研究与探讨Research and Approach
唐伟、李俊峰2
(1.国网能源研究院有限公司，北京1002209; 2.国家电网有限公司，北京100031)
摘要：新形势下，农村能源不仅在推进乡村振兴、促进农业农村现代化进程中扮演了重要角，也在“碳中和”愿景落实中承担着重任。目前农村能源消费存在基础设施相对
薄弱、能源利用较为粗放、清洁能源占比低等问题。本文首先梳理农村能源消费现状、能
源发展面临的内外部形势，分析农村生产生活各领域替代化石能源的潜力点，从多维度 趋势性估算农村碳汇和碳排放，为研判农村能源“碳中和”能力奠定基础。最后提出，农
村能源转型发展是推进农村地区“碳中和”的重要手段，并针对农村能源利用发展提出了
建议。
关键词：农村能源消费；碳中和；能力分析；转型；升级
中图分类号：T K01文献标识码：A文章编号：丨003-2355-(2021)05-0060-06
D o i:10.3969/j.issn.1003-2355.2021.05.009
Abstract:Under the new situation, rural energy not only plays an important role in promoting rural revitalization and agricultural and rural modernization, but also takes on responsibilities in the implementation of the carbon neutrality vision. At present, there are some problems in rural energy consumption, such as relatively weak infrastructure, extensive energy utilization and low proportion of clean energy. By combing the current situation of rural energy consumption and the internal and external situation of energy development, this paper analyzes the potential of replacing fossil energy in various fields of rural production and life, and estimates rural carbon sequestration and carbon emissions from multiple dimensions, so as to lay the foundation forjudging the carbon neutralization capacity of rural energy.
Finally, the paper puts forward that the rural energy transformation development is an important measure to promote carbon neutrality in rural areas, and puts forward relevant suggestions for the development of rural energy utilization.
Key words:Rural Energy Consumption; Carbon Neutralization; Capacity Analysis; Transformation; U
pgrading
收稿日期：202卜02-25
作者简介：唐伟（1977-)，女，主要研究方向为电能替代、节能节电、电力供需、需求响应等。
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《中国能源》（月刊）
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引言
中国已提出二氧化碳排放力争于2030年前 达到峰值，努力争取2060年前实现“碳中和”的 目标。迈向“碳中和”过程中，能源减碳将发挥 巨大作用。农村能源是我国能源体系的重要组成 部分。农村能源消费存在清洁能源占比低、利用 效率低等问题，在国家实施乡村振兴战略、“碳 中和”等目标背景下，农村能源亟待优化转型。
