环境规划院重点实验室在《Science Bulletin》发文揭示中国北方农村地区清洁取暖政策成本-效益空间错配问题

文摘   2024-07-03 17:04   北京  

【导读】生态环境部环境规划院环境规划与模拟重点实验室联合山东大学、南京信息工程大学等机构在中国卓越计划领军期刊《Science Bulletin》刊发论文“The uneven distribution of health benefits and economic costs from clean heating in rural Northern China”。该研究基于村级清洁供暖数据集和重点实验室构建的“减排成本—环境效益—健康收益—经济影响”环境政策综合评估模型,评估了实施清洁取暖政策后,“2+26”城市污染排放、健康收益与经济成本的空间异质性。研究发现,清洁取暖政策使“2+26”城市PM2.5年均浓度下降了23%,避免约7.5万例PM2.5相关的过早死亡。总体上,清洁取暖的货币化健康效益(705.6亿元)超过了其经济成本(506.0亿元),但存在城市间成本收益分配不均衡情况。收入水平最低的7个城市承担了约40%的经济成本,但仅获得总收益的20%。因此,研究提出未来的政策应努力通过优化中央政府补贴和建立跨地区补偿机制解决上述问题,推动清洁取暖政策的稳定持续。

研究背景


中国农村居民燃煤已被确定为空气污染物的主要来源。研究表明,2015年家庭(主要是农村家庭)燃煤对京津冀地区月平均PM2.5浓度的贡献为46%-57%。为了促进能源转型并减少农村地区的散煤取暖,我国在2017年启动了《北方地区冬季清洁取暖规划》,以下简称农村清洁取暖政策。“十三五”期间,华北平原地区约有2500万个农村家庭进行了清洁取暖改造,有效改善了当地空气质量。然而,目前清洁取暖行动面临多重挑战。在一些人均收入较低的地区,尽管能够得到财政补贴,农村家庭在采用清洁取暖时仍面临相当大的经济压力。同时,一些地方政府由于财政压力正在削减清洁取暖补贴。此外,由于缺少区域间补偿机制,低收入地区承担了相对更高的取暖成本而无法从相关受益地区取得相应补偿。因此,迫切需要对各地区在清洁取暖行动中的成本和收益进行全面评估,深入了解该行动的分配效应,为未来政策调整优化提供科学依据。

研究方法


本研究基于重点实验室构建的“减排成本—环境效益—健康收益—经济影响”的大气环境政策综合评估模型,对清洁取暖的经济成本和环境健康收益进行量化分析。首先,本研究构建了京津冀地区“2+26”城市2.5万个村庄的高空间分辨率清洁取暖数据集,该数据集包括清洁取暖家庭数量、改造措施和平均家庭取暖用煤量等内容。其次,通过耦合空气质量模型(CAMx)、天气预报模型(WRF)和全球暴露死亡模型(GEMM),量化清洁取暖政策带来的PM2.5年均浓度下降水平和相关的可避免死亡人数。最后,使用人力资本法(HCL)将该项政策避免的死亡人数转换为健康效益和经济收益,并追踪了各地级市清洁取暖行动的跨区域影响。  

研究结果


(1)散煤减少与空气质量改善

2017-2020年,“2+26”城市因清洁取暖政策减少了4,034万吨的散煤使用。河北省减少了约2,474万吨的散煤消耗,占散煤总减少量的61.33%,其中,保定、邯郸、沧州、廊坊和唐山是减少散煤消耗最多的城市。山东和河南分别占散煤减少总量的14.34%和8.71%。煤改气、煤改电和集中供热这三种清洁供暖改造措施分别减少了2,782万吨、988万吨和263万吨的散煤消耗。


图1 (a)散煤消耗减少的空间分布;(b)各城市分措施散煤消耗减少量


散煤消耗的减少带来了空气污染物排放减少,使“2+26”城市PM2.5年均浓度在2020年下降了23%,特别是农村地区的平均PM2.5浓度下降了24.7%,比城市地区高出2.3%,这主要是由于在农村地区广泛实施了清洁取暖改造措施。在市级层面,廊坊、保定、衡水和沧州等地的空气质量改善最为显著,PM2.5浓度下降了31%-40%。


图2 人口加权年均PM2.5浓度减少空间分布


(2)空气质量改善的健康效益

基于全球暴露死亡模型(GEMM)测算显示,清洁取暖政策避免了“2+26”城市约7.5万例PM2.5相关的过早死亡。分区域看,河北省获得了最多的健康效益,避免了约4万例过早死亡,北京和天津等高城镇化率和高人口密度的城市也获得了显著的健康效益。其中,煤改气措施对健康效益贡献最大,占总避免死亡人数的69%,煤改电和集中供热措施分别占25%和6%。分城乡看,城市地区避免了约1.4万例过早死亡,占“2+26”区域避免过早死亡人数的18%,农村地区避免的死亡人数占82%。


