華北地區(qū)農(nóng)宅清潔供暖激勵(lì)政策比對(duì)分析

張華玲 牛高攀

（重慶大學(xué)土木工程學(xué)院 重慶 400044）

0 引言

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，農(nóng)村地區(qū)生活質(zhì)量也在不斷地提升，近年來(lái)，農(nóng)村住宅的建筑能耗也在迅速增加，據(jù)統(tǒng)計(jì)，截至2016年，我國(guó)農(nóng)村住宅的商品能耗已達(dá)2.08 億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，占建筑總能耗的25%，其中北方農(nóng)宅供暖能耗總量已達(dá)1.05億噸標(biāo)準(zhǔn)煤[1]。在農(nóng)村地區(qū)，因位置偏僻、條件相對(duì)落后、居住分散等原因，使得集中供暖難以實(shí)現(xiàn)，分散供暖極為普遍，主要形式為散煤燃燒，煤炭所提供的能量占供暖能耗的74%[2]，而且農(nóng)村地區(qū)技術(shù)有限，煤炭不能充分燃燒，其燃燒產(chǎn)物中含大量的有害化合物和煙塵，嚴(yán)重污染環(huán)境，導(dǎo)致供暖季天氣惡化、霧霾天氣頻現(xiàn)，危害人體健康[3]。

為切實(shí)解決這一環(huán)境問(wèn)題，提高北方農(nóng)村地區(qū)的清潔供暖比例，中央號(hào)召“堅(jiān)決打好藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)”，并出臺(tái)“北方地區(qū)冬季清潔供暖規(guī)劃（2017-2021年）”，對(duì)“2+26”個(gè)重點(diǎn)城市作出了清潔供暖規(guī)劃。政策一經(jīng)推出，各地政府積極響應(yīng)，環(huán)境問(wèn)題得以緩解，但是同時(shí)也暴露出了供暖費(fèi)用高、效果差等問(wèn)題。

政策實(shí)施之后，部分學(xué)者對(duì)北方農(nóng)村地區(qū)的清潔供暖狀況進(jìn)行了研究探討。尹波等[5]分析了不同清潔供暖技術(shù)的特點(diǎn)，并對(duì)耦合太陽(yáng)能的多種清潔供暖技術(shù)進(jìn)行了經(jīng)濟(jì)性分析，發(fā)現(xiàn)不同供暖技術(shù)經(jīng)濟(jì)性各異；于克成等[6]對(duì)北方農(nóng)村3 棟不同特點(diǎn)的住宅進(jìn)行了能耗測(cè)試和對(duì)比分析，發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)農(nóng)宅具有很大的節(jié)能潛力，對(duì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫可以有效降低單位面積能耗；王惠等[7]對(duì)不同清潔供暖技術(shù)在華北地區(qū)農(nóng)村的適用性進(jìn)行了研究，認(rèn)為空氣源熱泵供暖是華北農(nóng)村地區(qū)最適用的清潔供暖技術(shù)。

為更好地了解華北地區(qū)農(nóng)村清潔供暖改造后的使用情況，首先對(duì)華北地區(qū)的部分農(nóng)村進(jìn)行了實(shí)地調(diào)研，然后基于調(diào)研數(shù)據(jù)，計(jì)算分析了不同地區(qū)的清潔供暖的經(jīng)濟(jì)性，為以后進(jìn)一步降低農(nóng)戶清潔供暖費(fèi)用，更好地推進(jìn)該地區(qū)的清潔供暖提供參考與建議。

1 現(xiàn)狀調(diào)研

1.1 調(diào)研概況

2019年11月對(duì)寒冷地區(qū)北京市、河北省保定市及河南省焦作市郊農(nóng)村“煤改電”住宅供暖現(xiàn)狀展開(kāi)實(shí)地調(diào)研，共調(diào)研了189 戶，調(diào)研內(nèi)容如下。

1.2 調(diào)研數(shù)據(jù)分析

分析整理調(diào)研數(shù)據(jù)，表1 為不同地區(qū)清潔供暖補(bǔ)貼政策，可見(jiàn)不同城市由于經(jīng)濟(jì)狀況與能源供給情況不同，設(shè)備補(bǔ)貼與能源優(yōu)惠方式與力度也不同。表1 所示為不同地區(qū)農(nóng)村居民的用能特點(diǎn)。

表1 不同地區(qū)清潔供暖補(bǔ)貼政策Table 1 Clean heating subsidy policies in different regions

