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沼氣是一種優(yōu)質(zhì)再生能源,發(fā)展農(nóng)村沼氣工程對于解決農(nóng)村能源問題、推動農(nóng)業(yè)發(fā)展方式轉(zhuǎn)變促進農(nóng)村生態(tài)文明建設等具有重要意義。自本世紀初以來,云南省戶用沼氣得到了迅速發(fā)展,至2015年底,戶用沼氣池保有量達到306.53萬戶,為云南省經(jīng)濟社會發(fā)展及生態(tài)文明建設作出了巨大的貢獻。但是,近年來戶用沼氣使用率不斷下降,據(jù)有關研究顯示,已建戶用沼氣池的使用率只有約55%

1,筆者在實地調(diào)研過程中也發(fā)現(xiàn),部分村寨已建戶用沼氣池的使用率只有20%-30%,如此低的使用率不僅導致國家建設資金的浪費、大量的有機廢棄物無用武之地,而且使云南省農(nóng)村環(huán)境問題難以緩解。而云南省農(nóng)村具有發(fā)展沼氣項目的很多適宜性。首先,云南省農(nóng)村具有發(fā)展沼氣項目的最適宜氣溫。陳豫2對中國農(nóng)村沼氣發(fā)酵溫度適宜性進行了區(qū)劃,結果表明,云南省是全國五個農(nóng)村沼氣發(fā)

酵溫度最適官區(qū)域之一。其次,云南省具有發(fā)展農(nóng)

村沼氣的原料適宜性。云南省農(nóng)村秸稈與人畜糞使

等生物質(zhì)資源潛在產(chǎn)氣能力為每戶1146m3,屬于

沼氣發(fā)酵原料適宜區(qū)?！度珖r(nóng)村沼氣發(fā)展“十

三五”規(guī)劃》的統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示,云南省屬于資源中等

的Ⅱ類地區(qū)。第三,云南省具有發(fā)展農(nóng)村沼氣的

t會經(jīng)濟適宣性。2015年云南省常住人口城鎮(zhèn)化

率為43.33%,尚有56.67%的人口居住在農(nóng)村。且

云南省農(nóng)村人均收人低,貧困人口多,2015年農(nóng)村

常住居民人均可支配收入8242元,比同時期全國平

均水平低3180元。在全國的14個連片集中特困

區(qū)中,云南省占了4個,且都集中在山區(qū)農(nóng)村。貧困

的農(nóng)村人口更需要沼氣項目增加收入、節(jié)約生活與

生產(chǎn)費用,可見,云南省仍然是全國發(fā)展農(nóng)村沼氣項

目的主要區(qū)域。第四,云南省具有發(fā)展農(nóng)村沼氣的

遠景適宜性。云南省城鎮(zhèn)化水平處于不斷推進之  中,隨著城鎮(zhèn)化水平的提高,一方面原來分散養(yǎng)殖的  農(nóng)戶數(shù)量減少,為滿足人們對禽畜產(chǎn)品的消費需求

農(nóng)村養(yǎng)殖將逐漸轉(zhuǎn)向?qū)I(yè)化,基于處理農(nóng)村養(yǎng)殖場  廢棄物的需要,對沼氣項目的需求將增加;另一方  面,城鎮(zhèn)化將使能源消費量增加,根據(jù)國務院發(fā)展研  究中心的研究,城鎮(zhèn)化率每提高1%,能源消費至少  增長6000噸標準煤,“發(fā)展農(nóng)村沼氣能有效減緩  未來能源壓力。此外,云南省未來農(nóng)村人口數(shù)量無  論在絕對量上還是相對數(shù)上仍占優(yōu)勢,并在短期內(nèi)  無法改變。

雖然云南省農(nóng)村是沼氣項目發(fā)展的適宜區(qū)域但是由于種種原因戶用沼氣使用率很低。2015年中央調(diào)整了對農(nóng)村沼氣發(fā)展的投資方向,重點支持  日產(chǎn)1萬m3以上規(guī)模化生物體天然氣工程試點項目與厭氧消化裝置總體容積500m以上的規(guī)?；?a data-mid="118" href="http://www.gaoguangtv.com/a/221.html">大型沼氣工程項目4。反思戶用沼氣發(fā)展現(xiàn)狀,云南省應主動適應農(nóng)村沼氣發(fā)展的“四個轉(zhuǎn)變”,由主要發(fā)展戶用沼氣向規(guī)?；託廪D(zhuǎn)變,在有條件的農(nóng)村發(fā)展大中型聯(lián)戶甚至聯(lián)村有機沼氣工程,配備專門的技術人員進行管理與維護,克服由單個農(nóng)戶管理與維護難的問題。由于云南省16個州市具體情況各異,農(nóng)村大中型沼氣項目如何布局還需要綜合考慮各種因素,因此,文章通過構建指標體系與評估模型對全省農(nóng)村大中型沼氣項目建設的適宜性進行區(qū)劃,為云南省未來農(nóng)村大中型沼氣項目建設布局提供參考

