戶用沼氣能源溫室氣體減排的環(huán)境效益評價(jià)

劉葉志 (閩江學(xué)院經(jīng)濟(jì)系， 福建 福州 350108)

戶用沼氣能源溫室氣體減排的環(huán)境效益評價(jià)

劉葉志 (閩江學(xué)院經(jīng)濟(jì)系， 福建 福州 350108)

基于能源消費(fèi)替代溫室氣體減排的視角，建立起能源溫室氣體減排的環(huán)境效益核算方程，并據(jù)此評價(jià)了每口沼氣池在能源溫室氣體減排方面的環(huán)境年效益。結(jié)果表明，在利用清潔發(fā)展機(jī)制的情況下，戶用沼氣的經(jīng)濟(jì)效益能夠得到明顯提升，這將有力地推動戶用沼氣事業(yè)的發(fā)展。

戶用沼氣；溫室氣體排放；清潔發(fā)展機(jī)制；環(huán)境效益

能源是人類生存基本的物質(zhì)需求，能源的消費(fèi)水平是衡量一個國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的重要標(biāo)準(zhǔn)之一，但能源的消費(fèi)同時(shí)也會帶來一定的環(huán)境問題，能源消費(fèi)所致的污染物排放的居高不下已經(jīng)給我國帶來了高昂的經(jīng)濟(jì)和公眾健康成本，能源溫室氣體排放所致的氣候變化給人類帶來的長遠(yuǎn)影響更是無法估量。能源溫室氣體排放量的大小既與能源的消費(fèi)量和消費(fèi)效率有關(guān)，也與能源的消費(fèi)結(jié)構(gòu)存在著直接的聯(lián)系。

1 能源溫室氣體減排的環(huán)境效益核算

根據(jù)聯(lián)合國政府間氣候變化專門委員會(IPCC)公布的《2006 IPCC Guidelines for National Greenhouse Gas Inventories》[1]，能源消費(fèi)產(chǎn)生的溫室氣體排放主要是二氧化碳(CO2)、甲烷(CH4)、氧化亞氮(N2O)、二氧化硫(SO2)等氣體。假設(shè)農(nóng)村戶用沼氣使用者利用沼氣前共有m種能源來源，向環(huán)境排放的溫室氣體共有n種，溫室氣體的排放因子為EF，排放所造成的環(huán)境成本系數(shù)為EP，則戶用沼氣利用在能源替代方面所引致的減排量環(huán)境收益可表示如下：

(1)

2 戶用沼氣利用的能源替代性分析

根據(jù)戶用沼氣利用減排的環(huán)境效益核算方程，為了核算戶用沼氣利用的能源替代所致的溫室氣體減排的環(huán)境效益，首先需明晰戶用沼氣利用的能源替代種類和數(shù)量。在戶用沼氣利用中，作為一種清潔的生活能源，主要應(yīng)用于炊事、照明等生活領(lǐng)域，因此，沼氣與煤炭、薪柴、秸稈、天然氣、電力等在用途上存在著相互替代性，其中，煤炭、薪柴、秸稈、天然氣在炊事用途上與戶用沼氣存在著替代作用，電力與戶用沼氣則在照明用途上存在著替代性。但從經(jīng)濟(jì)性與環(huán)境角度出發(fā)，作為清潔的非商品能源，沼氣對煤炭、薪柴、秸稈等非清潔能源存在著完全的替代性，與電力、液化氣等更優(yōu)質(zhì)的商品能源相比則替代性較小[2]。

3 能源溫室氣體減排的環(huán)境效益評價(jià)

3.1 沼氣的能源替代量

根據(jù)戶用沼氣利用的能源替代性分析可知，戶用沼氣在生活能源的使用方面與煤炭、薪柴、秸稈等在生活能源效用上存在完全的替代性，發(fā)展戶用沼氣，可以減少薪柴、秸稈等生物質(zhì)燃料以及煤炭的使用，在替代的能源量上，考慮到沼氣的主要用途在于炊事，以利用的有效熱值作為轉(zhuǎn)換依據(jù)，計(jì)算方法如下：

