沼气的减排效果和农户采纳行为影响因素分析

摘要:文章采用计量分析的方法，基于统计报表，对沼气减排效果进行分析。结果表明：2000年至2009年农村年平均沼气消费相当于替代标准煤的煤炭消费602.20万t，折算成煤炭，则相当于替代了843.423 8万t的煤炭消费量。以2009年为例，按照10美元/t CO2来计算，中国农村沼气替代煤炭减排CO2带来的收益为0.43亿美元。据估计，到2015年，我国农村户用沼气将达到233亿m3左右，加上规模化养殖场、养殖小区年产沼气6.7亿m3，共计239.7亿m3，相当于替代1 711.46万t标准煤，核计收益1.71亿美元。文章通过在我国沼气典型省份湖南省的160户农户调查问卷，建模分析包括农户基本情况、生产状况、心理认知、经济状况方面的20个变量对农户的沼气采纳行为的影响。结果表明，农户性别、年龄、是否参加协会、环境保护意识、是否有外来资金支持等因素对农户沼气采纳行为起到或正或负的影响。文章从减排的角度论证了进一步推进农村沼气建设的重要性，从农户行为影响因素的角度论证了推进农村沼气建设是一个复杂的系统工程，需要宣传、培训、服务、技术、协会、资金等方面的配套跟进。

关键词:沼气；减排；预测；采纳行为

中图分类号 F062.1 文献标识码 A 文章编号 1002-2104(2012)04-0035-05 doi:10.3969/j.issn.1002-2104.2012.04.007

大气中温室气体的增加主要来源于人类活动，过去20年，全球排放到大气中的CO2有75%是由化石燃料燃烧造成的，此间CO2的年均增加速率是0.4%。中国目前每年CO2的排放量已占全球总排放量的13%以上。农村沼气建设不仅改善了农村生产生活条件，还起到了推进农业农村节能减排及保护生态环境等方面的重要作用。“十一五”以来，中央累计投入农村沼气建设资金达212亿元。在中央投资带动和各方面的共同努力下，农村沼气实现了跨越式发展，成为新时期最重要的民生工程之一和新农村建设的一大亮点。本文对农村沼气建设的减排效果和农户采纳行为的影响因素进行分析，以期为进一步推进农村沼气建设提供决策参考。

1 农村沼气的减排效果分析

我国是世界上少数几个以煤为主要能源的国家，煤炭的消费量占能源消费总量的70%以上，其中工农业生产占绝大部分，生活消费主要在农村地区，而煤在燃烧过程中通常会排放大量的CO2和其他有害气体。

我国农村沼气消费具有节约煤炭能源和减排CO2的贡献。沼气技术利用日常生活、生产中的有机废弃物进行厌氧发酵，所产气体成分以甲烷为主，使用方便，清洁无污染，其发酵残余物可用于农业生产，是优质的肥料和饲料，而且只要原料充足，条件适宜，就可以实现持续生产。利用沼气高发热率的特点，替代秸秆、薪柴和煤炭作为日常生活燃料，可以减少农村CO2的排放量，净化室内外空气，降低农村居民患呼吸道疾病的发病率。

1.1 沼气的煤炭替代效应

首先计算历年农村消费的沼气能源量，即:以2000-2009年中国农村户用沼气量数据为基础，根据沼气的折标煤系数（0.714 kgcoale/m3）、沼气密度（1.22 kg/m3），煤炭折标煤系数（0.714 kg/kg）依次换算成标煤当量、沼气质量、替代煤炭量（见表1）。

从表1中数据可以看出，近几年来，标煤当量与替代煤量稳步增加，2000年至2009年农村年平均沼气消费相当于替代了602.20万t标准煤的煤炭消费，如果再折算成煤炭，则相当于替代了843.423 8万t的煤炭消费量。

1.2 农村沼气的减排效应

煤炭在燃烧时候会产生大量的烟尘，包括一氧化碳、二氧化碳、二氧化硫等气体以及五氧化二磷，也就是说，煤 表1 农村沼气的煤炭替代情况

Tab.1 Methane instead of coal in rural areas

数据来源：中国能源统计年鉴2010

炭在燃烧时不仅产生有毒的气体和尘埃，还产生大量的温室气体，对气候变化造成了不利的影响。虽然沼气燃烧也产生二氧化碳，但对大气中的二氧化碳平衡来说是中性的（国际上通用说法），因为沼气燃烧产生的二氧化碳是近期内植物通过光合作用从大气中吸收的，再回到大气中不会破坏大气二氧化碳平衡。而化石能源燃烧释放的二氧化碳则是很长时间以前植物通过光合作用从大气中吸收的，然后又储存在化石能源中，如果短期内通过燃烧大量排放到大气中必然破坏大气二氧化碳平衡。