图3  避免的PM2.5相关的死亡人数空间分布和城乡分布


本研究进一步量化了清洁取暖政策的跨区域健康溢出效应。清洁取暖政策的跨区域健康溢出效应指因其他地区清洁取暖实施而在某一地区产生的健康效益。在“2+26”区城市,有45%的健康效益归功于其他城市清洁取暖政策的实施。值得注意的是,北京和天津获得了最显著的溢出效应,这主要归功于河北省清洁取暖政策的实施。相反,河北省实施清洁取暖避免了其他地区约1.1万例过早死亡,但其他地区的实施清洁取暖仅避免河北省4190例过早死亡。


图4  跨区域健康效益溢出效应


(3)经济成本和健康收益的错配问题

本研究基于高空间分辨率清洁取暖数据集,核算了2+26”城市清洁取暖政策的总成本,包括家庭的运营成本和设备购买成本以及政府的补贴成本。结果表明,“2+26”城市清洁取暖政策总成本约为506亿元,其中居民支付了60%,政府支付了40%。但不同城市之间,居民和政府成本支付占比存在显著差异,天津、太原、聊城、滨州和长治的政府承担了50%以上取暖成本,而濮阳、焦作、鹤壁、开封和新乡的居民承担了超过70%的取暖成本。清洁取暖成本在各城市之间也存在巨大差距,人均收入较高的城市平均取暖成本相对较高,但本研究同样发现,河南和山西一些经济较落后的城市(如濮阳、安阳、新乡和阳泉),由于大多采用煤改电取暖方式,其农村居民平均成本也相对较高。

使用市级人力资本损失(HCL)数据估算了清洁取暖政策健康效益的经济价值。总体而言,“2+26”城市的货币化后的健康收益为704.6亿元,约为总经济成本的1.4倍,但各城市间成本收益分配存在显著不均衡特征。其中,经济较为发达的北京、天津和济南收获了总健康收益的44%,但仅承担了约11%的总经济成本;经济欠发达、农村人口比重大的七座城市(保定、邯郸、衡水、邢台、安阳、菏泽和聊城),承担了约40%的总经济成本,但获得的总健康收益不到20%。


图5 “2+26”城市农村清洁取暖政策的成本效益比较分析。(a)各城市清洁取暖成本;(b)健康收益与经济成本对比;(c)各城市净收益;(d) 成本效益洛伦兹曲线及基尼系数。

政策应用


本研究对我国北方“2+26”城市农村清洁取暖的经济成本和环境健康收益进行量化分析,并追踪了各地级市清洁取暖行动的跨区域影响,研究发现各城市间成本收益分配不均衡,相对于北京等经济发达区域,欠发达地区农村居民承担了更大的清洁取暖成本压力,在地方政府补贴逐渐退坡的预期下,未来如何维持清洁取暖,降低欠发达地区农村居民取暖压力,防止散煤复燃需要针对性对策。本研究建议:

(1)未来的散煤治理政策需要根据地方财政状况和居民收入水平,动态调整现有的中央和地方政府补贴,确保低收入地区和居民能够承受清洁取暖成本负担,这既是保障污染防治的重要基础,也是脱贫攻坚与乡村振兴的重要内容。

(2)基于“2+26”城市内部的健康溢出效应,可以探索建立城市之间的跨区域大气补偿机制或散煤治理基金,对贡献溢出效益显著的地区提供补偿。同时,可以结合发展屋顶光伏、农村风电等新能源发展契机,通过技术创新和政策创新,切实降低农村居民取暖成本。


作者贡献

生态环境部环境保护环境规划与政策模拟重点实验室张伟研究员与山东大学博士生张鹏飞为文章第一作者。南京信息工程大学汪峰副教授、重点实验室薛文博研究员、山东大学李佳硕教授为论文共同通讯作者。其他作者包括重点实验室成员赵静助理研究员、宋玲玲研究员、蒋洪强研究员、王金南研究员,首都经济贸易大学张鹏岩教授等。该研究获得国家自然科学基金、山东省自然科学基金、江苏省自然科学基金、国家重点研发计划、江苏省研究生科研与实践创新计划的资助。


  
论文获取:Wei Zhang#, Pengfei Zhang#, Jing Zhao, Feng Wang*, Yuzhu Shang, Pei Fang, Wenbo Xue*, Pengyan Zhang, Lingling Song, Hongqiang Jiang, Jinnan Wang, Jiashuo Li*. The uneven distribution of health benefits and economic costs from clean heating in rural Northern China . Science Bulletin, 2024.

https://doi.org/10.1016/j.scib.2024.04.035

环境规划与政策模拟
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