式中，VAE為被戶用沼氣替代的能源量；GH為戶用沼氣平均低位發(fā)熱量，值為20 908 kJ/m3[3]；TEG為戶用沼氣灶熱效率，值為60%[4]；GH×TEG代表戶用沼氣利用的有效熱值；CVAE為被替代能源的平均低位發(fā)熱量；TEAE為被替代能源對應(yīng)爐具的熱效率，CAVE×TEAE代表被替代能源利用的有效熱值。

表1 戶用沼氣利用的能源替代量Table 1 The alternative energy amount using household biogas

具體能源替代量如表1。

3.2 能源消費(fèi)的溫室氣體排放因子

在能源消費(fèi)溫室氣體排放因子的選擇上，對于溫室氣體的主要排放的CO2、CH4、N2O等氣體，采用IPCC公布的缺省排放因子，對于IPCC未于公布的SO2排放，采用相關(guān)文獻(xiàn)確定[5～7]。其中，農(nóng)村生活用煤主要為原煤，取各類煤炭CO2缺省排放因子的平均值96 920 kg/TJ作為生活用煤消費(fèi)的CO2缺省排放因子；薪柴參照列表中的固體生物燃料中的木材排放量；秸稈排放量參照固體生物燃料中的其他主要固體生物量；戶用沼氣參照氣體生物量的排放因子。由于缺省排放因子單位為kg/TJ，轉(zhuǎn)換成能源替代量的統(tǒng)一單位kg，換算方式如下：

式中，EFA為單位為g/kg的排放因子；CVAE為被替代能源的平均低位發(fā)熱量；EFB為單位為kg/TJ的排放因子。

轉(zhuǎn)換后的排放因子如表2。

表2 能源溫室氣體的排放因子Table 2 Emission factors of the energy greenhouse gas

注：煤炭取各類缺省排放因子的平均值。

3.3 能源溫室氣體排放的環(huán)境成本系數(shù)

在溫室氣體排放導(dǎo)致的環(huán)境成本確認(rèn)上，CO2排放成本采用清潔發(fā)展機(jī)制(CDM)(根據(jù)《京都議定書》第十二條建立的發(fā)達(dá)國家與發(fā)展中國家合作減排溫室氣體的靈活機(jī)制)的碳排放權(quán)交易機(jī)制，按照市場交易價(jià)格進(jìn)行計(jì)算。在交易價(jià)格上，其波動幅度較大，其中2008年新一輪交易價(jià)格達(dá)到23歐元/t[8]，由于我國碳交易市場價(jià)格低于國際市場價(jià)格，采用一個居中數(shù)15歐元/t約合0.15元/kg進(jìn)行計(jì)算；SO2、CH4、N2O排放則按照國家《排污費(fèi)征收標(biāo)準(zhǔn)管理辦法》進(jìn)行計(jì)算，其計(jì)算辦法如下：

式中，EP為溫室氣體排放的環(huán)境成本系數(shù)；PEA為溫室氣體排放的污染當(dāng)量值，其中SO2、CH4、N2O的PEA取值0.95；0.6為征收的費(fèi)用系數(shù)。

計(jì)算可得CO2的EP為0.15元/kg;SO2、CH4、N2O的EP為0.63元/kg。

3.4 能源溫室氣體減排的環(huán)境效益

在戶用沼氣利用中，以一口戶用沼氣池年產(chǎn)350 m3計(jì)算。將表1、表2及3.3中所得數(shù)據(jù)代入公式(1)，可計(jì)算出戶用沼氣在分別替代煤炭、薪柴和秸稈的情況下，其能源替代的溫室氣體減排年效益分別為127.45、235.82、204.18元，結(jié)果詳見表3。

表3 戶用沼氣能源溫室氣體減排的環(huán)境年效益Table 3 The yearly environmental benefits of the energy greenhouse gas emission reduction

注：計(jì)算式①數(shù)值取自表1，計(jì)算式③～⑥數(shù)值取自表2。

4 討論

(1)在戶用沼氣利用的環(huán)境效益評價(jià)上，除了能源替代在消費(fèi)端的環(huán)境效益之外，在生產(chǎn)端也具有較高的環(huán)境效益，如煤炭在開采中會造成礦山生態(tài)環(huán)境的破壞、酸性礦井廢水會造成水源的污染、煤礦安全威脅工人的生命等等，而戶用沼氣開發(fā)不但不產(chǎn)生污染物，還能對環(huán)境產(chǎn)生正向的作用，如農(nóng)村畜禽廢棄物作為沼氣發(fā)酵原料就能有效凈化農(nóng)村居民的生活環(huán)境。

