沼氣的減排效果和農(nóng)戶采納行為影響因素分析

朱立志 趙 魚

(中國農(nóng)業(yè)科學院農(nóng)業(yè)經(jīng)濟與發(fā)展研究所，北京100081)

沼氣的減排效果和農(nóng)戶采納行為影響因素分析

朱立志 趙 魚

(中國農(nóng)業(yè)科學院農(nóng)業(yè)經(jīng)濟與發(fā)展研究所，北京100081)

文章采用計量分析的方法，基于統(tǒng)計報表，對沼氣減排效果進行分析。結果表明:2000年至2009年農(nóng)村年平均沼氣消費相當于替代標準煤的煤炭消費602．20萬t，折算成煤炭，則相當于替代了843．423 8萬t的煤炭消費量。以2009年為例，按照10美元/t CO2來計算，中國農(nóng)村沼氣替代煤炭減排CO2帶來的收益為0．43億美元。據(jù)估計，到2015年，我國農(nóng)村戶用沼氣將達到233億m3左右，加上規(guī)?；B(yǎng)殖場、養(yǎng)殖小區(qū)年產(chǎn)沼氣6．7億m3，共計239．7億m3，相當于替代1 711．46萬t標準煤，核計收益1．71億美元。文章通過在我國沼氣典型省份湖南省的160戶農(nóng)戶調(diào)查問卷，建模分析包括農(nóng)戶基本情況、生產(chǎn)狀況、心理認知、經(jīng)濟狀況方面的20個變量對農(nóng)戶的沼氣采納行為的影響。結果表明，農(nóng)戶性別、年齡、是否參加協(xié)會、環(huán)境保護意識、是否有外來資金支持等因素對農(nóng)戶沼氣采納行為起到或正或負的影響。文章從減排的角度論證了進一步推進農(nóng)村沼氣建設的重要性，從農(nóng)戶行為影響因素的角度論證了推進農(nóng)村沼氣建設是一個復雜的系統(tǒng)工程，需要宣傳、培訓、服務、技術、協(xié)會、資金等方面的配套跟進。

沼氣;減排;預測;采納行為

大氣中溫室氣體的增加主要來源于人類活動，過去20年，全球排放到大氣中的CO2有75%是由化石燃料燃燒造成的，此間CO2的年均增加速率是0．4%。中國目前每年CO2的排放量已占全球總排放量的13%以上。農(nóng)村沼氣建設不僅改善了農(nóng)村生產(chǎn)生活條件，還起到了推進農(nóng)業(yè)農(nóng)村節(jié)能減排及保護生態(tài)環(huán)境等方面的重要作用?！笆晃濉币詠恚醒肜塾嬐度朕r(nóng)村沼氣建設資金達212億元。在中央投資帶動和各方面的共同努力下，農(nóng)村沼氣實現(xiàn)了跨越式發(fā)展，成為新時期最重要的民生工程之一和新農(nóng)村建設的一大亮點。本文對農(nóng)村沼氣建設的減排效果和農(nóng)戶采納行為的影響因素進行分析，以期為進一步推進農(nóng)村沼氣建設提供決策參考。

1 農(nóng)村沼氣的減排效果分析

我國是世界上少數(shù)幾個以煤為主要能源的國家，煤炭的消費量占能源消費總量的70%以上，其中工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)占絕大部分，生活消費主要在農(nóng)村地區(qū)，而煤在燃燒過程中通常會排放大量的CO2和其他有害氣體。

我國農(nóng)村沼氣消費具有節(jié)約煤炭能源和減排CO2的貢獻。沼氣技術利用日常生活、生產(chǎn)中的有機廢棄物進行厭氧發(fā)酵，所產(chǎn)氣體成分以甲烷為主，使用方便，清潔無污染，其發(fā)酵殘余物可用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，是優(yōu)質(zhì)的肥料和飼料，而且只要原料充足，條件適宜，就可以實現(xiàn)持續(xù)生產(chǎn)。利用沼氣高發(fā)熱率的特點，替代秸稈、薪柴和煤炭作為日常生活燃料，可以減少農(nóng)村CO2的排放量，凈化室內(nèi)外空氣，降低農(nóng)村居民患呼吸道疾病的發(fā)病率。

1．1 沼氣的煤炭替代效應

首先計算歷年農(nóng)村消費的沼氣能源量，即:以2000－2009年中國農(nóng)村戶用沼氣量數(shù)據(jù)為基礎，根據(jù)沼氣的折標煤系數(shù)(0．714 kgcoal-e/m3)、沼氣密度(1．22 kg/m3)，煤炭折標煤系數(shù)(0．714 kg/kg)依次換算成標煤當量、沼氣質(zhì)量、替代煤炭量(見表1)。

