访谈嘉宾 杨旭东

清华大学建筑学院副院长、教授，国家级人才计划入选者，兼任中国建筑节能协会副会长、国际室内空气科学院会士（ISIAQ Fellow）、国际能源署建筑与社区节能委员会执委和中国代表等；长期从事村镇建筑节能、低碳建筑系统及健康室内环境领域国际前沿研究，成果得到大规模应用，入选Elsevier 高被引学者、斯坦福大学全球顶尖科学家榜单。

农村是我国实现碳达峰碳中和的重要领域。农村地区可再生能源资源丰富，具有实现能源革命的天然优势。2023年3月，国家能源局、生态环境部、农业农村部、国家乡村振兴局联合发布的《关于组织开展农村能源革命试点县建设的通知》提出，加快推进农村能源革命，对保障农村地区能源安全、助力实现碳达峰碳中和目标任务、全面推进乡村振兴具有重要意义。

“双碳”目标为推动我国农村能源革命带来了机遇，也将其重要性和紧迫性提上日程。根据调查，2020年我国农村常住人口为5.1亿，户数1.87亿。随着农村生活水平的提高，农村能源消耗在快速增长。

清华大学建筑学院副院长杨旭东教授长期研究农村建筑节能及新能源利用，在2024年3月发布的《中国建筑节能年度发展研究报告2024》中提出，碳中和是农村能源的未来方向。在理想的情境之下，我国农村有望于2040年率先实现碳中和，其路径就是在充分实现节能的基础上，充分开发农村各类可再生能源，大力建设低碳、零碳乡村。

为此，本刊记者对杨旭东教授进行了专访，了解这一路径提出的背景、理念、技术及方案落实的可行性。

从农村清洁取暖到能源革命

CST：您是从什么时候开始关注农村用能并决定要做出改变的？

杨旭东：我从小长在河北农村，印象最深刻的就是每天早上起来水缸里面的水都冻成冰，室温也在零度以下，冷得很难受，唯一感觉好一点的就是睡在炕上躺在被窝里，但是当时并没有想为什么会是这样。

工作以后尤其是我2005年回国，当时在清华大学和农业部的支持下，2005年组织了一次全国范围农村建筑环境和能源调查，派出700多名清华师生挨家挨户走访了20多个省市农村。在走访中，我发现虽然改革开放20多年来农村经济条件有了很大改善，但是唯独在取暖和炊事上几乎和我小时候（就是20世纪六七十年代）一样还在烧柴烧煤，这对我是一个很大的触动。

我们发现农村生活用能环境这么差，决定从村落做试点。2007年，在北京房山选了一个村10个农户，对房屋围护结构及取暖和炊事设备进行改造，用了三四年将其打造成北京市首批新农村节能住宅示范村。随后，示范村技术和模式在北京市得到大规模推广，截至2018年北京市改造了100多万户。总体来讲，现在北京市农村地区基本实现了无煤化，效果还是不错的，尽管投入非常大。

我亲历了这个过程，认识到农村建筑节能具有很大的挑战性，其中技术路径的选择尤为关键，在合理的技术路径和不合理的技术路径之间，其投资和运行费用的差别不是百分之几十，而往往是几倍的差别。北京市在农村房屋建筑节能改造路径方面，从政策支持、改造模式到群众参与程度，都树立了很好的样板。

2017年我国启动了北方地区冬季清洁取暖行动计划，现在88个城市被纳入中央财政支持清洁取暖范围。当时重要起因是解决北方大气雾霾污染问题，因为1吨散煤排放的污染物是大型锅炉排放的十几倍甚至几十倍。农村住宅节能改造和散煤替代取得了多重效益，不仅大大减轻了大气污染，农村环境和农民生活质量、健康水平也得到了显著的提升。

CST：多年来您长期在研究农村用能问题。据您观察，近年来我国农村用能发生了哪些变化？您又是如何转向农村能源路径研究的？

杨旭东：我国农村用能大体分成三个阶段。第一阶段，从中华人民共和国成立初期到改革开放，农村生活用能方式非常原始，主要燃烧秸秆、薪柴。那时候农民生活水平比较低，把地里秸秆和山上树枝当作宝贝收集起来运回家，用来解决做饭和取暖用能问题。