(2)在戶用沼氣能源替代消費(fèi)端的環(huán)境效益上，除了能源溫室氣體減排之外，顆粒物的減少在促進(jìn)農(nóng)村居民的健康方面也起著顯著的效果，這主要是由于我國廣大農(nóng)村地區(qū)尤其是經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)地區(qū)在薪柴和秸稈等生物質(zhì)燃料使用方面十分普遍，造成了嚴(yán)重的室內(nèi)空氣污染，對農(nóng)村居民的健康造成了很大的影響，作為一種清潔生活能源，戶用沼氣的利用并不產(chǎn)生該類污染。

(3)在能源消費(fèi)引致的溫室氣體排放中，CO2排放量占據(jù)絕大部分比例，這也是戶用沼氣在能源替代方面所致的能源溫室氣體減排的環(huán)境效益的主要體現(xiàn)。由于我國目前尚未對CO2的排放征收氣體污染費(fèi)，現(xiàn)有市場機(jī)制并不能加以體現(xiàn)，因此，此部分收益需通過CDM的碳排放權(quán)交易機(jī)制實(shí)現(xiàn)，這就要求我國迅速積極有效的利用該機(jī)制服務(wù)于戶用沼氣建設(shè)。同時(shí)，由于2012年我國也有可能履行《京都議定書》規(guī)定的減排任務(wù)，我國自身的減排壓力會使得戶用沼氣利用減排效益的貨幣值有可能出現(xiàn)下降的情況。

(4)在戶用沼氣利用能源替代的類別不同時(shí)，溫室氣體減排的環(huán)境效益差距較大，其中在替代薪柴的情況下環(huán)境效益最高，每口沼氣池的年收益達(dá)235.82元，替代煤炭的環(huán)境效益則相對較低，但年收益也達(dá)到了127.45元；在農(nóng)村居民生活能源來源多樣化的情況下，其環(huán)境效益的大小處于127.45～235.82元這個區(qū)間。

(5)能源溫室氣體排放的環(huán)境成本會因市場交易價(jià)格的波動和環(huán)境政策的改變而改變。隨著環(huán)境容量對經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展制約變得越來越突出，環(huán)境成本的市場交易價(jià)格或意愿價(jià)格呈現(xiàn)出上升的趨勢，同時(shí)，按照IPCC方法學(xué)1公布的缺省排放因子本身也存在一定的不確定性，這主要是由于歸納、測量的不確定性等原因所導(dǎo)致，因此，溫室氣體減排的環(huán)境效益也具有相對的不確定性。

(6)在能源溫室氣體減排的環(huán)境效益評價(jià)方法上，采用了方法之一的直接市場法，這使得一些不能通過市場直接體現(xiàn)的間接損失存在著被低估的可能，如我國大氣污染損失的主要污染物SO2，其與NOx等引起的酸雨造成的農(nóng)作物、森林等損失就占國民經(jīng)濟(jì)一較高的比例。因此，在下一步的研究中可以進(jìn)一步采用模糊評價(jià)法、灰色評價(jià)法等加以具體體現(xiàn)。

[1]IPCC. 2006 IPCC Guidelines for National Greenhouse Gas Inventories[R]. Japan:IGES，2006.

[2]汪海波，辛 賢.中國農(nóng)村沼氣消費(fèi)及影響因素[J].中國農(nóng)村經(jīng)濟(jì)，2007，(11)：60～65.

[3]國家統(tǒng)計(jì)局工業(yè)交通司，國家發(fā)改委能源局.中國能源統(tǒng)計(jì)年鑒2004[M].北京：中國統(tǒng)計(jì)出版社，2008.301.

[4]吳羅發(fā)，鄧順民，廖國朝，等.基于CDM的農(nóng)村沼氣項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)評價(jià)[J].江西能源，2007，(3)：41～43.

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2008-09-23

福建省教育廳社會科學(xué)項(xiàng)目(JBS07190).

劉葉志(1977-)，男，江西玉山人，管理學(xué)碩士，講師，研究方向?yàn)槟茉唇?jīng)濟(jì).

10.3969/j.issn.1673-1409(S).2009.01.022

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A

1673-1409(2009)01-S081-04