從表1中數(shù)據(jù)可以看出，近幾年來，標煤當量與替代煤量穩(wěn)步增加，2000年至2009年農(nóng)村年平均沼氣消費相當于替代了602．20萬t標準煤的煤炭消費，如果再折算成煤炭，則相當于替代了843．423 8萬t的煤炭消費量。

1．2 農(nóng)村沼氣的減排效應

煤炭在燃燒時候會產(chǎn)生大量的煙塵，包括一氧化碳、二氧化碳、二氧化硫等氣體以及五氧化二磷，也就是說，煤炭在燃燒時不僅產(chǎn)生有毒的氣體和塵埃，還產(chǎn)生大量的溫室氣體，對氣候變化造成了不利的影響。雖然沼氣燃燒也產(chǎn)生二氧化碳，但對大氣中的二氧化碳平衡來說是中性的(國際上通用說法)，因為沼氣燃燒產(chǎn)生的二氧化碳是近期內(nèi)植物通過光合作用從大氣中吸收的，再回到大氣中不會破壞大氣二氧化碳平衡。而化石能源燃燒釋放的二氧化碳則是很長時間以前植物通過光合作用從大氣中吸收的，然后又儲存在化石能源中，如果短期內(nèi)通過燃燒大量排放到大氣中必然破壞大氣二氧化碳平衡。

表1 農(nóng)村沼氣的煤炭替代情況Tab．1 Methane instead of coal in rural areas

由日本學者Yoichi Kaya提出的Kaya恒等式將CO2(或溫室氣體)排放量分解為與人類生產(chǎn)生活相關的四個要素，以解釋人類活動與溫室氣體排放的關系，如下式所示:

其中，GHG代表溫室氣體排放量，TOE為能源消費總量，GDP為國內(nèi)生產(chǎn)總值，POP代表總?cè)丝凇Ｒ虼?，等式右邊四項分別代表單位能源消費的溫室氣體排放量、能源強度、人均GDP以及人口。

單位能源消費的溫室氣體排放量(本文中主要指CO2排放量)又稱能源消費碳強度。在所有的終端能源消費類型中，化石能源的使用是造成溫室氣體排放的最主要原因，其次是生物質(zhì)能(但CO2的性質(zhì)不一樣，見上面的解釋)，而其他類型的新能源及可再生能源，包括太陽能、風能和水能的使用，碳排放量幾乎為零。

每種能源的碳排放系數(shù)不等，清潔能源在能源結構中所占的比例越高，單位能源消費帶來的溫室氣體排放量就越小。但是，當前全球能源消費結構以化石能源為主，中國的情況更甚，以化石能源中碳排放強度最高的煤炭為主。因此，為降低能源消費碳強度，中國未來必將面對改善能源生產(chǎn)和消費結構的選擇。除此之外，該變量還受到能源利用效率的影響。

王革華等人提出CO2排放量的計算方法如下:

沼氣燃燒的CO2排放量計算方法為:

CBG=BG×0．209(熱值，TJ/萬 m3)×15．3(碳排放系數(shù)，t/TJ)×44/12=11．725BG(1)

上述公式中，CBG為燃燒沼氣的CO2排放量，t;BG為沼氣的消耗量，萬m3。

煤炭燃燒的CO2排放量計算方法為:

CC=0．020 9(熱值，TJ/t)×24．26(碳排放系數(shù)，t/TJ)×80%(碳氧化率)×44/12×C=1．487C (2)

上述公式中，CC為民用煤的CO2排放量，t;C為煤碳的消耗量，t。

據(jù)此計算中國農(nóng)村沼氣消費帶來的減排效應，即沼氣替代的煤炭的燃燒排放量與沼氣燃燒排放量之差(見表2)。根據(jù)CDM，按照10美元/tCO2來計算，2009年沼氣替代煤炭減排CO2帶來的收益為0．43億美元。

表2 農(nóng)村沼氣消費減排情況Tab．2 Emissions of methane consumption in rural areas

2008年，我國居民生活能源中的煤炭消費量為6 684．45萬t標準煤，其中農(nóng)村居民生活煤炭消費量為4 931．46萬t標準煤，占74%(中國能源統(tǒng)計年鑒2009)。而且農(nóng)村居民煤炭利用方式簡陋，造成的溫室氣體排放以及其他污染不容忽視。如果通過發(fā)展沼氣替代30%的農(nóng)村居民煤炭消費，即替代1 479．44萬t標準煤的煤炭消費，相當于減少了4 438．31萬t二氧化碳的排放，同時還避免了煤炭在燃燒時產(chǎn)生的有毒氣體和塵埃的污染。

