云南省农村能源多元化发展建设——基于嵩明县的沼气用能调研

宋荣平， 胡华清， 黄晶心， 杨 红， 王昌梅， 何姝彦， 徐 锐， 尹 芳*， 张无敌*

(1.云南师范大学， 云南 昆明 650500； 2.云南省农村能源管理总站， 云南 昆明 650500)

近年来，农村经济快速发展，农民的生产、生活方式不断变化，云南省嵩明县发展成了蔬菜花卉种植以及养殖的农业大县。养殖业一直以来都是农民生态经济的一个重要组成部分，是农民增收的重要产业，也是创新农业现代化的重要途径[1]。大量的秸秆和粪便为当地的秸秆还田、秸秆饲料化和沼气工程提供了原料，但由于规模化养殖逐渐变多，家庭养殖逐渐变少，导致户用沼气的使用率降低。另外目前嵩明县的电力基础设施完善，电费相对便宜，村民用电占比达到32.33%。农村用能结构变得多元化，不再只是薪柴。本文通过实地调研、查阅相关文献资料和新闻报道以及与部分乡村农户的咨询交流,再结合嵩明县的地理环境条件，论述了嵩明县农村目前的用能情况，以及未来的发展方向。

1 嵩明县情

1.1 地貌和资源情况

嵩明县，隶属云南昆明市，地处昆明市东北部，为昆明市辖近郊县，距昆明43 km，面积1357.29 km2。现辖3乡镇2街道，截至2020年11月，嵩明县常住人口为410929人[2]。地处内陆，云贵高原面缘，全境气候属于典型的温带、暖温带和北亚热带混合型气候，夏无酷暑，冬无严寒，四季如春。67%为山区及丘陵地，面积909 km2；33%为坝区，其中嵩明坝子面积414 km2。

嵩明县境内自然水系属金沙江,水资源量一年之中的大幅变化,主要还是受境内降水量季节性波动变化的因素影响。雨季5～10月,水量约占我国全年总降水量的72%～85%,干季11～次年4月则约占我国全年15%～28%。其中地表水质资源总储量5.1亿m3,地下水地质资源总储量1.7亿m3,是盘龙江和上游牛栏江的引水源头。县内山地土壤肥沃，植被多样。全县土壤可分为6个土类，12个亚类，26个土属，51个土种，土壤中养分含量较高。其中，80%以上的土壤有机质为较高水平；土壤碱解氮、有效磷、速效钾含量较高[3]。

1.2 农业发展情况

嵩明县委、政府认真落实中央、省、市关于加强农业农村工作各项政策，高度重视“三农”工作，按照“保护生态、发展产业、服务民生、富裕农民、和谐农村”的工作总体部署要求，积极探索推进农业区域化综合布局、规模化融合发展、产业化规模经营，形成了以菜、花、粮、烟、畜为主的农业五大主导产业[4]，截至2019年嵩明县主要农作物种植达18.6万亩；花卉、蔬菜种植17.55万亩；无公害蔬菜种植31万亩；烤烟种植面积2.53万亩，畜禽养殖共出栏167.33万头。

随着蔬菜、花卉产业的日渐扩大，嵩明县已经发展成为滇中地区重要的绿色蔬菜基地。同时嵩明县还大力推广“合作社+基地+农户”的规模化养殖模式，截至2017年规模养殖场达123个，农作物秸秆资源化利用率达85%，完成秸秆饲料化利用2.16万t，畜禽粪污资源化利用量8.64万t,资源化利用率达到90%。

2 嵩明县农村能源利用现状

2.1 节柴灶建设情况

嵩明县大力推广省级节柴改灶项目和退耕还林工程节柴改灶项目。新型节柴灶的推广不仅大大提高了秸秆的能源利用率，同时也保护了生态环境。该系列成品具有炉灶安装方便、操作简单、使用安全、造型美观的五大特点,经节能技术部门检测，热效率高达44.75%，比农村使用的老式大炉膛灶节约60%、烧柴能够节约50%。科学经济合理利用秸秆资源一直以来都是农民的迫切要求，经过这些年政府和村民不断地努力，截至2019年，嵩明县推广节柴灶600眼，这样通过节柴灶省下的秸秆，可以进行秸秆的资源化利用，目前嵩明县的秸秆还田率达到了90%，极大促进了农业的良性循环。