表2 不同地區(qū)農(nóng)村居民的用能特點(diǎn)Table 2 Characteristics of energy use of rural residents in different regions

調(diào)研發(fā)現(xiàn)，各個(gè)地區(qū)農(nóng)戶對(duì)清潔供暖改造后的供暖費(fèi)都表現(xiàn)出擔(dān)憂，特別是保定市與焦作市經(jīng)濟(jì)水平相對(duì)北京市更低，供暖能源費(fèi)的補(bǔ)貼優(yōu)惠期只有2年或3年，圖1～3 分別為北京市、保定市、焦作市所屬地區(qū)典型農(nóng)戶清潔供暖改造前后調(diào)研獲得的大致運(yùn)行費(fèi)用對(duì)比。

圖1 北京市農(nóng)村典型農(nóng)戶清潔供暖改造前后運(yùn)行費(fèi)用對(duì)比Fig.1 Comparison of operating costs of typical rural households before and after clean energy transformation in Beijing

圖2 保定市農(nóng)村典型農(nóng)戶清潔供暖改造前后運(yùn)行費(fèi)用對(duì)比Fig.2 Comparison of operating costs of typical rural households before and after clean energy transformation in Baoding

圖3 焦作市農(nóng)村典型農(nóng)戶清潔供暖改造前后運(yùn)行費(fèi)用對(duì)比Fig.3 Comparison of operating costs of typical rural households before and after clean energy transformation in Jiaozuo

對(duì)比改造前后農(nóng)宅的供暖費(fèi)用，運(yùn)行費(fèi)用增加率最低的是北京地區(qū)，改造前供暖季運(yùn)行費(fèi)在4200～8000 元不等，改造后運(yùn)行費(fèi)用為原來(lái)的0.8～1.6 倍，其次是保定地區(qū)，改造前供暖季運(yùn)行費(fèi)在2000～4000 元范圍，改造后補(bǔ)貼期內(nèi)的運(yùn)行費(fèi)為原來(lái)的1～2.2 倍，焦作地區(qū)改造前供暖季運(yùn)行費(fèi)在300～1600 元之間，改造后補(bǔ)貼期內(nèi)的運(yùn)行費(fèi)為原來(lái)的1～5 倍。可以直觀地看到，保定、焦作地區(qū)雖然對(duì)電價(jià)或者氣價(jià)有不同程度的補(bǔ)貼，但大部分農(nóng)戶改造后供暖費(fèi)用仍顯著增加，關(guān)鍵這個(gè)費(fèi)用還在優(yōu)惠補(bǔ)貼年限內(nèi)?？梢灶A(yù)見(jiàn)，優(yōu)惠期結(jié)束后農(nóng)戶“返煤”風(fēng)險(xiǎn)極高。

2 不同地區(qū)清潔供暖激勵(lì)政策比對(duì)

為分析并對(duì)比不同地區(qū)實(shí)施清潔供暖激勵(lì)政策對(duì)農(nóng)戶的影響，基于調(diào)研數(shù)據(jù)與同一基準(zhǔn)建筑，定量計(jì)算不同地區(qū)農(nóng)村清潔供暖的初投資和運(yùn)行費(fèi)用。

2.1 典型建筑及熱負(fù)荷計(jì)算

基準(zhǔn)建筑概況如圖4 所示，面積為100m2的單層平房，一室兩廳，外墻為37 墻，內(nèi)墻為24 墻，層高3.5m，坐北朝南。

圖4 房屋平面圖Fig.4 Floor plan

根據(jù)調(diào)研信息給出圍護(hù)結(jié)構(gòu)的基本參數(shù)，外墻：頁(yè)巖多孔磚，K=1.19W/(m2·℃)；內(nèi)墻：粘土磚墻，K=2.439W/(m2·℃)；外窗：鋁合金中空玻璃，尺寸1.5m×2m，K=3.4W/(m2·℃)；外門(mén)：金屬框單框雙玻門(mén)，尺寸：1.2m×2.5m，K=4.5W/(m2·℃)。屋頂：平屋面（硬質(zhì)巖棉板），K=0.93W/(m2·℃)；地面：不保溫地面，采用平均傳熱系數(shù)法計(jì)算，K=0.35W/(m2·℃)。

