文基于农业、农村生产生活的碳排放核算与统计,结合“双碳”背景,进一步研究农业、农村生产生活“双碳”路径,为国家“双碳”事业做参考,走出一条中国特色农村“双碳”道路[5]。
当前,中国农村生活消耗能源主要有以下几种包括煤炭(洗煤、原煤、洁净煤和形煤,以及其它煤炭,下文也叫“煤炭”)、石油(煤油、柴油以及汽化油和液化油,以下也叫“汽油”)、天然气和电等能源。
随着我国经济的迅速增长,2001~2020年中国农村生活消费能源量呈现上升趋势,2000年各类能源消费量为4 878×104吨(标准煤计算),而2020年消费总量为1 670×105(标准煤计算),20年间消耗量翻了2.3倍,人均消耗能源从2001年0.07 t(标准煤计算)增加到2020年的0.32 t(标准煤计算),20年间翻了4倍。所有主要能源(煤炭、原油、天然气、电力等)消耗量均有所上升[6]。
其中,煤炭消费增长量呈波动增长趋势,2013年达到高峰,此后逐年下降,2020年煤炭消费量较2013年下降了19%,较2001年增长了32%;原油消费量则一直增长,2020年较2001年增长了9倍[7];同时,天然气增长则更为迅速,20年间增长13倍,扮演了增长的重要角色;电力20年间消费量增长了7.6倍;其它能源(以非化石能源为主的可再生能源)自2013年纳入统计以来增长了48%。
从消费结构上看,煤炭的占比总体上下降,从2001年的82%降至2020年的25%,下降较多;原油占比20年间从7%升至26%,占比提高了较多;天然气消耗量占比20年间从0.06%升至0.40%;电力消费占比20年从13%升至33.07%,占比为最高;其它能源从20年间从12%升至15%,变化较小。
从2001年开始的20年间,我国城乡居民碳排放量总体呈上升趋势。我国提出到2030年碳排放达到峰值,按照此达峰与中和时间,2030年碳排放总量要比2005年下降65%以上[8]。2020~2025年我国经济增速预计在6%以下,大约在5~6%的区间。受本次新冠疫情影响,我国经济增速可能降0.5%个百分点,我国经济增速将会放缓,此时,我国“双碳”承诺将会面临巨大压力[9]。另外,根据对2025~2030年经济运行预测,同时考虑我国承诺在2005年排碳量基础上降低65%的承诺,我国2030年的排碳量将降低到103.4×108吨。
本文根据过去2001~2020年农村生活碳排放总量进行计算,虽然排碳量占了全国总量的3%~4%的比例逐年有所降低,但是变化不够明显,2020年为3.45%。根据农村地区排碳量变化趋势,如果农村生活排碳量能够降低到3.1%左右,即全国农村生活排放量为3.71×108t,农村生活将会完成“双碳”任务,即3.71×108t为达峰值。
从能源类型中分析,2001~2017年,煤炭一直是农村生活排碳量最大的能源类型,2018年首次被电力代替成为最大能源来源,而煤炭消耗的排碳量也在2018年迎来了第一次下降,煤炭消费的降低是实现“双碳”的最重要驱动力,因此煤炭消费的排碳量对碳排放总量的重要性正在降低[10]。
我国煤炭消费减量、优质化已是大势所趋,再加上国家大力推广的西北、北方农村地区环保供暖“双替代” 等相关政策措施,预计将来一段时间农村、农业的煤炭消耗总量和消费比例将保持降低的总趋势。因此,煤炭消耗的排碳量可视为已经在2018年达到峰值,为1.56×108t。
在农村能源消耗中,电力消费从占比较低逐渐成长为中最重要能源类型。2001以后电力消费占比逐年递增,且增长速度较快,电力消费从最初的不足15%上升到2020年的41.0%,相应碳排量达到了1.39×108t,电力消费也成了最重要的碳排放来源,对农村地区能源消费影响深远[11]。其次,在国家大力推广的“煤改电”的政策背景下,电力的消费毋庸置疑还会继续增长,电力的消费排放量所能达到的峰值目前还不能确定。与电力情况一样,天然气、石油等化石能源消费的碳排放同样无法确定其峰值,其中,天然气是相对清洁的化石能源,也是在“煤改气”的政策中大力推广,对应排碳量也会有所上升,目前不能确定其排放量。因此,明显各类能源消费变化趋势不同,其排碳量变化也会有所变化,要估计综合碳排放量的总值峰值,不能从某一种具体的能源品种碳达峰来计算。因次,只有通过整体的碳排放综合全面调整,只有从内部优化能源消费结构的协调,才能更好让能源消费的综合排碳量达到峰值。
随着我国经济的迅速提升以及居民生活水平的不断提高,农村人均能源消费需求不断提高,根据2001~2020年农村人均能源消费水平的整体演变趋势,假定农村人均能源消费以4.5%的速度不断增长,经计算到达2030年农村人均消费能源将达到0.50 t(标准煤计算)。随着工业化、农业现代化和城镇化程度的提高,农业人口呈现下降的趋势,根据我国人口增长速度与城镇化速度,预计2030年农村生活将会消费各种能源2.23×108t(标准煤计算)左右。比2019年,能耗总需求年均上涨3.1%左右。
根据能源消费结构整体趋势及其现状,本文对重点年份(2025与2030年)的能源消耗进行目标设定,并根据国家政策导向以及相关研究,设定几类能耗方式结构情景(包括基准情景、政策情景以及优化情景)。在不影响生活的前提下,通过对各种能源消耗调控来计算排碳量的变化,进一步估计碳达峰的峰值以及对应时间。