第二阶段，从改革开放到我国清洁取暖改造之前，村民经济收入增加了，买得起煤、液化气、电，农村用能便利，村民就不用再去背柴火，大量秸秆等生物质资源被废弃了。但是这个阶段由于大量烧煤，造成空气污染和二氧化碳排放，出现了高污染、高排放的情况。虽然农村也开始用电，但是电费价格相对较高，主要是用于照明、家电使用。

第三阶段，国家推进北方清洁取暖计划，主要是去除农村散煤燃烧，尽量减少生物质能直接燃烧，这需要合理的技术替代。

第一种形式是煤改气。首先，煤改气尽管比烧散煤清洁一些，但是建设农村燃气供应系统，成本投入很高。其次，农村并不熟悉燃气设备安全运行，产品质量也参差不齐，容易存在安全隐患。最后，天然气在某些地方供应紧张，尤其是冬季“缺气”现象甚为普遍。目前我国天然气大量依靠进口，且天然气本身是化石能源，会产生碳排放，所以，我们认为，在农村不宜大规模推广“煤改气”。

第二种形式就是煤改电，以电为能源的采暖。煤改电有很多种形式，最简单的就是电锅炉、电暖气，这种电器成本低，但热效率差，因为电是高品位的能源，直接转换成热是1∶1转化，能量浪费很大。所以，这种方式也不是特别合理。

经过实践和研究，我们提倡用电驱动热泵的形式，供暖效率就大大提高了，1千瓦时的电能够提供2.5~3千瓦时的热量。在北方农村地区推动空气源热泵技术，是一个适宜的技术路径。但是需要在热泵超低温性能、长期运行稳定性、室内供暖舒适性、分时分室调控等方面注意选择性能好的产品，保障其安全稳定经济运行。近年来出现在市场的低环境温度空气源热泵热风机正是满足了上述要求，得到地方政府和群众的欢迎。

那么，如何确保农村用的电是清洁的呢？基于长期对农村建筑用能的研究，在我国“双碳”目标提出以后，我们转变思维，从农村取暖和做饭清洁用电出发，发现农村具有丰富的屋顶空间资源和生物质资源，一旦开发利用，不仅可以满足村民清洁取暖和做饭需求，还可以实现整个农村用能零碳。所以，我认为要从做好农村清洁取暖的“小事”，开始研究和推动实现农村碳中和的“大事”。

农村用能转型将成为能源革命突破点

CST：做好小事，成就大事。如何理解从做好农村清洁取暖的“小事”到实现农村碳中和的“大事”？

杨旭东：首先，在我看来，农村清洁取暖看起来“小”是因为它分散到千家万户，涉及的技术看起来没有那么高大上，在视觉上体现“小”。但是它绝对不是小事，它是民生问题，关乎5亿多农民，关乎国家一年2亿多吨标准煤的能耗，关乎空气质量改善，甚至关乎上亿人的健康，与我国能源革命又有紧密的关系，所以说需要把它当成“大事”来对待。

其次，如果把农村可再生资源开发好，不是一个小数。经统计识别，我国农村区域各类屋顶面积共有273亿平方米。如果把农村屋顶光伏开发起来，有20亿千瓦的装机容量，一年发电量可达近3万亿度电，相当于20个三峡的年发电量，这当然就不是“小事”了。

另外，如果把农业秸秆、林业枝条、畜牧业牲畜粪便等农村生物质资源开发利用，可以贡献6亿~7亿吨标准煤零碳燃料，超过我国每年石油消费总量，是每年天然气消费总量的1.6倍，这自然也不是一个小数。最重要的是，它一年能贡献15亿~20亿吨二氧化碳的减排量，占我国总碳排放的15%~20%，这也不是一个小数。

所以，农村可再生资源的特点是量很大，但是摊得很广。屋顶光伏资源和生物质资源目前还没有被充分重视的主要原因，就是因为太分散，不像石油、天然气那样可以集中开发。分布式可再生资源必须分布式开发、分布式应用才能达到最佳效果，但是这些资源的潜力一旦全部挖掘出来，能量巨大，将成为中国能源革命的突破点。

CST：随着“双碳”目标的提出以及乡村振兴战略的实施，如何看待新形势给农村能源转型带来的机遇？

杨旭东：党中央提出的“双碳”目标，引导我们把农村清洁用能工作往前推进了一大步。刚刚谈到农房节能改造、农村清洁取暖和炊事都是解决农村局部问题，如今整个工作提到了实现碳达峰碳中和以及乡村振兴的战略高度，原来我们只谈农村怎么节能、怎么用能，现在得谈农村怎么产能、怎么供能，这是最大的变化。