根據(jù)北京市、河北省保定市和河南省焦作市的氣象參數(shù)，用T20 天正暖通V4.0 計(jì)算得到供暖負(fù)荷如表3 所示[8,9]。

表3 不同地區(qū)的計(jì)算參數(shù)及供暖負(fù)荷Table 3 Calculation parameters and heating loads in different regions

2.2 初投資及運(yùn)行費(fèi)用比對(duì)

結(jié)合上述供暖負(fù)荷計(jì)算及調(diào)研數(shù)據(jù)，不同地區(qū)的供暖設(shè)備配置及初投資費(fèi)用如表4 中所示。

表4 三個(gè)地區(qū)農(nóng)宅清潔供暖初投資費(fèi)用對(duì)比Table 4 Comparison of the initial investment cost of clean heating for rural houses in three regions

除初投資外，不同地區(qū)的清潔供暖運(yùn)行費(fèi)用也因激勵(lì)政策和農(nóng)戶供暖習(xí)慣的不同。對(duì)于使用空氣源熱泵機(jī)組供暖的農(nóng)戶，運(yùn)行費(fèi)按式（1）計(jì)算：

其中，C熱泵為使用空氣源熱泵供暖的農(nóng)戶供暖季的運(yùn)行費(fèi)用，元/冬季；n為供暖季天數(shù)，取120；Qi為農(nóng)戶單日所需的供熱量，kJ；COPh為空氣源熱泵的制熱性能系數(shù)，結(jié)合實(shí)地調(diào)研及相關(guān)文獻(xiàn)[7]可知，北京地區(qū)冬季空氣源熱泵的COPh處于2.5-3，綜合考慮多方面因素，本文取COPh=2.5；p電為當(dāng)?shù)氐碾妰r(jià)，元/kWh。

對(duì)于電供暖的農(nóng)戶，運(yùn)行費(fèi)按式（2）計(jì)算：

其中，C電為電供暖的農(nóng)戶供暖季的運(yùn)行費(fèi)用，元/冬季。

對(duì)于使用燃?xì)獗趻鞝t供暖的農(nóng)戶，運(yùn)行費(fèi)按式（3）計(jì)算：

其中，C燃?xì)鉃槭褂萌細(xì)獗趻鞝t供暖的農(nóng)戶供暖季的運(yùn)行費(fèi)用，元/冬季；η為燃?xì)獗趻鞝t的供暖熱效率，根據(jù)調(diào)研數(shù)據(jù)，取89%；q為天然氣的低位發(fā)熱量，取35580 kJ/Nm3；p電為當(dāng)?shù)氐奶烊粴鈨r(jià)格，元/Nm3。

值得一提的是，在河南焦作地區(qū)，由于農(nóng)戶習(xí)慣及氣候原因，供暖系統(tǒng)均間歇運(yùn)行，大致分為兩類：空氣源熱泵和燃?xì)獗趻鞝t用戶，運(yùn)行時(shí)段為7:00-17:00 停暖，其他時(shí)間供暖；電暖用戶，其供暖時(shí)段較為靈活，00:00-04:00，07:00-11:00，13:00-17:00 停暖，其他時(shí)間供暖。分別考慮其間歇供暖負(fù)荷附加率為13%和30%[10]。由此可計(jì)算得出三個(gè)地區(qū)農(nóng)宅清潔供暖五年內(nèi)的運(yùn)行費(fèi)用（見(jiàn)表5）及設(shè)備壽命期內(nèi)的總費(fèi)用（見(jiàn)表6）。

表5 三個(gè)地區(qū)農(nóng)宅清潔供暖五年運(yùn)行費(fèi)用對(duì)比Table 5 Comparison of five-year operating costs of clean heating for rural houses in three regions

表6 三個(gè)地區(qū)農(nóng)宅清潔供暖設(shè)備壽命周期內(nèi)總費(fèi)用對(duì)比Table 6 Comparison of the total clean heating costs of rural houses in three regions during the equipment life cycle

圖5 為三個(gè)地區(qū)農(nóng)宅清潔供暖五年內(nèi)的使用費(fèi)用情況以及供暖設(shè)備壽命周期（十五年）內(nèi)的使用費(fèi)用情況，可以看出：

圖5 三個(gè)地區(qū)農(nóng)宅清潔供暖五年及設(shè)備壽命期內(nèi)總費(fèi)用對(duì)比Fig.5 Comparison of total clean heating costs in five years and equipment life period of rural houses in three regions

