1农村能源消费结构分析随着城镇化进程的加快，农村能源消费总量和人均能源消费量不断增加，从1985年至2014年增幅均超过200%[1-2]，研究农村能源消费结构对提高农村能效水平、实现节能降耗有重要意义。中国农村能源消费类型主要包括煤炭、电力、燃油、燃气(液化石油气、煤气、天然气等)、焦炭、生物质（薪柴、秸秆）、沼气和太阳能等。2014年中国农村能源消耗总量为7.6亿吨标准煤，占全国能源消耗总量的20%左右，农村能源消费结构如图1所示。10.3969/j.issn.1004-7948.2021.04.020.F001图1农村能源消费结构图中国农村能源消费类型，主要以商品能源煤炭和非商品能源生物质能（薪柴、秸秆）为主，各能源类型占比依次是煤炭、生物能、电力等，燃气、焦炭、沼气和太阳能消费比例较低。中国农村生活用能（包括炊事、取暖、照明等）为4.3亿吨标准煤，占农村能源消耗总量的56.6%。农村生活用能消费结构如图2所示。10.3969/j.issn.1004-7948.2021.04.020.F002图2农村生活用能消费结构图农村生活用能量较高，超过中国农村能源消耗总量的1/2以上，其用能结构主要以煤炭和生物质能为主，两者占比接近80%，电力仅为9.4%。各能源类型占比依次是煤炭、生物质能、电力等，燃油、燃气、沼气和太阳能消费比例较低。农村生产用能（包括种养植业、农产品产地初加工等用能）为3.3亿吨标准煤，占农村能源消耗总量的43.4%。农村生产用能消费结构如图3所示。10.3969/j.issn.1004-7948.2021.04.020.F003图3农村生产用能消费结构图农村生产用能消耗量少于农村生活用能，主要以煤炭为主，生物质能用量不高。各能源类型占比依次是煤炭、燃油、电力等，焦炭利用比例较低。农村能源消费结构商品能源的比例不断提高，能源供求呈现多元趋势，光伏等可再生能源发展较快。但能源消费类型仍以商品能源煤炭和非商品能源生物质能（薪柴、秸秆）为主，在农村生活和生产中煤炭用能占比太高，电力、燃油、燃气消费比重总体偏低，可进一步推广煤改电等节能环保措施，降低煤炭消费总量，减少环境污染。2农村能源消费存在的问题（1）能源利用效率低下。我国农村能源浪费现象仍十分严重[3-4]，主要能源仍是煤炭和农业废弃物（秸秆、薪柴等），燃煤小型锅炉应用普遍，薪柴和秸秆等生物质能采用传统炉具，或者在野外直接燃烧，能源利用效率低。（2）环保意识薄弱。农村使用散煤质量参差不齐，含灰量较高，在燃烧过程中产生大量烟尘以及有害气体。薪柴和秸秆燃烧也会释放大量的二氧化碳和众多污染物质[7]。（3）能源消费结构不合理。煤炭和秸秆、柴薪等生物质能占比超过70%，虽然能源供求呈现多元化趋势，但是电力、燃油等其他能源用能量较低，可再生能源占比不高，且种类相对单一，以沼气和太阳能为主，风能、水利、地热等没有得到有效利用。（4）电气化水平普遍不高。农村电力消耗比重按照等价法折算到一次能源为11.9%，按照当量法计算，仅为4.8%，低于燃油使用量，仅比太阳能、沼气稍高一点，电力用能量太低，电气化水平普遍不高。3农村能效评估方法农村各种能源类型消费量的统计分析只是用能强度的分析，无法反映农村的实际能效水平，必须开展能效评估工作。能效评估是通过能效指标体系对农村能源消耗量、用能设备、用能系统、产值和活动等关键参数进行分析，再结合产业结构、气候条件、资源状况等影响因素进行能效对标，得出该地区在全国农村范围内所处的能效水平，最后通过能源审计挖掘其节能空间。建立一套科学的能效指标体系是开展能效评估的前提。能效指标体系构建应遵循目的性、全面性、可行性、稳定性等基本原则，包含各指标的基本概念、定义、计算公式、主要影响因素以及对标基准值确定方法等。部分农村主要能效指标如表1所示。