此种节柴灶采用角铁焊接框架，不锈钢板包框，灶膛内放吸热耐火砖预制件(见图1、图2)。灶膛整体呈锥形，有效阻止热量的流失，让热量集中在灶口中，灶膛与钢板之间填入硅酸铝棉，能有效阻隔散发的热量，手放上面也不会烫伤，有效降低对人体的伤害；灶膛内有一个30 mm透气孔，烧火15 min后便开始储存热量，灶膛内埋有自来水管，烧水半小时，便能储存一小时的热，能得到500 L的热水，右边安装35瓦鼓风机，不但起火迅速、火量大，借助风力更有效地排出灶内废气及油烟，利用煮饭、煮菜的时间就能得到热水，既节约了时间，也节省了燃料。

2.2 太阳能建设情况

云南省太阳能资源丰富,具有独特的太阳能资源优势和巨大的市场潜力,这为太阳能的利用提供了得天独厚的基础条件。为有效减轻嵩明县农民经济生活负担,减少农村常规清洁能源设备使用过度带来的环境污染,保护和促进改善嵩明县农村自然生态环境,嵩明县政府出台实施“农村太阳能热水器补贴项目”的惠民农业政策。正常情况下农户购买一台太阳能热水器，政府补贴550元。在调查的农户中使用太阳能热水器的农户有95户,占被调查农户数的88.79%。随着各级政府节能扶持政策力度不断加大,农民群众节能环保意识的不断提高,太阳能热水器在嵩明县的推广速度显著加快[5]。在现代太阳能的诸多应用领域中,太阳能热水器是应用最为广泛、技术最为成熟、产业最为发达的领域。根据调查嵩明县农村几乎家家户户均装上了太阳能热水器,但没有使用太阳能灶，太阳能灶既重又不能移动，老人孩子们使用起来很不方便。

2.3 农村沼气建设情况

2.3.1 户用沼气

嵩明县户用沼气池共分两个批次建设，最早的沼气池于上世纪八十年代建设，该批沼气池的建设数量相对较少，每村的建设量约为40户左右。第二批沼气池的建设主要集中在2008年～2011年这一阶段，该阶段建设的沼气池数量较多，基本可达到100%全覆盖。

嵩明县辖3乡镇2街道，分别为小街镇、杨林镇、牛栏江镇、杨桥街道和嵩阳街道。本次户用沼气调研共走访了嵩阳街道、杨桥街道和牛栏江镇3个街道15个自然村共107户居民。

在嵩明县被抽样调研的107户安装沼气设施的农户家庭中，使用沼气作为生活能源的居民占比34.29%(见表1)。36户使用沼气的居民中，有33户经常使用，3户居民偶尔使用，停用户数达到71户，占总体样本的比例为65.71%。不同自然村的沼气池的停用比例也存在较大差异。因此，根据调查样本统计可得，嵩明县沼气池停用比率较高，造成了资源的浪费，与沼气工程修建之初节约能源、保护环境、循环利用的初衷不符。户用沼气停用原因见图3。

表1 嵩明县户用沼气使用情况 (户)

基于71份有效问卷及相关访谈记录，得出嵩明县农户停用沼气池的主要原因有以下几个方面：日常生活中的肥料不足、沼气池及设备的维修困难、填埋、换用液化气，其他原因主要包括清理困难、搬家废弃等。

2.3.2 嵩明县大中型沼气工程现状

目前在嵩明县已有的8家沼气工程项目中，其中5家在正常运行(见表2)，其发酵原料为粪污、蔬菜废弃物，均有效处理了农业废弃物，产生的沼气用于发电、烧水或提纯生物天然气，替代了部分农村传统能源；还有另外3家大中型沼气工程项目(云南某种猪科技有限公司大中型沼气工程、云南省某畜牧有限公司大型沼气工程以及某奶牛养殖有限公司大型沼气工程)，因非洲猪瘟停止养猪、缺少原料、维修困难等原因暂停运行。

表2 大中型沼气工程目前使用状况

2.4 农村电能

2.4.1 全国农村电网的改造促进农村用电

在我国乡村振兴的大时代背景下,农村公用电网基础建设项目作为推进农村农业基础用电设施体系建设的重要一环,对逐步提高农村整体生产生活经营,改善城乡农村人居生活环境,提升乡村农民公共生活服务水平等都具有非常重要的促进作用[6]。2016～2019年,全国农村电网累计新增改造110千伏变电站3000余座,35千伏变电站1000余座,10千伏变压器110余万台,各电压等级线路230余万公里[7]。电费变得很便宜,农村用能方式发生深刻变革,全国几乎都可以用上电,目前全国农村平均供电率可达99.82%。伴随着我国农村水力电网相关基础配套设施的加速建设,之前我国农村电网存在的供电能力不足、台区上网电压偏低等各种问题基本得到有效解决。