一、我国农村能源消费现状
2018年，我国农村能源消费量约为5.61亿 tee，比2010年提高65.3%。其中农村生活用能 3.16亿t e e，农村生产用能2.45亿tee。由于农 村地区用能包括商品和非商品能源，统计全部能源消费尤其是非商品能源消费难度较大，各 类统计口径和方式存在一定偏差，但能源消费 结构占比趋势基本一致，可参见图1。
■煤炭■电力■石油■薪柴■秸秆■其他能源 图12018年我国农村能源消费分能源品种占比
农村能源消费以低品位能源为主，非商品能 源占比较大，清洁能源占比小。煤炭消费占据主 要地位，民用生活散煤消费的核心区域依然是广 大农村地区。2018年，生活能源消费中煤炭占 比32.3%；非商品能源消费量为1.11亿tee，占农村生活能源消费总量的35.1%。非商品能源 中，薪柴、秸杆、太阳能.沼气分别占45.7%、36.9%、10.2%和7.2%。农村生产能源消费中煤炭占比42.8%；非商品能源费量为0.24亿 tee，占农村生产能源消费总量的9.7%，非商 品能源中薪柴占63.7%，秸秆占36.3%。用能 结构中电力、天然气等高效清洁能源比重偏低，而煤炭、薪柴、秸杆等比重较大。薪柴秸秆等大部分是直接燃烧，利用效率低，产生大 量烟尘。据《第三次全国农业普查数据公报》数 据显示，我国仍有45%的农村家庭以煤炭，薪 柴、秸秆等作为主要的炊事燃料。一些家庭还在使用老式土灶（使用能源多为柴薪、秸秆和煤炭），这种土灶不仅能源利用效率低，而且排放 大量的粉尘和二氧化碳，造成室内严重污染。
五方通话系统
可再生能源生产形势较好。一方面，农村 具有丰富的水能、风能、太阳能和生物质能等自然资源，另一方面农村拥有广大的土地空间资源，可再生能源开发利用具备天然优势。近 年来，农村的沼气、太阳能、小风电、小微水 电发展形势较好。2018年农村沼气工程年产气量约27.55亿m3，秸秆固化成型年产量686.6 万t；秸秆炭化年产量27.25万t，太阳能集热面积8805.43万m2，小型光伏发电装机容量37.37万kW，小型风力发电装机容量达到3.43 万kW，小微型水力发电装机容量5.25万kW。
生物质能源利用未来可期。近年来，生物质 发电、成型产业等技术有了较大进步。2019年 初，我国投运的农林废弃物发电项目已达321个，总装机容量806万kW，年发电量394.7亿kWh。2018年，国家发展和改革委员会联合国家能源局 和农业部发布了《关于开展秸秆气化清洁能源利 用工程建设的指导意见》，提出促进农作物秸杆对农村散煤的有效替代，为农村医院、学校等公 共机构提供清洁取暖燃气。2019年，国家发展和改革委员会等十部委联合发布了《关于促进生 物天然气产业化发展的指导意见》，明确提出到 2030年，我国生物天然气年产量超过200亿m3。伴随生物质利用技术不断取得创新突破，生物 质利用的广度深度不断在拓展。每年可作为能
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源利用的生物质资源约7亿tee，未来利用潜力巨大m。
能源基础设施普遍落后。农业能源生产投入 产出低，回报率低。目前农村能源的发展技术及资金投入普遍不足，能源基础设施薄弱。根 据《第三次全国农业普查主要数据公报》显示：2016年末，全国99.7%的村通电，11.9%的村 通天然气。除了电以外，其他能源基础设施在农村未能全面普及。据不完全统计，2016年全 国约30%的县级行政单位没有接通天然气管道，农村村庄接通天然气的比例不到12%。目前农 户通电率基本达到了 100%，但农村配电网较城 市电网相对薄弱。整体上，农村能源基础设施地 区发展不均衡问题较为突出，中、西部地区的发展相对滞后，而东部地区的发展则相对较好。
二.农村用能趋势分析
(一）内外部发展形势分析
脱贫攻坚战与乡村振兴战略需要农村能源支撑。打赢脱贫攻坚战，对全面建成小康社会、实现第一个百年奋斗目标具有决定性意义。实 施乡村振兴战略，是党的十九大作出的重大决策部署，是全面建设社会主义现代化国家的重大历史任务。当前，脱贫攻坚已经取得决定性成就，乡村振兴实现良好开局。党的十九届五中全会规划了 “十四五”时期经济社会发展的宏伟蓝图和2035年远景目标，强调要优先发展农 业农村、全面推进乡村振兴，实现巩固拓展脱贫攻坚成果同全面推进乡村振兴战略有效衔接，提出“推动农村一二三产业融合发展”。农村能 源是满足农村生活、发展现代化农业生产、改 善农