1．3 未來農(nóng)村沼氣需求及其CO2減排效應預測

據(jù)農(nóng)業(yè)部“農(nóng)業(yè)生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2007－2015年)”推算，到2015年，我國農(nóng)村戶用沼氣將達到233億m3左右，加上規(guī)模化養(yǎng)殖場、養(yǎng)殖小區(qū)年產(chǎn)沼氣6．7億m3，共計239．7 億m3，相當于替代1 711．46 萬t標準煤，核計減排CO2帶來的收益為1．71億美元。根據(jù)中國農(nóng)村能源需求預測的加強方案中各種能源的消費情況，對農(nóng)村沼氣消費、替代煤炭量和減少CO2排放量預測如表3。

表3 農(nóng)村沼氣消費減排預測Tab．3 Forecast of emissions of methane consumption in rural areas

從發(fā)展?jié)摿砜?，?jù)農(nóng)業(yè)部“農(nóng)業(yè)生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2007－2015年)”預計，到2015年我國適宜發(fā)展沼氣農(nóng)戶為1．30億戶，沼氣產(chǎn)量可達到502億m3，加上規(guī)?；B(yǎng)殖場、養(yǎng)殖小區(qū)年產(chǎn)沼氣1 950億m3，共計2 452億m3，相當于替代1．8億t標準煤，核計減排CO2帶來的收益為7．71億美元。

2 農(nóng)戶采納行為的影響因素分析

2．1 模型選擇

農(nóng)戶行為主要以現(xiàn)在“是否采納”上，是0－1二分類變量。Logit模型可用來估計分類因變量和一系列連續(xù)自變量或分類自變量之間的非線性關系。

Logit模型形式為:

其中，pi為第i個養(yǎng)殖戶采納沼氣技術的概率，它是由k個解釋變量xi構成的對數(shù)線性模型。在模型中，采納概率pi與未采納概率(1－pi)之比被定義為技術采納發(fā)生比(odds)，其對數(shù)化形式ln(odds)稱為技術采納的對數(shù)發(fā)生比。

農(nóng)戶是否采用沼氣技術的Logit模型具體表達式如下:

XAi、XBi、XCi、XDi分別代表影響農(nóng)戶采納沼氣技術的幾大類影響因素，變量定義參見表1。

2．2 數(shù)據(jù)來源與模型運算

模型的數(shù)據(jù)來源于作者負責的科研團隊2009年在我國沼氣典型省份湖南省的160戶農(nóng)戶調(diào)查問卷。由于篇幅所限，對農(nóng)戶調(diào)查數(shù)據(jù)的自變量描述性統(tǒng)計省略，給出農(nóng)戶沼氣采納模型的運行結論見表4，(僅給出通過檢驗變量描述)。

運行后的模型形式為:

Logit(odds)=22．182 －2．279XA1－0．517XA2+0．530 XB2+1．123XB7+0．518XC2－1．139XD2

模型統(tǒng)計上顯著，預測總正確率為83．89%，表明模型預測采納和未采納的總準確率為83．89%。

通過模型統(tǒng)計表明:

表4 變量選擇及編碼Tab．4 Variable selection and coding

表5 模型運行結論Tab．5 Result of model

(1)戶主性別與采納決策呈負相關關系，說明婦女更有可能采納沼氣技術，沼氣作為替代性生活能源能為她們提供方便、清潔的炊事方式。因此，農(nóng)村沼氣的推廣應注重對婦女的宣傳和培訓。

(2)年齡因素與采用決策呈負向相關關系，即戶主年齡越大，采用沼氣的可能性越低。這是因為年齡越大，更加習慣于傳統(tǒng)能源。因此，農(nóng)村沼氣建設一定要做到服務到家，讓農(nóng)戶真正體驗到方便。

(3)是否養(yǎng)殖因素與采納決策呈正向相關關系。因此，隨著農(nóng)村非養(yǎng)殖戶的增加，要想進一步推進沼氣建設，必須注重非糞便型沼氣技術的推廣。

(4)是否參加協(xié)會與采納決策有正相關關系。因此，鼓勵農(nóng)戶積極參加各種協(xié)會，將會為沼氣的推廣創(chuàng)造良好的環(huán)境。