（1）北京地區(qū)無(wú)初投資，其余兩地選用空氣源熱泵供暖的投資在3000～11000 元不等。焦作地區(qū)采用電直接供暖雖然安裝和使用方便，但其后期運(yùn)行費(fèi)用昂貴，不推薦使用。

（2）改造之后的五年內(nèi)，北京地區(qū)運(yùn)行費(fèi)用最低，其他兩個(gè)地區(qū)補(bǔ)貼期結(jié)束后運(yùn)行費(fèi)用都有不同程度增加，尤其是保定市，運(yùn)行費(fèi)用最高可達(dá)補(bǔ)貼期的1.63 倍。

（3）無(wú)論是五年內(nèi)還是設(shè)備壽命周期內(nèi)，北京地區(qū)總費(fèi)用最少，分別為11878 元和35635 元，其余兩地因經(jīng)濟(jì)較北京落后，政府財(cái)政能力有限，補(bǔ)貼力度小且有時(shí)間限制，導(dǎo)致農(nóng)戶供暖費(fèi)用高。

3 結(jié)論與建議

通過(guò)調(diào)研華北地區(qū)農(nóng)村供暖現(xiàn)狀，發(fā)現(xiàn)不同地區(qū)清潔供暖均有補(bǔ)貼方式的激勵(lì)政策，基于對(duì)同一基準(zhǔn)建筑的計(jì)算、對(duì)比與分析，可以得到以下研究結(jié)論：

（1）各地區(qū)因經(jīng)濟(jì)水平不同對(duì)清潔供暖的激勵(lì)政策有所差異。北京地區(qū)補(bǔ)貼力度大且持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，除基本的設(shè)備初投資和運(yùn)行費(fèi)用補(bǔ)貼外，還對(duì)房屋圍護(hù)結(jié)構(gòu)改造進(jìn)行了激勵(lì)和補(bǔ)貼，而保定和焦作地區(qū)只在改造后2～3年內(nèi)對(duì)農(nóng)戶供暖費(fèi)用有一定程度的補(bǔ)貼。

（2）對(duì)比改造前后農(nóng)宅的供暖費(fèi)用的調(diào)研數(shù)據(jù)，在補(bǔ)貼期內(nèi)，運(yùn)行費(fèi)用增加率最低的是北京地區(qū)，其次是保定地區(qū)，焦作地區(qū)最高，改造后最高的運(yùn)行費(fèi)用為原來(lái)的5 倍。

（3）北京和焦作地區(qū)對(duì)初投資補(bǔ)貼力度較大，針對(duì)同一基準(zhǔn)建筑進(jìn)行計(jì)算分析，北京地區(qū)和焦作地區(qū)采用電直接供暖及燃?xì)獗趻鞝t供暖時(shí)無(wú)需初投資，保定地區(qū)與焦作地區(qū)采用空氣源熱泵供暖的初投資在3000～11000 元不等。

（4）同樣針對(duì)同一基準(zhǔn)建筑，除北京以外，保定和焦作地區(qū)在補(bǔ)貼期結(jié)束后運(yùn)行費(fèi)用均有所增加，且采用不同的供暖方式其增加幅度也不同，保定地區(qū)增加幅度大于焦作地區(qū)，保定采用地暖供暖增幅最高，約4430 元，約為補(bǔ)貼期1.63 倍。在設(shè)備壽命周期內(nèi)，北京地區(qū)總費(fèi)用最少，約35635元，除電直接供暖外，保定地區(qū)采用空調(diào)供暖總費(fèi)用最高，約88817 元。

綜上所述，運(yùn)行費(fèi)用過(guò)高是目前華北農(nóng)村推進(jìn)清潔供暖最突出的問(wèn)題，其原因是現(xiàn)階段的清潔能源改造僅僅是改變了供暖的用能形式，農(nóng)宅圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱工性能仍然較差，導(dǎo)致機(jī)組安裝容量大，運(yùn)行成本高。因此，要減少供暖費(fèi)用，減輕農(nóng)戶供暖負(fù)擔(dān)，應(yīng)該先從圍護(hù)結(jié)構(gòu)改造入手，降低農(nóng)宅能耗，然后再結(jié)合當(dāng)?shù)卣撸侠磉\(yùn)用可再生能源和蓄熱技術(shù)等，從根本上解決供暖“貴”的問(wèn)題，這樣才能真正擺脫政策扶持，加快清潔能源改造在農(nóng)村地區(qū)的可持續(xù)推進(jìn)。