华北地区农宅清洁供暖激励政策比对分析

张华玲 牛高攀

（重庆大学土木工程学院 重庆 400044）

0 引言

随着我国经济的快速发展，农村地区生活质量也在不断地提升，近年来，农村住宅的建筑能耗也在迅速增加，据统计，截至2016年，我国农村住宅的商品能耗已达2.08 亿吨标准煤，占建筑总能耗的25%，其中北方农宅供暖能耗总量已达1.05亿吨标准煤[1]。在农村地区，因位置偏僻、条件相对落后、居住分散等原因，使得集中供暖难以实现，分散供暖极为普遍，主要形式为散煤燃烧，煤炭所提供的能量占供暖能耗的74%[2]，而且农村地区技术有限，煤炭不能充分燃烧，其燃烧产物中含大量的有害化合物和烟尘，严重污染环境，导致供暖季天气恶化、雾霾天气频现，危害人体健康[3]。

为切实解决这一环境问题，提高北方农村地区的清洁供暖比例，中央号召“坚决打好蓝天保卫战”，并出台“北方地区冬季清洁供暖规划（2017-2021年）”，对“2+26”个重点城市作出了清洁供暖规划。政策一经推出，各地政府积极响应，环境问题得以缓解，但是同时也暴露出了供暖费用高、效果差等问题。

政策实施之后，部分学者对北方农村地区的清洁供暖状况进行了研究探讨。尹波等[5]分析了不同清洁供暖技术的特点，并对耦合太阳能的多种清洁供暖技术进行了经济性分析，发现不同供暖技术经济性各异；于克成等[6]对北方农村3 栋不同特点的住宅进行了能耗测试和对比分析，发现传统农宅具有很大的节能潜力，对围护结构保温可以有效降低单位面积能耗；王惠等[7]对不同清洁供暖技术在华北地区农村的适用性进行了研究，认为空气源热泵供暖是华北农村地区最适用的清洁供暖技术。

为更好地了解华北地区农村清洁供暖改造后的使用情况，首先对华北地区的部分农村进行了实地调研，然后基于调研数据，计算分析了不同地区的清洁供暖的经济性，为以后进一步降低农户清洁供暖费用，更好地推进该地区的清洁供暖提供参考与建议。

1 现状调研

1.1 调研概况

2019年11月对寒冷地区北京市、河北省保定市及河南省焦作市郊农村“煤改电”住宅供暖现状展开实地调研，共调研了189 户，调研内容如下。

1.2 调研数据分析

分析整理调研数据，表1 为不同地区清洁供暖补贴政策，可见不同城市由于经济状况与能源供给情况不同，设备补贴与能源优惠方式与力度也不同。表1 所示为不同地区农村居民的用能特点。

表1 不同地区清洁供暖补贴政策Table 1 Clean heating subsidy policies in different regions

表2 不同地区农村居民的用能特点Table 2 Characteristics of energy use of rural residents in different regions

调研发现，各个地区农户对清洁供暖改造后的供暖费都表现出担忧，特别是保定市与焦作市经济水平相对北京市更低，供暖能源费的补贴优惠期只有2年或3年，图1～3 分别为北京市、保定市、焦作市所属地区典型农户清洁供暖改造前后调研获得的大致运行费用对比。

图1 北京市农村典型农户清洁供暖改造前后运行费用对比Fig.1 Comparison of operating costs of typical rural households before and after clean energy transformation in Beijing

图2 保定市农村典型农户清洁供暖改造前后运行费用对比Fig.2 Comparison of operating costs of typical rural households before and after clean energy transformation in Baoding

图3 焦作市农村典型农户清洁供暖改造前后运行费用对比Fig.3 Comparison of operating costs of typical rural households before and after clean energy transformation in Jiaozuo

对比改造前后农宅的供暖费用，运行费用增加率最低的是北京地区，改造前供暖季运行费在4200～8000 元不等，改造后运行费用为原来的0.8～1.6 倍，其次是保定地区，改造前供暖季运行费在2000～4000 元范围，改造后补贴期内的运行费为原来的1～2.2 倍，焦作地区改造前供暖季运行费在300～1600 元之间，改造后补贴期内的运行费为原来的1～5 倍。可以直观地看到，保定、焦作地区虽然对电价或者气价有不同程度的补贴，但大部分农户改造后供暖费用仍显著增加，关键这个费用还在优惠补贴年限内。可以预见，优惠期结束后农户“返煤”风险极高。

2 不同地区清洁供暖激励政策比对

为分析并对比不同地区实施清洁供暖激励政策对农户的影响，基于调研数据与同一基准建筑，定量计算不同地区农村清洁供暖的初投资和运行费用。

2.1 典型建筑及热负荷计算

基准建筑概况如图4 所示，面积为100m2的单层平房，一室两厅，外墙为37 墙，内墙为24 墙，层高3.5m，坐北朝南。

图4 房屋平面图Fig.4 Floor plan

根据调研信息给出围护结构的基本参数，外墙：页岩多孔砖，K=1.19W/(m2·℃)；内墙：粘土砖墙，K=2.439W/(m2·℃)；外窗：铝合金中空玻璃，尺寸1.5m×2m，K=3.4W/(m2·℃)；外门：金属框单框双玻门，尺寸：1.2m×2.5m，K=4.5W/(m2·℃)。屋顶：平屋面（硬质岩棉板），K=0.93W/(m2·℃)；地面：不保温地面，采用平均传热系数法计算，K=0.35W/(m2·℃)。