由日本学者Yoichi Kaya提出的Kaya恒等式将CO2（或温室气体）排放量分解为与人类生产生活相关的四个要素，以解释人类活动与温室气体排放的关系，如下式所示:

GHG=GHGTOE×TOEGDP×GDPPOP×POP

其中，GHG代表温室气体排放量，TOE为能源消费总量，GDP为国内生产总值，POP代表总人口。因此，等式右边四项分别代表单位能源消费的温室气体排放量、能源强度、人均GDP以及人口。

单位能源消费的温室气体排放量（本文中主要指CO2排放量）又称能源消费碳强度。在所有的终端能源消费类型中，化石能源的使用是造成温室气体排放的最主要原因，其次是生物质能（但CO2的性质不一样，见上面的解释），而其他类型的新能源及可再生能源，包括太阳能、风能和水能的使用，碳排放量几乎为零。

每种能源的碳排放系数不等，清洁能源在能源结构中所占的比例越高，单位能源消费带来的温室气体排放量就越小。但是，当前全球能源消费结构以化石能源为主，中国的情况更甚，以化石能源中碳排放强度最高的煤炭为主。因此，为降低能源消费碳强度，中国未来必将面对改善能源生产和消费结构的选择。除此之外，该变量还受到能源利用效率的影响。

王革华等人提出CO2排放量的计算方法如下：

沼气燃烧的CO2排放量计算方法为：

CBG=BG×0.209(热值，TJ/万m3)×15.3(碳排放系数，t/TJ)×44/12=11.725BG（1）

上述公式中，CBG为燃烧沼气的CO2排放量，t;BG为沼气的消耗量，万m3。

煤炭燃烧的CO2排放量计算方法为：

CC=0.020 9(热值，TJ/t)×24.26(碳排放系数，t/TJ)×80%(碳氧化率)×44/12×C=1.487C（2）

上述公式中，CC为民用煤的CO2排放量，t；C为煤碳的消耗量，t。

据此计算中国农村沼气消费带来的减排效应，即沼气替代的煤炭的燃烧排放量与沼气燃烧排放量之差（见表2）。根据CDM，按照10美元/tCO2来计算，2009年沼气替代煤炭减排CO2带来的收益为0.43亿美元。

表2 农村沼气消费减排情况

Tab.2 Emissions of methane consumption in rural areas

数据来源：中国能源统计年鉴2010

2008年，我国居民生活能源中的煤炭消费量为6 684.45万t标准煤，其中农村居民生活煤炭消费量为4 931.46万t标准煤，占74%（中国能源统计年鉴2009）。而且农村居民煤炭利用方式简陋，造成的温室气体排放以及其他污染不容忽视。如果通过发展沼气替代30%的农村居民煤炭消费，即替代1 479.44万t标准煤的煤炭消费，相当于减少了4 438.31万t二氧化碳的排放，同时还避免了煤炭在燃烧时产生的有毒气体和尘埃的污染。

1.3 未来农村沼气需求及其CO2减排效应预测

据农业部“农业生物质能产业发展规划（2007-2015年）”推算，到2015年，我国农村户用沼气将达到233亿m3左右，加上规模化养殖场、养殖小区年产沼气6.7亿m3，共计239.7亿m3，相当于替代1 711.46万t标准煤，核计减排CO2带来的收益为1.71亿美元。根据中国农村能源需求预测的加强方案中各种能源的消费情况，对农村沼气消费、替代煤炭量和减少CO2排放量预测如表3。

表3 农村沼气消费减排预测

Tab.3 Forecast of emissions of methane consumption in

rural areas

注:根据文献［4］和农业生物质能产业发展规划（2007-2015年）的数据整理计算。

从发展潜力来看，据农业部“农业生物质能产业发展规划（2007-2015年）”预计，到2015年我国适宜发展沼气农户为1.30亿户，沼气产量可达到502亿m3，加上规模化养殖场、养殖小区年产沼气1 950亿m3，共计2 452亿m3，相当于替代1.8亿t标准煤，核计减排CO2带来的收益为7.71亿美元。

2 农户采纳行为的影响因素分析

2.1 模型选择

农户行为主要以现在“是否采纳”上，是0-1二分类变量。Logit模型可用来估计分类因变量和一系列连续自变量或分类自变量之间的非线性关系。

Logit模型形式为：

lnpi1-pi=α+Σβkxki(3)