1.1采用 TOPSIS模型及用熵權法確定指標的短重  

Toss法的全稱為“通近于理想值的  法”,是由 Hwang等在1981年提出的一種適用于多  指標、對多項目進行比較的方法,其基本原理是首為  確定各指標的正理想值、負理想值,再求出各方案  正理想值、負理想值之間的加權歐氏距離,得出各方  案的優(yōu)劣排序。在使用 TOPSIS法進行評價時,其  中重要的一個步驟是確定指標的權重,主觀權法  客觀賦權法以及組合賦權法(主客觀綜合賦權法  是確定權重的3種方層與家意見  屆于主觀賦權,具有較的性客觀  然有自身的缺點,但能克服主觀賦權法的不O  此,本文采用熵權法確定各指標的權重  摘是物理上的一個概念,最先由申農(nóng)引入信  論,用于度量不確定性的一種方法,目前在社會經(jīng)  與工程技術等領域廣泛運用。通常,信息量越大,不  角定越小,熵值也就越小,反之越大。在多指標評  中,某指標值變異程度越大,信息搞越小,該指標提供的信息量就越大,在方案評價中的作用也越大因此指標權重也就越大;反之則權重越小6。

本文將TOSS模型與熵權法相結合,用于云南省各州市農(nóng)村大中型沼氣項目建設適宜性區(qū)劃及評價。1.2指標體系的構建

現(xiàn)有研究主要集中于戶用沼氣項目的適宜性分析,對大中型沼氣項目建設適宜性評價的研究幾乎沒有。而對戶用沼氣項目的研究主要表現(xiàn)在技術分析方面及對其經(jīng)濟社會效益與可持續(xù)發(fā)展評價,鴉建適宜性指標體系的研究極少。在現(xiàn)有研究中,包風霞認為戶用沼氣建設的適宜性包括氣候適宜性資源適宜性、經(jīng)濟適宜性、社會適宜性,評價指標體系包括平均氣溫、鄉(xiāng)村人口數(shù)、主要農(nóng)作物產(chǎn)量牲畜年末存欄數(shù)農(nóng)民人均純收入、地方財政收入村勞動力、人口自然增長率等12個具體指標  豫認為戶用沼氣區(qū)域適宜性評價包括氣候條件源狀況社會經(jīng)濟3個因素,指標體系中包含平均  度,≥10℃持續(xù)天數(shù),生物質(zhì)資源量,戶年均收人  農(nóng)民平均文化水平等7個具體評價指標。本  認為,云南省各州市農(nóng)村大中型沼氣項目建設的宜性由多個因素共同決定,具體包括溫度適宣性  料適宜性、經(jīng)濟適宜性、社會適宜性與遠景適應差

在借鑒現(xiàn)有研究的基礎上,結合云南省農(nóng)村現(xiàn)狀,構  建包含5個評價指標的指標體系。第一,由于云南  省整體上冬無嚴寒夏無酷暑,絕大部分州市各月無  極端天氣,因此采用各州市年平均氣溫作為溫度適  宜性指標;第二,云南省農(nóng)業(yè)雖不發(fā)達,但農(nóng)業(yè)增加  值占國民經(jīng)濟比重較大,2015年云南省第一產(chǎn)業(yè)增  加值占國民經(jīng)濟比重為15.5%,高出全國平均值的  6.5%3,農(nóng)業(yè)在云南省國民經(jīng)濟中占有非常重要  地位,這也決定了發(fā)展農(nóng)村大中型沼氣項目的原料  豐裕度,因此原料適宣性指標采用各地州農(nóng)村有機  廢棄物的人均潛在沼氣產(chǎn)氣量(即理論最大產(chǎn)氣  量)作為評價指標;第三,云南省農(nóng)村居民人均純收  低,對于低收入人群,少量的收入提高或者成本節(jié)約所產(chǎn)生的效用遠大于高收入人群或者較高收入人  群。沼氣項目能提高農(nóng)村家庭收入與節(jié)約生活、生產(chǎn)成本,因此,對于云南省大部分農(nóng)村人口來說,其經(jīng)濟效應是較高的,此處選用農(nóng)村居民純收入作為經(jīng)濟適宜性指標;第四,由于農(nóng)村人口數(shù)量大,對農(nóng)村能源需求以及生態(tài)環(huán)境壓力較大,也加大了對沼氣項目的需求,因此采用農(nóng)村人口所占比重作為社