村环境的重要保障，将在乡村振兴战略中做出全面贡献，全面支撑农村经济发展。2021 年，中央一号文件《关于全面推进乡村振兴加快 农业农村现代化的意见》中提出，要实施乡村清 洁能源建设工程，发展农村生物质能源。
国家提出“碳中和”目标，要求农村能源转 型升级。加快构建农村清洁能源体系，实现农 村生态宜居、农业生产绿发展，加速智慧用 能建设，是减少碳排放、实现“碳中和”目标的 重要抓手。农村能源结构升级优化实现绿低碳发展是未来的目标和方向。
国际贸易争端间接促进第一产业发展，需要 农村能源提供保障。国际贸易争端具有长期性，保障粮食安全、农产品产量尤为重要。目前国内 外风险挑战明显上升、经济下行压力增大，加之 全球新冠疫情影响，稳住农业基本盘、发挥“三 农”压舱石作用至关重要，亟需依托坚强的农村 能源体系加快现代化农业发展。在“国内大循 环，国内国际双循环”的新发展格局下，农业发 展也将迎来重大机遇。推进农村能源高质量发展，可为现代化农业提供保障支撑。
随着新型城镇化建设和乡村振兴战略加快推进，城乡居民对高品质用能的需求进一步扩大，清洁化、个性化、舒适化、智能化等用能需求日益突出，进一步驱动农村地区能源消费方式升级。
(二）化石能源替代及潜力分析
1.电能替代化石能源空间分析
农业生产领域我国是农业大国，农机数 量持续增长。传统农机基本由柴油、内燃气驱 动。2020年中央1号文件《关于抓好“三农”领 域重点工作确保如期实现全面小康的意见》将 “农田宜机化改造”首次写人其中。农耕机具的 电动化对环境保护、减少能源消耗均具有积极的作用。农机部门开始尝试重点推广电动设施农业机械、电动打捆机、电动拖拉机。经统计，我国2020年农业机械总动力约为15亿kW，替代潜力主要集中在山东、河南、黑龙江、湖 北、四川、河北等粮食生产基地较多的省份。
农产品电烘干是利用电能替代薪柴、散煤 等，通过烘干将农产品中水分降低到一定程度，
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延长保质期，获得干制农产品的过程。电烘干 的目的是提升农产品储藏性和运输性，常见技 术包括远红外干燥技术、空气源热泵干燥技术以及微波干燥技术，可用于烘干粮食、蔬果、菌类、木材、药材等。
数字农业技术背景下，温室供暖替代空间加大。《数字乡村发展战略纲要》提出，要推进 农业数字化转型，促进新一代信息技术与种植业、畜牧业等全面深度融合应用。传统燃煤锅 炉供暖不能灵敏控制热量，只能粗放供热，在 室内外温差影响下大面积散失造成浪费，热量 利用率很低。温室电供暖则相反，在高端种植、养殖方面应用较好，替代前景较好。
交通领域电动汽车清洁环保，无污染物 排放。以年行驶里程2万k m计算，电动汽车相 比燃油车减少一氧化碳排放20 k g，减少氮氧化 合物排放丨.2 k g，减少颗粒物排放0.09 kg。电动汽车的能效利用效率高，目前电动汽车百公 里电耗已普遍达到14〜15 kWh，相比燃油车百公里能耗65〜70 kWh，仅为后者的21%〜23%。伴随新能源汽车下乡活动的开展，电动汽车的 替代潜力加大。
居民生活领域居民生活用能领域包括照明、家用电器、厨房用品、卫浴用品、采暖、制冷等。炊具有电炊具、燃气炊具和燃煤、烧 薪柴的大灶。电厨炊技术相对传统厨炊技术具有节能低碳、安全卫生、精准控制、节省人力 等优点。家用电厨炊技术包括家用电饭煲、微 波炉、电磁炉、电热水壶等。液化气由于其在价格和生活中的优越性、便利性，得到了农民的青睐。随着农村居民生活水平提升，气和电 在厨炊中的应用范围越来越广泛。农村地区正 在根据资源禀赋、电网配套条件等，因地制宜 推进以“煤改电”“煤改气”为主的清洁取暖工程，替代农村居民取暖年散煤消耗。其中燃气 壁挂炉、蓄热式电暖器或空气源热泵取暖替代燃煤取暖的潜力较大。
2.其他能源替代分析
生物质、光伏、太阳能、风能等资源替代化 石能源的潜力还可以进一步扩增。秸秆、畜禽 粪便等生物质可生产生物天然气、生物液体燃料、燃烧发电等。如果把目前尚未有效利用农
业废弃物用来发展生物天然气，可替代炊事用煤。规模化沼气工程可为周边农户供气，还可以 满足养
殖场内部的用能、用热、发电等清洁用
能需求。大型沼气工程所产沼气用于发电上网
或提纯后并人天然气管网、车用燃气、工商企
业用气，可替代化石能源，实现高值高效利用。
(三）“碳中和”能力分析
1.碳汇能力
大气中C02浓度是碳排放与生态系统吸收
平衡的结果。各类生态系统中的植被通过光合
作用，吸收c o2，将碳固定在体内。整个生态
系统的固碳能力对“碳中和”贡献巨大。森林是 陆地上最大的碳储库，我国森林生态系统是固