经过研究，我们提出建立农村分布式新型能源系统，正好符合我国“双碳”目标的要求。以前农村用电是从电网取电，这些电大多数来自火电厂，而农村地区有大量的屋顶空间资源，村民把屋顶光伏资源开发利用起来，就不用从外面花钱购电了，可以自己发电满足所有用电需求，而且还有富余发电量，可以向电网供电，如此一来，每户将从原来的“用能单元”变成了“产能单元”。

另外，农村能源革命对于我国实施乡村振兴战略也有非常重要的意义。首先是助力产业振兴。农村新型能源系统建设，将带动光伏、储能、电力电子器件、直流配电与保护器件、电动汽车和电动农机等相关产业，这些产业的发展将给当地产业振兴带来很大加持。据估算，全国农村新型能源产业做起来以后，将达到年产值万亿级的市场规模。

其次，大幅改善农民生活质量。以前农民习惯能省则省，商品能再便宜，也是花钱的，所以用低用能水平维持质量不高的生活环境。一旦能通过自家屋顶进行光伏发电，农民可以充分享受可再生能源带来的便利，生产、生活和交通用能等都会更便捷。

最后，把人才留下来。我国农村很多地方空心化比较严重，主要就是没有合适的产业，也就没有合适的就业。农村建立新型能源系统，将留住一批维持农村能源系统稳定高效运行的专业人才。可以说，这套产业体系具备新质生产力要求的所有要素，又实实在在解决了农村空心化问题。

CST：基于您及团队的研究，农村要建立以零碳为目标的新型能源系统的技术路径和发展模式是什么？

杨旭东：第一种思路，建立农村新型能源系统需要合理的顶层设计和技术路径规划。我们认为，其中重要的技术路径就是农村建立“光储直柔”新型电力系统，它可以在全国70%以上的地区进行推广落地，但是具体要针对不同区域进行合理设计，即根据户内光伏消纳量和本地电网吸纳的光伏量给出合理的匹配，到底开发多少，用什么样的技术手段实现微网侧和大电网之间的灵活柔性互动，这是有巨大挑战性的。一般“光储直柔”新型电力系统可以先针对一个村进行试点，技术成熟后再逐步拓展应用。

最近在各种范围进行的农村新型微网建设尝试，目的就是把这套技术打通，其中涉及储能问题、户内消纳问题、用光伏取暖方式问题、电网柔性互动问题、经济性问题，都需要在试点过程中对方案进行优化，最终村级示范拓展到镇级，再拓展到县级，最后在全国大规模推广。

另外，关于农村生物质资源开发，不同地区要根据实际资源禀赋选择合理的商品化路径。特别要强调的是，生物质资源一定要走商品化路径，否则很难被合理应用。生物质资源价值非常大，但是还没有被放在和风能、太阳能同等地位对待，甚至把它当成废弃物了。如果把农村生物质能产业发展起来，又是一个很大的新型能源系统。实际上，光伏、生物质这两类可再生能源在农村地区都是用不完的，都可以往外供应挣钱，同时解决城市对大量零碳能源的需求。

第二种思路就是在不同的地区探索适合本地的做法，就是建设符合本地特点的零碳村。每个地区资源禀赋不同，要根据实际情况把各自资源区域化特征体现出来。现在零碳村的技术体系在不断涌现，当下面临的难题是找到可推广、可复制的商业模式，既让企业赚到钱，又让所有利益相关方受益。如果没有好的商业模式，政府不给予政策支持，企业没有积极性，村民参与度不高，零碳乡村就没法落地，这也是目前零碳乡村建设的难点。

零碳村发展模式需要按照不同时间段进行调整，从现在开始到2030年碳达峰阶段，重点是确定在不同区域布局零碳乡村建设数量；从2030年到2060年碳中和阶段，可细分两个时间，2030—2040年（成熟模式快速推广和更新技术不断涌现）、2040—2060年（维持稳定运行和服务）。

目前，农村新型能源系统建设还急需国家相关部门做好顶层设计和协同规划，否则无法调动起所有相关单位的支持，包括政府、电网、企业、群众共同参与，这些都是挑战。

苏州太仓在东林村打造零碳村镇

打造零碳乡村，从试点示范到全国推广

CST：目前我国部分地区积极打造零碳乡村，是否验证了您的路径构想？对此有哪些建议？

杨旭东：零碳乡村的核心是技术路径，就是如何合理开发利用可再生能源，解决农村用能问题。上述说的路径构想已经在我国部分零碳乡村得到了验证。在这里，我想首先澄清一下什么叫零碳乡村，不是说乡村做了一些可再生能源的开发，就叫零碳村，它是有一套严格的指标要求的。