2.4.2 云南省用电现状

根据南方电网数据显示，截至2020年底，云南电力市场化年度交易电量达到1278.3亿kW·h，同比增长22.3%，实现自云南电力市场化改革以来连续6年保持两位数的交易电量增长。目前云南省电力装机突破1亿kW·h，全社会用电量突破2000亿kW·h，以电力为主的能源产业跃升为云南省第一大支柱产业。

2.4.3 嵩明县用电现状

嵩明县结合本地电网规划,根据各供电区域负荷情况和经济发展水平,抓好变电所的新扩建优化电网布局,增强电网供电能力,提高电网经济效益。创立农村用电新型供电模式,常规照明等生活用电方式和生产用电分开,互不干扰,建立良好的用电秩序[8]。嵩明县顺利实施了电网改造工程，有效提高了供电率、电压合格率，让线路分布更加合理，使居民用电更加安全、方便、实惠。

2.5 燃气

根据《中国能源统计年鉴2019》，截至2018年，乡村居民生活用能结构中天然气占比为0.3%，液化气占比为7.5%。所以农村燃气主要以液化气为主。

嵩明县设有液化气站点，除少数乡镇没有站点外，大部分乡镇都已达到设有1个或1个以上的站点。没有设点的乡镇可通过电话联系安排送气上门。另外大型的液化气公司还计划牵头县内液化气企业市场整合，建立全县液化气集中配送呼叫服务系统平台，用户可通过手机APP订单购气，由就近液化气公司送气上门，来解决方便用户的问题。据统计，目前燃气使用率已达15.04%。

3 讨论

3.1 嵩明县农村能源使用

根据本次调研数据，嵩明县农村用能情况如表3所示：

表3 2021年嵩明农村生活用能

嵩明县中包含山区、坝区和半山区，因为本次调研的农户主要位于山区和坝区，所以山区和坝区的农村能源使用情况有所差别。该县农村能源使用分别是电力、太阳能、薪柴、燃气、沼气(每家的生活用能都有两项或两项以上)，分别有86户、60户、44户、40户、36户，占比分别是32.33%、22.56%、16.54%、15.04%、13.53%。其中电力使用占比第一；薪柴、太阳能、燃气占比第二；沼气占比第三，燃气使用率只比沼气高一点，说明燃气商品化程度相对较低。嵩明县是蔬菜、养殖农业大县，有充足的沼气原料，基本上实现了户用沼气池的全覆盖，但近几年随着农村经济的不断发展和基础设施的不断完善，沼气工程的问题日益突出。

首先是户用沼气安全问题，许多沼气池没有经过填埋就被废弃，对居民的生活埋下了不小的安全隐患[9]，其次是家中人少，所养禽畜粪便不够，出气困难；资金短缺，维修人员不足，群众依赖性重；出渣困难，清理不易以及化粪池不定期清理，污染环境等问题[10-11]，政府为此制定了许多政策，针对安全问题除了要进一步做好安全知识宣传工作，提高用户的安全意识，还要保障后期维护[12]。针对户用沼气使用率降低的问题，采用集中综合供气处理模式,整个农村集中综合供气处理工程建设可与农村垃圾处理分类处置及其他新农村项目建设资源整合协调推进,助力推进农村人居生态环境综合整治技术提升与环境改善,对农村生态文明宜居、美丽健康乡村项目建设发展起到强有力的促进推动保障作用[13]。

沼气工程同样也存在一些问题，针对大中型沼气工程生物天然气产业归属尚不明确的问题[14]；2019年底，《关于促进生物天然气产业化发展的指导意见》政策出台，统筹可再生能源和生物天然气相关产业的供应和储销发展支持产业政策，将生物天然气融入新能源中，以多种工业化产和市场化经营方式有效推动经济发展[15]，合力共同推动我国生物质和天然气产业加快健康发展。

针对沼气工程产生的“三沼”经济收益不突出的问题，嵩明县基本上都在种蔬菜花卉大棚，当地村民不喜欢用沼液的很大一部分原因就是使用沼液滴灌、喷灌非常容易堵住，所以要提高设施农业中沼液滴灌过滤技术及设备的智能设计问题[16]。