基准情景为按照数据基本演变趋势,以及基本现状所模拟的能源消费的一种情况。在基准情景中,煤炭消耗所占比重每年降低幅度达到了1%,电能消耗所占比重每年降低幅度有0.5左右,其它化石能源以保持了年均0.5%~1%的增加幅度,天然气所占比重每年增加量在0.02%~0.1%之中。
政策情景是基于国家各种能源战略、政策的长远规划,如“煤改气”“煤改电”以及工业化、城镇化和农业现代化、乡村振兴等政策,来进一步规划能源消耗结构的能源消费情景。在一系列背景下,我国计划在2030年将清洁能源的消费比例提升到25%以上,这个指标对于2019年(14%)增长了11%,年平均增长幅度将近1.0%,而目前农村生活清洁能源所占比例年平均增长幅度为2.0%。所以,本次研究将电能消耗比例设置成35.0%~40.0%,年增长幅度保持在0.5%~1.0%之间,其它形式的能源消耗所占比例年增长幅度1.5%~2.0%左右,煤炭、天然气年平均增长幅度分别为:1.0%~1.5%、0.1%~0.2%,均表现出上升的趋势。
优化情景是在保证农村生活电能消费比重稳定的前提下,调整其它能源的消费比重结构,如降低煤炭、石油等能源消费比例,提高天然气与太阳能等能源消费比重。在此情境中,煤炭消耗年平均所占比重的降低幅度在1.0%~2%之间,而其它能源消耗年平均占比增长幅度为2.0%左右,天然气能源消费年度平均增加幅度在0.2%~0.3%。
本文从设定的情景模式出发,综合考虑多种因素,包括农村生活排碳量的计算结果与核算方法,最终模拟出本文所需要的农村生活排碳量变化情况图(图1)。
图1 各种情境下农村生活排碳量
表1 2030年农村居民生活能源消费结构情景
根据图1可知,在2018年之前碳排量一直是上升的趋势。在基准情景下,碳排量从2018~2030年一直呈上升趋势,在2030年不能达峰;政策情景中,碳排放量应该在2025年左右达峰;在优化情景下,碳达峰将会出现在2024年的节点。
经对比发现,在2026年前实现“碳达峰”,煤炭消耗占比更低,天然气消耗量较高,煤炭减少消费量是减排降碳的决定性因素,天然气提高消费占比是实现“双碳”的最佳选择。而电能作为二次能源,其消费量增长对“双碳”的影响不尽如人意,研究发现,当电能消费增加过快,排碳量会呈先上升势头,在2030年难以实现“双碳”任务,反之则能实现。其主要原因是在我国煤电在电力供给中所占比重仍然较高,也进一步说明电力供给的结构性改变对低碳影响较大。
可得出以下结论:较好实现“双碳”战略,要大力推动天然气等清洁能源的比重,降低煤炭、电能的比重;还要大力推广可再生能源,将可再生能源作为能源消费与引导的方向,否则,则会延长“双碳”时间。
举国要在2030年实现“双碳”的背景之下,农业、农村生产生活“双碳”任务也是势在必行,虽然电能、石化行业已经率先行动,国内也以城市、重工业基地为首,给农业、农村留了一定的调整空间和规划时间,但是农村也必然要达到“双碳”战略要求,推动农业、农村实现双碳势在必行。根据本文所设定的情景和所模拟的达峰结果,农业农村要实现“双碳”战略,要大力推动天然气等清洁能源的比重,降低煤炭、电能的比重;还要大力推广可再生能源,将可再生能源作为能源消费与引导的方向。为尽早实现高质量的“双碳”任务,本文从多角度入手提出以下对策与配套政策建议。
要规划农村能源,就压加强顶层设计,充分考虑农业农村所实际需要能源量。既要考虑工业化、城镇化实际需要,又要兼顾农业现代化的进程。因此,我国应该在中长期规划与农业长远规划中,进一步明确制定农村生活生产用能的规划,明确最终要达到的目标以及政策执行、监督手段。从上层建筑层面牢牢做好统筹规划,引导农村生活生产用能现代化,保证农业向现代化实现。
可再生能源、清洁能源对“双碳”战略有重要意义,在促进减排降碳方面有明显成效,在我国农村有巨大的潜力,也是我国农村地区将来重点突破的能源领域,因此需要强有力的技术支持。我国要结合农村地区所自然拥有的禀赋要素,根据生态可承载能力,统筹规划,创新能源利用技术,加快构建可再生生物能源、太阳能甚至风力发电等能源系统形式;推动沼气能源、秸秆气化能源、生物发酵等技术开发;同时,推广“煤改电”“煤改气”的进一步优化实施,实施新型供暖技术,创新基础设施建设,提高农村地区能源利用率。
除财政支持以外,还要加大信贷支持力度,扩宽农村能源变革融资渠道等方式支持农村能源变革。推动农村能源产业化,以产业带动能源变革,以生产带动消费,推动地方能源基础设施建设,带动当地能源消费升级。要进一步完善支持农村能源变革的金融模式,吸引民间的注资,给与民间资本以政策优惠,推动民间资本更好地建设农村能源基础设施。
在农村地区大力宣传节能环保知识,普及低能耗家电,倡导绿色出行、低碳环保的生产生活方式。加大农村高耗能工具的改造力度,如火烧锅炉的改造。进一步倡导低碳环保、节能、倡导利用低碳环保能源,引导农村居民的环保生活方式。基层政府要积极发挥自身宣传能力,推动绿色环保生活方式深入人心。