零碳村要分步实施。现阶段首先要实现建筑节能，减少能源需求，这个是根本。此外，在农村生活领域不再有任何形式的化石能源使用，而是通过可再生能源开发满足生活用能需求。之后，再逐步实现交通和生产全部来自自产的可再生能源。

整体而言，目前我国正处于探索零碳乡村试点示范模式阶段。农业农村部在全球环境基金（GEF）支持下，正在全国范围建设多个零碳示范村，旨在建立农村社区“零碳”技术体系和模式。

我所带领的团队还与国家电网合作，在山东东营打造将农村生活用能、大棚农业生产用能、电动农机具用能、电动汽车用能耦合起来的一体化示范，实现农村生活、生产、交通用能的零碳。后期，还要对上述这些零碳村不断跟踪监测和评估、不断完善发展模式。

目前在“双碳”目标下全国打造零碳村的热情很高，可以说现在迎来了非常好的时机。但是需要注意的是，一定不要一拥而上甚至是炒概念，而是按照技术发展选择合理的路径。相关机构也正在加紧推进零碳村指标体系建设，指导各地规范开展零碳乡村建设。

选择最优路径，农村2040年有可能率先实现碳中和

CST：您提出2040年农村率先实现碳中和，非常令人振奋，也很有挑战。这个目标能实现吗？

杨旭东：我认为，我国农村在最理想的情景下全面开发利用屋顶光伏、生物质等可再生资源，高度重视农宅节能改造和电气化改造，2040年有可能率先实现碳中和。但是这不是自然发生的，如果不付出巨大努力，做好顶层规划并给予合理的支持，农村碳中和甚至永远实现不了。所以它可能是两个极端，做好了会很超前，做不好会非常差。

确实，农村要在2040年率先实现碳中和，挑战非常多。农村最大的优势是资源条件，这也是唯一的优势，其他的都是劣势，包括农村政策、技术、人才、资金等。最大的挑战就是如何在政策、技术、人才、资金等方面形成合力，国家重视、企业投入、群众深入参与，才能够做好。另外一个可能的预测是，我国农村能源革命和国家整体发展同步，在2060年实现碳中和。即使这样，也要付出艰辛的努力。

CST：正如您所说，推动农村实现碳中和，需要从政策、技术、人才、资金等多方形成合力，也需要多方参与。您有哪些具体建议？

杨旭东：我国农村要实现碳中和，急需多方共同参与。第一，国家从战略上高度重视，从具体政策给予支持。我国政府高度重视“三农”问题，最近十几年每年的“一号文件”都是关于“三农”的。下一步，希望国家在农村新型能源系统建设上有相对明确的政策和支持计划。我国对于农村有很多不同的补贴政策，建议把这些补贴政策融合在一起支持农村低碳转型。比如，农村新型电力系统基础设施建设，靠群众是不可能解决的，企业也很难大量投入，这就需要政府支持。

第二，各部门之间要协同。农村碳中和涉及国家发展改革委、国家能源局、农业农村部、住房城乡建设部、财政部、生态环境部等不同的部门，各部门之间要协调好，从政策、机制上达成共识，形成共推机制。

第三，企业的角色很重要。农村要实现碳中和，需要有社会责任感的企业认识到农村低碳发展的重要性，以不同形式参与农村新能源系统建设，贡献商业力量，包括技术、产品、服务、资金支持等。

第四，农民积极拥抱变化。常年以来农村地区在用能方式改变上进程较慢，需要从多方面加强宣传和引导，让村民意识到参与这件事有好处，并体会到实实在在的好处。

第五，需要拓展资金支持渠道。需要拓展资金支持来源，比如通过绿色债券、绿色金融等，但是这也涉及政府、企业、金融机构等不同主体之间的利益分配，以及跟村民之间的责权利分配问题，有时候还是比较复杂的。需要大胆的探索和创新。

编辑丨王秋蓉

来源丨《可持续发展经济导刊》2024年4月刊

供图丨国网太仓供电公司

原文标题丨《推动农村能源革命“向前一步”——专访清华大学建筑学院副院长杨旭东教授》