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甘肃省农村生物质能时空发展评价及案例项目有效推广研究

 
【摘要】:中国具有典型的城乡二元结构,农业农村发展问题十分突出且复杂多样。其中,落后的农村基础设施建设是影响农村地区发展最重要的因素之一,而能源基础设施的建设就是其中重要的一环。近年来,随着以生物质能、风能、太阳能等为代表的可再生能源项目在农村地区的建设和推广。中国农村能源结构有向以可再生能源为主的“多能互补”能源结构转型的趋势。在农村地区,生物质能是分布最广,最易获取,可利用性也最强的能源之一。因此,它在中国农村能源结构转型的历程中,起着至关重要的作用。中国是一个农业大国,农村生物质能资源储量极其丰富。但是粗放的传统利用模式(直接燃烧)造成了不良环境影响和资源浪费,已不再适应现代化的生产和生活方式。因此,以间接利用(沼气)为代表的现代化利用方式应运而生。过去,生物质能间接利用的主要模式是户用型沼气,这种分散式的开发和利用模式在改革开发之后得到迅速地推广,取得了一定的成果。但随着中国农村城市化进程的加快和社会转型的推进,这种生物质能的分散化利用模式逐渐失去了发展的优势和空间。在这种情况下,以集中化、规模化开发为主要特征的大中型沼气集中供气的优势变得明显。大中型沼气集中供气利用农场和养殖场的有机废弃物生产沼气,将有机废物转化为清洁燃料,使用集中供应的方式满足当地居民对生活能源的需求。这种集中化开发和利用的模式具有一定的时代必然性,是生物质能开发和可再生能源事业发展的新趋势。这篇文章以甘肃省农村地区为研究区域。首先通过收集相关数据资料,利用熵权法和逼近理想解排序法(IEWTOPSIS)两种方法,从各县域生物质能资源禀赋、农业发展基础两个方面,并结合各县域不同的自然地理要素权重,评价甘肃省农村生物质能实际发展潜力。接着,利用空间自相关分析方法进行县域尺度下甘肃省农村生物质能实际发展潜力的时空变动分析,探索农村生物质能开发潜力的时空布局与演变规律。然后通过实地观摩省内部分农村大中型沼气集中供气试点项目调研取证进行案例分析,从经济、环境和社会三个方面进行所调研项目多重效益的评价,综合分析所调研项目的在现有条件下的发展优势和问题。之后,以经济效益的大小为原则,将所调研项目分为三个层次,综合考量不同层级项目的规模、效益、运行状况和优化必要性,制定符合不同层级现实需求的优化措施。在持续发挥系统环境和社会优势的同时,致力于项目经济效益这个最大短板的提升,使其实现综合效益最大化。最后根据研究结果和探索出的问题,提出一些解决对策和政策建议。以期为甘肃省农村能源建设,特别是农村生物质能开发项目的良好运转和有效推广提供一些政策参考。主要结论如下:第一,集中化开发是生物质能开发利用的新趋势。生物质能在中国农村能源利用和结构转型的历程中,起着至关重要的作用。中国农村对生物质能的利用从粗放的直接燃烧发展到间接利用(沼气)技术的普及,简易低廉的户用型沼气得到了迅速地推广,并取得了一定的成果。但近年来,随着中国农村城市化进程的加快和社会转型的推进,这种生物质能的分散化利用模式逐渐失去了发展的优势和空间。在这种情况下,以集中化、规模化开发为主要特征的大中型沼气集中供气的优势变得明显,成为生物质能开发和可再生能源事业发展的新趋势。第二,甘肃省生物质能开发潜力时空变动较为显著。空间上,甘肃省生物质能实际开发潜力的地域差异较大。河西地区各县域无论从理论资源储量,还是实际开发潜力上,都占据相当的优势。而其他区域则开发潜力普遍不理想。最典型的是甘南地区,受限于本区域农业发展基础和地理环境条件的限制,是甘肃省范围最大的生物质能实际开发潜力低值集聚区。时间上,则体现出这种空间差距有缩小的趋势。从研究中得出,生物质能实际开发潜力的正空间相关性有减弱的趋势,无论是高值集聚还是低值集聚,其集聚区数量和所占空间范围都在不断缩小。