(5)環(huán)境保護意識的程度與采納決策呈正相關關系。因此，一定要大力加強農(nóng)村的環(huán)保宣傳。

(6)是否有外來資金支持與采納決策呈負相關關系。原因是農(nóng)戶的外來資金一般用于擴大生產(chǎn)、改善生活，而不是用來建造沼氣設施，農(nóng)戶反而因償債壓力降低了對沼氣采納的可能性。因此，政府要加大沼氣專項扶持資金的額度。

3 結論

過去20年，全球排放到大氣中的CO2有75%是由化石燃料燃燒造成的，此間CO2的年均增加速率是0．4%。中國目前每年CO2的排放量已占全球總排放量的13%以上。那么，為了緩解溫室氣體的排放，保護環(huán)境而使用沼氣替化石能源對環(huán)境保護的好處到底有多大。文章采用計量分析的方法，基于統(tǒng)計報表，對沼氣減排效果進行了分析。2000年至2009年農(nóng)村年平均沼氣消費相當于替代標準煤的煤炭消費602．20萬t，折算成煤炭，則相當于替代了843．423 8萬t的煤炭消費量。以2009年為例，按照10美元/t CO2來計算，中國農(nóng)村沼氣替代煤炭減排CO2帶來的收益為0．43億美元。據(jù)估計，到2015年，我國農(nóng)村戶用沼氣將達到233億m3左右，加上規(guī)模化養(yǎng)殖場、養(yǎng)殖小區(qū)年產(chǎn)沼氣6．7億m3，共計239．7億m3，相當于替代1 711．46萬t標準煤，核計收益1．71億美元。沼氣代替化石能源，尤其是煤炭帶來的減排效果顯著，并且根據(jù)CDM機制還能帶來不低的經(jīng)濟效益。

既然農(nóng)村沼氣的使用如此的重要，那么農(nóng)民是否接受使用沼氣又受哪些因素的影響。因此，文章通過在我國沼氣典型省份湖南省的160戶農(nóng)戶調(diào)查問卷，建模分析包括農(nóng)戶基本情況、生產(chǎn)狀況、心理認知、經(jīng)濟狀況方面的20個變量對農(nóng)戶的沼氣采納行為的影響。結果表明，農(nóng)戶性別、年齡、是否參加協(xié)會、環(huán)境保護意識、是否有外來資金支持等因素對農(nóng)戶沼氣采納行為起到或正或負的影響。

文章從減排的角度論證了進一步推進農(nóng)村沼氣建設的重要性，從農(nóng)戶行為影響因素的角度論證了推進農(nóng)村沼氣建設是一個復雜的系統(tǒng)工程，需要宣傳、培訓、服務、技術、協(xié)會、資金等方面的配套跟進。

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Analysis of Methane Emission Reduction Effect and Factors on Farmers’Adoption Behavior

ZHU Li-zhiZHAO Yu
(Institute of Agricultural Economics and Development，Chinese Academy of Agricultural Sciences，Beijing 100081，China)

Using quantitative analysis method，based on statistical reports，the paper analyzes effects of methane emissions．The results showed that:from 2000 to 2009，the average methane consumption in rural areas was equivalent to 6．022 million t of standard coal consumption，and was equivalent to 8．434 238 million t of coal consumption．In 2009，by$10/t CO2terms，the profit of China’s rural CO2emissions made by methane substituting coal in the rural areas was$43 million．It is estimated that by 2015，China’s rural household methane will reach 23．3 billion m3，plus large-scale farms’and farming communities’methane production of 670 million m3，a total of 23．97 billion m3，equivalent to 17 114 600 t standard coal，with the revenue of$171 million．Using survey of 160 households in Hunan which is a typical methane province in China，the paper builds the model to analyze the effects the 20 variables(including the basic situation of households，production status，cognitive，economic status，etc．)to farmers’adoption behavior of methane．The results show that farmers’sex，age，participation in associations，environmental awareness，and external financial support for farmers，play either positive or negative impacts on farmers’adoption behavior．From the perspective of reduction，the importance of further rural methane construction is demonstrated in the paper．From the perspective of factors of farmers’behavior，it is demonstrated that to promote methane development in rural areas is a complex system involving publicity，training，service，technology，associations，and funds，etc．

methane;reduction;forecast;adoption behavior

F062．1

A

1002－2104(2012)04－0035－05

10．3969/j．issn．1002－2104．2012．04．007

2011－12－08

朱立志，研究員，博導，主要研究方向為資源與環(huán)境經(jīng)濟。

國家自然科學基金項目(編號:71173221);農(nóng)業(yè)部農(nóng)村能源綜合建設項目(2011);中央級公益性科研院所基本科研業(yè)務費專項。

(編輯:張 英)