其中，pi为第i个养殖户采纳沼气技术的概率，它是由k个解释变量xi构成的对数线性模型。在模型中，采纳概率pi与未采纳概率（1-pi）之比被定义为技术采纳发生比（odds），其对数化形式ln(odds)称为技术采纳的对数发生比。

农户是否采用沼气技术的Logit模型具体表达式如下：

Logit(odds)=β0+ΣβAiXAi+ΣβBiXBi+ΣβCiXCi+ΣβDiXDi(4)

XAi、XBi、XCi、XDi分别代表影响农户采纳沼气技术的几大类影响因素，变量定义参见表1。

2.2 数据来源与模型运算

模型的数据来源于作者负责的科研团队2009年在我国沼气典型省份湖南省的160户农户调查问卷。由于篇幅所限，对农户调查数据的自变量描述性统计省略，给出农户沼气采纳模型的运行结论见表4，（仅给出通过检验变量描述）。

运行后的模型形式为：

Logit(odds)=22.182-2.279XA1-0.517XA2+0.530XB2+1.123XB7+0.518XC2-1.139XD2

模型统计上显著，预测总正确率为83.89%，表明模型预测采纳和未采纳的总准确率为83.89%。

通过模型统计表明：

表4 变量选择及编码

Tab.4 Variable selection and coding

表5 模型运行结论

Tab.5 Result of model

（1）户主性别与采纳决策呈负相关关系，说明妇女更有可能采纳沼气技术，沼气作为替代性生活能源能为她们提供方便、清洁的炊事方式。因此，农村沼气的推广应注重对妇女的宣传和培训。

（2）年龄因素与采用决策呈负向相关关系，即户主年龄越大，采用沼气的可能性越低。这是因为年龄越大，更加习惯于传统能源。因此，农村沼气建设一定要做到服务到家，让农户真正体验到方便。

（3）是否养殖因素与采纳决策呈正向相关关系。因此，随着农村非养殖户的增加，要想进一步推进沼气建设，必须注重非粪便型沼气技术的推广。

（4）是否参加协会与采纳决策有正相关关系。因此，鼓励农户积极参加各种协会，将会为沼气的推广创造良好的环境。

（5）环境保护意识的程度与采纳决策呈正相关关系。因此，一定要大力加强农村的环保宣传。

（6）是否有外来资金支持与采纳决策呈负相关关系。原因是农户的外来资金一般用于扩大生产、改善生活，而不是用来建造沼气设施，农户反而因偿债压力降低了对沼气采纳的可能性。因此，政府要加大沼气专项扶持资金的额度。

3 结 论

过去20年，全球排放到大气中的CO2有75%是由化石燃料燃烧造成的，此间CO2的年均增加速率是0.4%。中国目前每年CO2的排放量已占全球总排放量的13%以上。那么，为了缓解温室气体的排放，保护环境而使用沼气替化石能源对环境保护的好处到底有多大。文章采用计量分析的方法，基于统计报表，对沼气减排效果进行了分析。2000年至2009年农村年平均沼气消费相当于替代标准煤的煤炭消费602.20万t，折算成煤炭，则相当于替代了843.423 8万t的煤炭消费量。以2009年为例，按照10美元/t CO2来计算，中国农村沼气替代煤炭减排CO2带来的收益为0.43亿美元。据估计，到2015年，我国农村户用沼气将达到233亿m3左右，加上规模化养殖场、养殖小区年产沼气6.7亿m3，共计239.7亿m3，相当于替代1 711.46万t标准煤，核计收益1.71亿美元。沼气代替化石能源，尤其是煤炭带来的减排效果显著，并且根据CDM机制还能带来不低的经济效益。

既然农村沼气的使用如此的重要，那么农民是否接受使用沼气又受哪些因素的影响。因此，文章通过在我国沼气典型省份湖南省的160户农户调查问卷，建模分析包括农户基本情况、生产状况、心理认知、经济状况方面的20个变量对农户的沼气采纳行为的影响。结果表明，农户性别、年龄、是否参加协会、环境保护意识、是否有外来资金支持等因素对农户沼气采纳行为起到或正或负的影响。

文章从减排的角度论证了进一步推进农村沼气建设的重要性，从农户行为影响因素的角度论证了推进农村沼气建设是一个复杂的系统工程，需要宣传、培训、服务、技术、协会、资金等方面的配套跟进。

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Analysis of Methane Emission Reduction Effect and

Factors on Farmers’ Adoption Behavior

ZHU Lizhi ZHAO Yu

(Institute of Agricultural Economics and Development，Chinese Academy of Agricultural Sciences, Beijing 100081, China)

Abstract

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 CO2 terms, the profit of China’s rural CO2 emissions 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 largescale 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.

Key words methane;reduction;forecast;adoption behavior