適宜性指標;第五,遠景適宜性主要表現(xiàn)為隨著收入水平的提高及城鎮(zhèn)化的推進,養(yǎng)殖戶與養(yǎng)殖場增多,對大中型沼氣池的需求增加。由于養(yǎng)殖場逐年發(fā)展的數(shù)據(jù)不可得,此處采用肉產(chǎn)品年均增長率作為衡量未來養(yǎng)殖戶與養(yǎng)殖場數(shù)量發(fā)展指標

1.3數(shù)據(jù)來源

本文使用2015年數(shù)據(jù)進行分析,各州市年平均氣溫、農(nóng)村居民純收入、云南省農(nóng)村人口所占比重來源于《云南省統(tǒng)計年鑒2016》;肉產(chǎn)品年均增長率根據(jù)200年及2016年《云南省統(tǒng)計年鑒》相關數(shù)據(jù)計算得出;各地州農(nóng)村人均潛在沼氣產(chǎn)氣量根據(jù)各

州市秸秤年產(chǎn)量、人畜糞便年產(chǎn)量、有機廢棄物原料

產(chǎn)氣率等計算得出,其分析過程如下。  1.3.1確定各州市農(nóng)村人畜糞便潛在產(chǎn)氣量

各種沼氣原料能轉(zhuǎn)變成沼氣的最大數(shù)量稱為  潛在產(chǎn)氣量”,也即為理論產(chǎn)氣量。要估計出云南  省各州市農(nóng)村人畜糞便潛在產(chǎn)氣量,首先須估算出  人畜糞便總量。根據(jù)《云南省統(tǒng)計年鑒2016》,獲取云南省農(nóng)村人口、禽畜總量,然后測算出各州市全年禽畜糞便總量。

1.3.1.1禽畜數(shù)量確定方法

豬的平均飼養(yǎng)期一般為180天9,因此豬的飼養(yǎng)數(shù)量以當年的出欄數(shù)計算;牛按用途分類,主要有  用作役畜的水牛和黃牛,以及肉牛和奶牛。水牛、黃牛和奶牛一般當年不出欄,各自的年末存欄數(shù)即可視為當年飼養(yǎng)數(shù)量,肉牛的飼養(yǎng)期也在一年以上,因此年末存欄數(shù)也可視為當年飼養(yǎng)量;家禽主要以雞為主雞分為肉雞與蛋雞,也分為養(yǎng)殖場飼養(yǎng)與家庭散養(yǎng),肉雞飼養(yǎng)期為55天”,蛋雞飼養(yǎng)期可以超過一年,肉禽總量以出欄數(shù)計算,蛋禽總量以存欄數(shù)計,由于數(shù)據(jù)的可得性,家禽均以出欄數(shù)計算當年飼養(yǎng)量

1.3.1.2各州市人畜糞便排放量估算

根據(jù)各類禽畜每日糞便產(chǎn)生量和禽畜的飼養(yǎng)周期估算禽畜糞便排放量,估算公式如下

年糞便排放量=個體日產(chǎn)糞便量×飼養(yǎng)期x飼養(yǎng)數(shù)

+個體日產(chǎn)尿液量×飼養(yǎng)期x飼養(yǎng)數(shù)

關于畜禽糞便排泄系數(shù)中國目前尚無相應的國家標準,文章中豬、牛、禽采用國家環(huán)境保護總局《關于減免家禽業(yè)排污費等有關問題的通知(環(huán)發(fā)2004]43號)》中的排放標準,其它數(shù)據(jù)采用同屬于西南地區(qū)的重慶市研究成果,以此確定各類畜禽日產(chǎn)廢物量。

1.3.1.3人畜糞便潛在產(chǎn)氣量的估計方法

關于潛在產(chǎn)氣量的計算,希臘的 F A Batzias等在2005年提出了 ABEPE模型,以各類農(nóng)業(yè)有機廢棄物的TS質(zhì)量與原料產(chǎn)氣率為基礎估算相應有機廢棄物的產(chǎn)氣量,并最終估計出產(chǎn)氣總量。

1.3.2云南各州市農(nóng)村秸稈資源潛在產(chǎn)氣量估計  

云南省的秸稈資源十分豐富,對秸稈添加生物  菌劑,并進行預處理,3~7d可以進入沼氣池,其產(chǎn)  氣量與糞便產(chǎn)氣量相當,即使農(nóng)戶不養(yǎng)殖禽畜,只要種植莊稼同樣擁有豐富的沼氣發(fā)酵原料。