根据北京市、河北省保定市和河南省焦作市的气象参数，用T20 天正暖通V4.0 计算得到供暖负荷如表3 所示[8,9]。

表3 不同地区的计算参数及供暖负荷Table 3 Calculation parameters and heating loads in different regions

2.2 初投资及运行费用比对

结合上述供暖负荷计算及调研数据，不同地区的供暖设备配置及初投资费用如表4 中所示。

表4 三个地区农宅清洁供暖初投资费用对比Table 4 Comparison of the initial investment cost of clean heating for rural houses in three regions

除初投资外，不同地区的清洁供暖运行费用也因激励政策和农户供暖习惯的不同。对于使用空气源热泵机组供暖的农户，运行费按式（1）计算：

其中，C热泵为使用空气源热泵供暖的农户供暖季的运行费用，元/冬季；n为供暖季天数，取120；Qi为农户单日所需的供热量，kJ；COPh为空气源热泵的制热性能系数，结合实地调研及相关文献[7]可知，北京地区冬季空气源热泵的COPh处于2.5-3，综合考虑多方面因素，本文取COPh=2.5；p电为当地的电价，元/kWh。

对于电供暖的农户，运行费按式（2）计算：

其中，C电为电供暖的农户供暖季的运行费用，元/冬季。

对于使用燃气壁挂炉供暖的农户，运行费按式（3）计算：

其中，C燃气为使用燃气壁挂炉供暖的农户供暖季的运行费用，元/冬季；η为燃气壁挂炉的供暖热效率，根据调研数据，取89%；q为天然气的低位发热量，取35580 kJ/Nm3；p电为当地的天然气价格，元/Nm3。

值得一提的是，在河南焦作地区，由于农户习惯及气候原因，供暖系统均间歇运行，大致分为两类：空气源热泵和燃气壁挂炉用户，运行时段为7:00-17:00 停暖，其他时间供暖；电暖用户，其供暖时段较为灵活，00:00-04:00，07:00-11:00，13:00-17:00 停暖，其他时间供暖。分别考虑其间歇供暖负荷附加率为13%和30%[10]。由此可计算得出三个地区农宅清洁供暖五年内的运行费用（见表5）及设备寿命期内的总费用（见表6）。

表5 三个地区农宅清洁供暖五年运行费用对比Table 5 Comparison of five-year operating costs of clean heating for rural houses in three regions

表6 三个地区农宅清洁供暖设备寿命周期内总费用对比Table 6 Comparison of the total clean heating costs of rural houses in three regions during the equipment life cycle

图5 为三个地区农宅清洁供暖五年内的使用费用情况以及供暖设备寿命周期（十五年）内的使用费用情况，可以看出：

图5 三个地区农宅清洁供暖五年及设备寿命期内总费用对比Fig.5 Comparison of total clean heating costs in five years and equipment life period of rural houses in three regions

（1）北京地区无初投资，其余两地选用空气源热泵供暖的投资在3000～11000 元不等。焦作地区采用电直接供暖虽然安装和使用方便，但其后期运行费用昂贵，不推荐使用。

（2）改造之后的五年内，北京地区运行费用最低，其他两个地区补贴期结束后运行费用都有不同程度增加，尤其是保定市，运行费用最高可达补贴期的1.63 倍。

（3）无论是五年内还是设备寿命周期内，北京地区总费用最少，分别为11878 元和35635 元，其余两地因经济较北京落后，政府财政能力有限，补贴力度小且有时间限制，导致农户供暖费用高。

3 结论与建议

通过调研华北地区农村供暖现状，发现不同地区清洁供暖均有补贴方式的激励政策，基于对同一基准建筑的计算、对比与分析，可以得到以下研究结论：

（1）各地区因经济水平不同对清洁供暖的激励政策有所差异。北京地区补贴力度大且持续时间长，除基本的设备初投资和运行费用补贴外，还对房屋围护结构改造进行了激励和补贴，而保定和焦作地区只在改造后2～3年内对农户供暖费用有一定程度的补贴。

（2）对比改造前后农宅的供暖费用的调研数据，在补贴期内，运行费用增加率最低的是北京地区，其次是保定地区，焦作地区最高，改造后最高的运行费用为原来的5 倍。

（3）北京和焦作地区对初投资补贴力度较大，针对同一基准建筑进行计算分析，北京地区和焦作地区采用电直接供暖及燃气壁挂炉供暖时无需初投资，保定地区与焦作地区采用空气源热泵供暖的初投资在3000～11000 元不等。

（4）同样针对同一基准建筑，除北京以外，保定和焦作地区在补贴期结束后运行费用均有所增加，且采用不同的供暖方式其增加幅度也不同，保定地区增加幅度大于焦作地区，保定采用地暖供暖增幅最高，约4430 元，约为补贴期1.63 倍。在设备寿命周期内，北京地区总费用最少，约35635元，除电直接供暖外，保定地区采用空调供暖总费用最高，约88817 元。

综上所述，运行费用过高是目前华北农村推进清洁供暖最突出的问题，其原因是现阶段的清洁能源改造仅仅是改变了供暖的用能形式，农宅围护结构热工性能仍然较差，导致机组安装容量大，运行成本高。因此，要减少供暖费用，减轻农户供暖负担，应该先从围护结构改造入手，降低农宅能耗，然后再结合当地政府政策，合理运用可再生能源和蓄热技术等，从根本上解决供暖“贵”的问题，这样才能真正摆脱政策扶持，加快清洁能源改造在农村地区的可持续推进。