10.3969/j.issn.1004-7948.2021.04.020.T001表1部分农村主要能效指标指标类型指标名称能源效率指标煤、气等一次商品能源利用效率秸秆等废弃物综合利用率农村电气化水平单位产品能耗能源系统协调指标风、光等新能源利用占比率商品能源与非商品能源比率发展变化率能源消费量变化率能源供应量变化率环境污染变化率开展能效对标可以反映农村各地区真实能效水平。能效对标是指为了提高该地区能效水平，基于能效指标体系进行对比分析，确定标杆，通过管理创新和节能技术应用，达到标杆或更高能效水平的节能活动。如该地区能效水平较低，可通过排查分析农村各地区能源管理水平及用能状况等，寻找节能方向，挖掘节能空间。能效评估实现了农村用能系统效率、能源消耗量、管理节能程度、清洁能源开发利用等性能指标的监测、计算和分析，其本质就在于降低单位能源消耗量和提高能源利用效率，实现“节能、降耗、增效”的目的。4提升农村综合能效水平措施合理解决农村能源问题，提高农村能源利用效率，对推动新农村能源建设和发展有重要意义[7-8]。通过能效评估工作，从优化农村能源消费结构、提高传统能源利用效率等方面提出农村综合能效水平提升措施。（1）优化农村能源消费结构。因地制宜发展农村清洁能源，在适合发展沼气工程的地区，建设中小型沼气池；推进农村能源消费升级，大幅提高电力在农村能源消费中的比重，加快电能替代技术应用。例如江苏徐州马庄村建设的，全国首家秸秆太阳能沼气循环利用示范工程，至今已使用10年，解决了农民和饭店生活燃料以及种植绿色果蔬用肥需要。（2）提高传统能源利用效率。积极推广秸秆气化等符合当今农村能源发展的节能技术，提高传统能源转换效率，降低有害物质生成；加大农村能源技术创新的宣传和引导，依托高校或科研机构培养专业节能技术人才。2017年国家发展改革委办公厅、农业农村部办公厅和国家能源局综合司联合发布《关于开展秸秆气化清洁能源利用工程建设的指导意见》，推动秸秆综合利用产业化发展，减少秸秆露天焚烧和资源浪费，改善区域生态环境。（3）加强可再生能源开发利用。加快对太阳能的开发利用，扩大应用范围，除传统日常生活外，可应用于农村生产工艺中，如烘干农产品、淡化海水等，从而改善农村生态环境，降低农村环保压力；进一步应用热泵等新技术开发地热取暖、水力发电、风力发电等自然资源[8]。2013年湖北随州农村有40户实现光伏发电并把多余电量并入市电网。（4）推动农村建筑节能。通过完善政策引导，强化节能监管，推动新建村民住宅执行国家建筑节能标准，鼓励农村发展星级绿色农房。2013年住建部发布《关于开展绿色农房建设的通知》，要求提高农民绿色发展，逐步建立并完善绿色农房建设，建成一批绿色农房试点示范，提高绿色农房比重。5典型节能技术推广应用农村的节能技术需具备成熟、先进、适宜大规模推广等特点，如基于农村生物质资源最为丰富的畜禽粪便、秸秆及能源作物等综合开发利用技术；基于自然能开发利用的太阳能、小风能、水能等能源开发技术；基于节约能源的省煤灶具、电气机械节能等生产生活节能技术。5.1秸秆气化技术秸秆气化是我国农村能源建设的一项行之有效的技术。它是以秸秆为原料，在缺氧条件下加热，经过热解、还原等复杂的热化学反应后，实现能量转化，最终变成一氧化碳、甲烷、氢气等可燃烧气体。秸秆气化可以用于集中供热、集中供气以及发电使用[9-10]。秸秆气化集中供热是指秸秆经过上吸式气化炉气化后，进入燃烧器中充分燃烧，为终端用户提供热能，如蒸汽和热水。该系统的特点是不需要高质量的气体净化和冷却系统，结构相对简单，热利用率高，污染物排放少，适应性广。秸秆气化集中供气是在农村建立一个秸秆气化站，用储气罐储存秸秆气，通过输气管网为农民提供生活燃气用于炊事，替代常用的薪柴、煤或天然气。秸秆气化发电技术较多采用固体床和流化床，中小规模秸秆气化发电系统，功率在2 kW～160 kW之间，发电效率11%～14%，气化炉多采用下吸式固定床气化炉。