此外,从预测结果来看,对于甘肃省而言,生物质能实际开发潜力的持续上升是未来发展的主流,也进一步验证了时间上甘肃省整体的农村生物质能发展地域差异在逐渐缩小的结论。第三,甘肃省生物质能具有一定的发展前景,但同时伴随很多问题。甘肃省来自于农业废弃物的生物质能资源总储量可达到7.28×10~7吨/年,理论上相当于年产约1.95×10~(10)m~3沼气。按人均量计算,可达到每人每年748.80立方的理论沼气使用量。可见甘肃省的生物质能资源储量相对丰富,具有一定的发展前景。但甘肃省生物质能的全面开发和推广还存在很多问题。主要集中在区域差距较大,开发和利用水平较低,利用模式较为单一三个方面。除此之外,还有一些生物质能开发试点项目在运营和推广过程中的问题,例如经济效益较差,综合效益难以体现,市场竞争力和抗风险能力较弱,后期管护不佳等方面。这些问题如果不能得到有效控制和解决,同样也会影响甘肃省生物质能的开发和项目推广。第四,经济效益是造成案例项目综合效益规模不经济现象的最主要因素。对所调研大中型沼气集中供气试点项目的研究发现,项目的经济效益是影响其综合效益的最主要因素。具体来说,环境效益和社会效益是生物质能开发项目的正外部性,这些正外部性是项目得以存在和发展的充分条件。但是由于经济效益在综合效益中始终占据最大的份额(70%左右),因此经济效益是这些项目得以存在和发展的必要条件,这些正外部性的发挥和体现会受到项目经济效益的制约和影响。例如,对于大型项目,由于其投资过高,运营成本过大,同时收益能力又很微弱,因此基本不具备经济效益。虽然这些项目在环境效益和社会效益具有一定的规模效应,但无法弥补其经济效益的不足,以致其综合效益也不显著。这样的项目生存能力很弱,一旦政策和市场出现不利于其发展的变动,就会严重影响它的正常运营,很难进行有效推广。第五,案例项目普遍需要进行优化,但同时需要从源头控制。大中型沼气项目的三种效益中,经济效益占据的份额最大,是最直接体现沼气项目是否具有有效推广潜力的指标。而环境效益和社会效益,更多的是一种影响因素。因此,需要通过系统优化解决大中型沼气项目经济效益较差的问题,以期能够提升项目的市场竞争力和抗风险能力。但规模过大的项目,由于其经济效益的缺口难以弥补,即便是通过全力提升经济效益的优化,还是无法具备足够的经济效益。因此,不建议盲目布局大型项目,对于确实有必要布局大型项目的地区,应该在建设前就做好规划,严格按照国家的相关技术标准和支持政策,结合本地实际情况合理布局,选择适宜的规模。同时严格控制成本,保障农村大中型沼气集中供气项目的有效推广和可持续发展。第六,部分市场竞争机制(准公共基础设施)是目前大中型沼气集中供气项目相对适宜的运行机制。在部分市场竞争运行机制下,政府提供部分或全部的建设成本,出资建设大中型沼气项目。建成之后,政府会让这些项目作为一个利益主体独立运作,自负盈亏。但事实上,政府投资建设沼气项目的真正原因是其能为整个社会提供环境和社会正外部性,因此可以将政府的这种投资视为对项目环境效益和社会效益的购买,而不是那种传统的期望能获得经济回报的投资。通过这种方式,可以解决项目回收投资的问题,使大中型沼气项目能利用有限的经济收益做好日常管护,在保障项目的稳定运营的同时还有足够的资金进行技术改造和设备更新,有利于项目的可持续发展。因此,在这种运行机制下,成本和效益会分散配置给政府、沼气项目和沼气用户,沼气项目的经营者也会在自负盈亏的独立运营机制下获得利润激励。因此,就目前而言,部分市场竞争或准公共产品模式是一种较为合理的选择。
【学位授予单位】:兰州大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2019
【分类号】:F323.214

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