碳主体，贡献了约80%的固碳量，农田和灌丛
生态系统贡献了约20%固碳量。一亩树林1天 可吸收C02 67 kg。中国科学院大气物理研究所
研究发现，2010年至2016年我国陆地生态系
统年均吸收碳约11.1亿t，吸收了同时期人为
碳排放的45%。森林、耕地这些碳汇资源基本
都在农村地区。国家林草局专家表示，我国平
均每年增加的森林碳储量都在2亿t以上，折合 碳汇7〜8亿t。根据耕地面积、林业用电、草原 面积以及各类碳汇因子等参数粗略估算，农村 地区吸收二氧化碳的能力约5亿t。
农村生物质资源丰富，生物质能源具有全
生命周期零碳排放的优势，即其燃烧或转化产
生的c o2与其在生长过程中吸收的c o2相当[2]。在生物质原料资源中，秸秆、禽畜粪便、农村 剩余物等资源占有重要地位[31。2018年全国农
神奇蚯蚓养殖技术作物秸轩可收集量约8.3亿t，除传统的秸秆还
田和饲养牲畜外（作为肥料、饲料、食用菌基料
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以及造纸等用途），秸杆还可通过制备沼气和发电等途径能源化利用。由于统计口径及方式不同，生物质资源量的估计存在较大差异，从能 源规模化利用角度考虑，以下对于沼气和发电的相关测算仅为单一维度的假设情景。
从沼气方面来说，秸秆和畜禽粪是沼气的主要来源。2019年的相关统计显示，我国一年 的畜禽粪污总量近40亿t，秸杆总量9〜10亿t，假设全部用于沼气生产，那么沼气年产量将可达到约5000亿m3。若沼气全部用于替代天然气，则减排潜力约为6亿t。如果将沼气自带的 <：02及燃烧后产生的(：02全部捕集和封存，则 其C02总减排潜力约为9.8亿t/a141。
从发电方面来说，我国农林废弃物大规模处置的主要方式是进行生物质燃烧发电。基于 农林废弃物燃烧发电的B E C C S技术（指将生物质燃烧或转化过程中产生的c o2进行捕集和封存，实现捕集的C O：与大气的长期隔离，进 而实现C02负排放）正在渗透应用。B E C C S技 术可实现1.55〜1.58 kg/kW h的负碳排放。根 据文献[4]测算，我国每年将农林废弃类生物质用于燃烧发电替代煤炭消耗的潜力大约在4〜5亿tce，折合减排(：〇：约10〜13亿t w。
2.碳排放
能源碳排放的测算一般是根据能源消费量乘以对应能源品种的<：02排放系数。由于排放 系数受多种因素影响，一般来说，采取估算平均排放系数的测算方法。
隔音房制作表丨主要能源品种CO：排放系数估值
单位：tC02/tce 煤炭石油天然气核电水电秸秆薪柴
2.64 2.08 1.6300 2.91 2.52
备注：秸秆、薪柴属于全生命周期内“零碳”排放，需要结 合碳汇算法决定是否需要计人该部分的碳排放。本次测算计人 该部分碳排放。
根据农村能源消费现状，初步估算CO：年排放约10亿t。
3.“碳中和”趋势分析
从全国层面看，全行业温室气体排放在“十五五”期间达峰，峰值不超过140亿t二氧 化碳当量，2060年实现净零排放。二氧化碳排放2060年降至约17亿t，非二氧化碳温室气体 后期深度减排难度较大，2060年仍有约10亿t 二氧化碳当量。2060年农林业和土地利用碳汇约14亿t二氧化碳当量，通过C C U S技术碳埋 存量约13亿t二氧化碳当量。
与全国整体碳中和趋势相比，农村碳中和优势较多，蕴含巨大的中和潜力，从多维度分别分析比较如表2所示。
表2农村碳中和能力优势评价一览表
分类优势中和能力优势评价资源禀赋木薯去皮机
实验室制硝酸
丰富的太阳能、风能、生
物质能等资源
★★★★★★★能源生产
农村能源生产包含生物质
能（治气等）、太阳能光伏
发电、小型风电、小微型水
力发电等，碳排放低
能源消费
倡导绿生产生活方式，
替代化石能源的潜力不断扩
增。伴随城镇化率提升，农
村能源互联网建设等，消费
结构持续优化，终端电气化
水平不断提升，逐步缩小与
全国平均水平的差距
碳汇
农林碳汇潜力巨大，加之
退耕还林.秸秆还田等工
程，农村的碳汇能力进一步
增强
★★★★★★★
政策支撑
中央对“三农”工作进行
了部署，涉及脱贫攻坚与乡
村振兴有效衔接、加快构建
农村清洁能源体系、推进乡
村电气化等，助力农业提质
增效，农民增产增收
★★★★★★★
技术应用
可再生能源、综合能源等
能源利用技术成熟度不断提
高，节能技术、替代化石能
源技术、脱碳技术不断普及
固碳技术标准相对较少
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>白光干涉