中大型秸秆气化发电系统，功率500 kW～2 000 kW，发电效率15%～20%，气化炉采用流化床或循环流化床。秸秆气化应用场景比较如表2所示。10.3969/j.issn.1004-7948.2021.04.020.T002表2秸秆气化应用场景比较利用场景能源利用效率可行性限制条件集中供热因采用大容量燃烧设备，效率高。投资较大，需要铺设集中供暖管道。只能用于供暖，应用范围较小。集中供气气化后分布式燃烧，效率较高。投资成本最小，而且可利用现存天然气管道。应用范围较大，可用于炊具或供暖等。发电把热转换成高品质电，发电容量不大、转换效率低。投资成本大应用范围最广，可用于生产及生活用电。秸秆气化技术适用于秸秆资源丰富地区，和其他清洁能源相比，秸秆等生物质能源来源稳定可靠，并且不受地域、气候的限制，因此推广应用十分有价值。5.2集中式太阳能采暖技术太阳能采暖是一种利用太阳能集热器收集太阳辐射并转化为热能的技术，该技术以水作为储热介质，经由管道送至室内供暖[11-12]。我国东部农村房屋楼层数不断增加，但太阳能集热器容量受到屋顶面积的限制，无法满足采暖负荷持续增大的需求。我国西北地区土地广阔，太阳能资源丰富，且拥有大量闲置土地，且相对集中，采光效果好，以这些闲置土地集中设置集热器，发展集中式太阳能采暖可满足农村住宅采暖需要，降低化石燃料消耗。5.3建筑住宅节能技术充分挖掘建筑住宅节能有重要意义。农村建筑住宅节能技术改造主要是围护结构的改造，将室内环境与外部大气隔开，使房间避免受室外气温的影响[13]。（1）外墙节能。在建筑的围护结构中，建筑外墙所占面积最大，是冬季散失热量和夏季室内得热主要原因。在外墙节能改造中，宜采用外墙保温的做法，农户宜采用防潮、防腐性能较好的保温材料。聚苯乙烯泡沫板（聚苯板），具有优秀的保温隔热性能、抗压性能、抗水、防潮性能，广泛用于建筑墙体、屋面保温。（2）屋顶节能。为了有效降低屋顶的传热量，可以在屋顶上部设置保温层。保温材料可以选择农作物秸秆、矿棉、炉渣等保温性能较好且经济性较好的材料。（3）门窗节能。门窗保温性能和气密性较差，是建筑节能最薄弱的环节，可增加门的厚度以及窗户玻璃的层数、填充隔热材料等。例如铝合金窗户采用“断桥”技术，在铝合金窗框中加一层树脂材料，减少热量损失。5.4电能替代技术“以电代煤、以电代油”是当今能源使用的新形式。目前农村用电能耗占农村总能耗量比例不高，在终端能源消费领域用电能替代煤炭、石油、天然气，提高电能占终端能源消费中的比重，可以加快农村电气化水平进程，节能潜力巨大[14]。农村电能替代可以有以下几个方面：（1）农业生产电气化，如电排灌技术，利用电力实现农业用水资源调配，解决传统排灌耗水量大、利用效率低的问题。（2）乡村产业电气化，如电窑炉替代燃煤/燃气窑炉，全电生产线。（3）家庭生活电气化，如电灶具，电采暖。（4）交通电气化，如电动汽车替代燃油机动车。6结语通过分析了各种能源类型在农村的消费比重，能源结构存在的问题，提升能效水平措施以及典型节能技术应用等。（1）农村能源消费结构商品能源的比例不断提高，能源供求呈现多元趋势，光伏等可再生能源发展较快。但能源消费类型仍以煤炭和生物质能（薪柴、秸秆）为主，电力占比总体偏低，可进一步推广煤改电等节能环保措施，降低煤炭消费比重，提高能源利用效率，减少环境污染。（2）农村存在能源利用效率低下、环保意识不强等诸多问题，应积极提高传统能源转换效率、加强可再生能源开发利用、推动农村建筑节能等。（3）不断完善农村能效评估方法，制定一套科学的农村能效指标体系，通过能源审计工作挖掘农村各地区的节能空间；积极推广节能技术，加快电能替代，实现农村节能减排。随着农业生产条件的改善和农民生活水平的提高，推进农村能源综合化利用，加快电能替代，优化农村能源消费结构，以科技的力量提升农业现代化进程，努力实现农村地区可持续发展。