针对产气不足、补助方式不合理、工程效益难以发挥以及相关政策规定不明确等问题[17-18]，采用“政府+农户+能源合作社”的运营模式，由当地政府组织专业的人员成立能源合作社，由能源合作社成立沼气管理队伍,在输送发酵原料或收集发酵产物时,做好沼气用户的服务工作,以保证农户沼气池正常运行和安全使用,同时也可以解决大中型沼气工程产生的沼液、沼渣没有销路的问题，能源合作社派工作人员去每个养殖场收集沼液、沼渣，然后把它们卖出去，服务中采取合理收费方式[19]。以上政府采取的政策，有利于改变目前沼气使用率变低的现状，进一步推进嵩明县生物质能的发展。

3.2 云南省农村能源使用

根据第三次全国农业普查数据公报，云南省农村生活用能如表4：

表4 云南农村生活用能 (%)

云南省地处低纬高原，各地海拔相对较高，太阳能资源、水资源较为丰富, 因此云南省电力在逐步上升，电费变得便宜，家家户户都可以用电，同时云南省也是一个以种植业和养殖业为主的农业大省，生物资源丰富。再结合云南省的实际情况，从上世纪八十年代开始，云南省就积极地发展沼气综合利用技术。所以目前云南省农村生活用能以电、薪柴为主，太阳能、燃气、沼气等新能源作为补充。

3.3 全国农村能源使用

根据第三次全国农业普查数据公报，全国农村生活用能见表5：

表5 全国农村生活用能 (%)

从表5可以看出，目前我国农村传统能源与现代能源并存,全国农户使用电力、燃气、薪柴、沼气、太阳能占比分别是38.3%、32.22%、28.89%、0.46%、0.13%，虽然电力基础设施已经比较完善、家电已比较普及, 但家电使用率偏低、家庭用电量较少[21]。全国的农村生活用能中电力、薪柴、燃气为主要能源消耗，能源商品化程度高，而太阳能沼气仅仅作为补充。

3.4 嵩明县、云南省和全国农村生活用能的比较分析

根据本次调研和第三次全国农业普查数据公报，嵩明县、云南省和全国农村生活用能的比较见表6：

表6 嵩明县、云南省和全国的农村生活用能 (%)

由表6可以看出，目前嵩明县的农村用能电力第一，虽然本次所调研的地方有山区，但电力基础设施已经基本完善，当地村民使用电的频率较高。

云南省太阳能资源丰富，其太阳能使用占比为0.38%，嵩明县的太阳能使用占比22.56%，均都超过全国水平。在农村地区广泛推广太阳能，发展太阳能实际上就是减少其他常规能源的利用，而太阳能在使用过程中不会产生温室气体，本质上说是一种减排渠道，减少温室气体排放[20]。

在燃气的使用方面，云南省的使用比率远低于全国水平，虽然嵩明县的使用比率略高于全国水平，但嵩明县使用的燃气大部分是液化气。云南省由于燃气支线管网建设起步较晚，建设缓慢等问题，使得燃气在云南省发展较为缓慢，使用率略低。全国燃气占比较高是主要是因为华东、华南等沿海经济发达地区，尤其是广东省燃气发电占比持续走高，从而提高了全国的燃气使用率。

云南省生物质能资源丰富，当地政府也是一直致力于生物质能的发展，云南省沼气使用占比为1.46%，嵩明县沼气使用占比为13.53%，远超全国沼气使用比率。这说明多年来云南省在太阳能和生物质能的发展上取得了一定的效果。

虽然目前云南省农村用能占比最高的是电能，但是其使用薪柴的占比也比较高，政府应该大力推广并积极宣传太阳能、天然气等新能源，加快完成农村能源转型的脚步。

4 结论

嵩明县政府从改变传统不科学的用能结构入手，对农民用能结构进行调整，并适时因地制宜地推广，应用不同的新能源技术，促进当地农村能源转型。目前随着农村电网的不断覆盖，用电更方便，使用最多的是电能和太阳能，而沼气使用虽然存在原料不足、沼气池维修成本高以及沼渣沼液收益较低等原因，但仍然在农村能源多元化利用中占有一席之地。

通过本次调研可知，嵩明县积极应用可再生能源，选择沼气、太阳能、生物天然气等无污染的天然资源，这样不仅能够满足新农村的用能需求，同时还能够推动农村现代化建设，实现农村可持续发展。目前嵩明县农村能源多元化利用已成规模，其农村生活用能，电力>太阳能>薪柴>燃气>沼气，形成了以电能为主，辅以可再生能源多能互补的综合能源模式。