杨旭东:中国农村清洁能源体系及低碳发展路径

      2016年以来,我国出台并实施一系列清洁取暖政策、开展北方地区冬季清洁取暖试点工作,在提高农村地区清洁取暖率、减少重污染天气等方面取得显著成效。面对持续改善空气质量、实现碳达峰与碳中和的双重任务,分析我国农村清洁取暖工作进展及成效,并进一步探索农村低碳发展路径的意义重大。
 
      一、我国农村清洁取暖工作进展及成效

      我国清洁取暖工作推进成效显著,但仍存在技术路径不够优化、初投资或运行费用过高、地方政府财政补贴不堪重负等问题。为解决上述问题,清华大学建筑节能研究中心成功探索、构建了农村清洁取暖的“四一模式”,并在部分地区成功试点。
 
      1.“四一模式”:农村清洁取暖合理化模式的成功探索 

      “四一模式”也可称为“适宜模式”,该模式以清洁、节能、低碳、舒适为目标,以“百姓能承受、政府能承受、资源能承受”为约束,目前已在河南、山东等地成功应用,为我国北方地区清洁取暖工作整体推进提供了可复制性样板。

图1:我国北方农村清洁取暖“四一模式”示意图
 
      2.“靶向按需保温”:农村清洁取暖合理化模式的核心技术

      在突破与创新的引领下,“四一模式”的各支撑技术均具有低成本、高效率、好运行、易维护、好复制等特点,例如农村住宅“靶向按需保温”改造技术。该技术以“大用大保(温),小用小保,不用不保”为原则,根据实际需求,对墙面、门窗、屋顶等主要建筑围护结构进行保温优化改造,其实施成本较低、可行性高,且实施后节能效果明显。
 
      二、我国农村低碳发展路径

      为实现碳达峰与碳中和气候目标,在持续推进现有清洁取暖工作的基础上,应进一步探索农村低碳发展路径。在“煤改电”“煤改气”项目带动下,农村能源结构和用能方式逐渐转型,但实现农村低碳发展的关键在于能源结构由高碳向低碳的彻底转变,并以此为基础,探索以建筑节能和清洁能源相结合的低碳发展路径。

      1.建设分布式农村清洁能源体系

      相较于传统能源,生物质、光伏等清洁能源的使用可大幅降低污染物与温室气体排放,带来环境、气候与健康协同效益。未来,农村地区需建设分布式清洁能源体系及应用形态。

      具体来讲,生物质能不仅可满足农村炊事和取暖用能需求,还可输出零碳燃料,因此未来需建立生物质能收集、加工、储、用一体的分布式能源体系。此外,应尽快实现生物质能商品化,创建商品化供用网络,增强发展韧性和应用可持续性。农村光伏发电潜力较大,可同时满足农村建筑、交通、农机等用电需求,未来应以村镇为单位建立分布式电力发、储、用一体化系统,推动农村全面电气化。

      2.探索农村建筑低碳发展路径

      为探索我国农村建筑低碳发展路径,清华大学建筑节能研究中心设计了四种农村能源需求侧发展情景,即理想、保守、煤改气和维持现状情景(表1)。每种情景设定考虑了消除散煤、改造建筑结构、加大生物质与光伏能源占比三种措施及其阶段性目标。
表1. 农村能源需求侧发展的四种情景

 
      分析结果表明,2016年我国农村已实现建筑碳排放达峰,但实现净零排放仍任重道远。理想情景下,我国农村可于2040年实现建筑近零排放;保守情景下,2050年可实现建筑近零排放(图2);而煤改气和维持现状情景均无法实现建筑近零排放,到2060年建筑碳排放量仍为2亿吨左右,与碳中和愿景不符。

      因此,需从农村能源替代、建筑节能、清洁能源发展等方面发力,科学研究农村建筑低碳发展路径,助力我国实现碳中和愿景。

图2:四种情景下农村碳排放达峰趋势
 
      三、农村低碳发展未来展望

      面对气候变化与空气污染协同治理的新形势,我国不仅需解决农村地区取暖、去煤和治霾等现存问题,更需着眼未来,聚焦清洁能源和建筑节能,构建农村清洁能源体系,探索农村低碳发展路径,推动农村低碳发展,助力改善农村生态环境、提高农民生活水平以及实现国家碳中和愿景。