此處采用張無敵的研究方法,估算云南省秸  稈總量以及潛在產(chǎn)氣總量。秸稈年產(chǎn)量的估算與農(nóng)作物種類及農(nóng)作物產(chǎn)量密切相關。

秸稈年產(chǎn)量=農(nóng)作物年產(chǎn)量×草谷比  草谷比是指秸稈與農(nóng)作物產(chǎn)量的比例關系、  據(jù)作物種類不同而異,各作物的草谷比見表4。  根據(jù)張無敵的研究,云南省農(nóng)村40%的秸桿被用作飼料和其他工業(yè)原料,尚有60%可用做沼氣原料。

表5農(nóng)村各類秸稈原料在3C時產(chǎn)氣率(m3kgs

各類秸稈在不同的貯藏方式下含水量各異,在  我國,黃貯是主要的秸稈貯藏方式。黃貯方式下,玉  米秸稈的干物質(zhì)率為70%~90%,麥秸為80%  90%,水稻秸稈為80%~90%5,因此,本研究將各  類秸稈的干物質(zhì)率統(tǒng)一取80%。根據(jù)各州市秸桿  總量及各類秸稈原料產(chǎn)氣率(表5),概算出秸稈潛  在產(chǎn)氣總量。

1.3.3估計云南省各州市農(nóng)村人均潛在沼氣擁有量

將各州市人畜糞便潛在產(chǎn)氣量和秸稈潛在產(chǎn)氣  量加總,便得到各州市有機廢棄物潛在產(chǎn)氣總量,用  潛在產(chǎn)氣總量對農(nóng)村人口總量進行人均,就能獲得  農(nóng)村人均潛在沼氣擁有量。  根據(jù)《云南省統(tǒng)計年鑒2016》第18部分一各州  縣主要經(jīng)濟指標以及按照上文方法計算得出的農(nóng)村  人均潛在沼氣擁有量,獲取各指標值見表6。

2實證結果與分析

2.1數(shù)據(jù)處理與實證結果

利用熵權法原理對表6中數(shù)據(jù)進行處理,得出各指標的信息熵與權重,指標的信息熵越小,權重越大,信息熵的越大,權重越小。5個指標的信息熵值和權重值見表7。

利用TPSS法對標準化決策矩陣進行加權,計算出正理想解和負理想解,估算各州市綜合適宜度與正理想解、負理想解的歐氏距離,最后測算各州市綜合適宜度與正理想解的貼近度即綜合適宜度,由此獲得各州市農(nóng)村大中型沼氣工程項目建設適宜性排序,見表8。

2.2結果分析

2.2.1各指標對16州市農(nóng)村大中型沼氣工程項目建設適宜性綜合結果的重要性分析

基于熵權法確定各指標權重并進行排序,即為n3>3>2>4>1,此不等式能較好的反映指

標體系中各指標對云南省各州市農(nóng)村大中型沼氣項  目建設綜合適宜性的貢獻。肉產(chǎn)品的年均增長率  即養(yǎng)殖場與養(yǎng)殖戶發(fā)展速度及規(guī)模對綜合適宜性的  貢獻最大,是影響農(nóng)村大中型沼氣工程項目建設適宜性  的首要因素;第二大影響因素是各州市農(nóng)村人均潛  在沼氣擁有量,說明沼氣原料的豐裕度對各州市大中型沼氣工程項目的發(fā)展至關重要;第三是農(nóng)村居民人  均純收入的影響,這是一個逆指標,人均純收入越高,沼氣工程項目對農(nóng)戶的經(jīng)濟功能越低,因此,各州市  可以考慮在低收入縣及鄉(xiāng)鎮(zhèn)布局大中型沼氣工程項目;第四是農(nóng)村人口所占比重以及各州市平均氣溫,這兩個指標的權重小且在數(shù)值上相差不大,在指標體系中對農(nóng)村大中型沼氣工程項目建設綜合適宜性的貢獻最小

熵權法確定的指標權重大小與指標值的變異程度有關,指標值變異程度越大,提供的信息越多,權重越大。標準差系數(shù)能衡量指標值變異程度,通過  對以上5個指標值的標準差系數(shù)進行分析發(fā)現(xiàn),農(nóng)  村人口所占比重的標準差系數(shù)(0.1693)<各州市平均氣溫標準差系數(shù)(0.175)<農(nóng)村居民純收入標準差系數(shù)(0.1936)<農(nóng)村人均潛在沼氣擁有量標準差系數(shù)(0.2563)<肉產(chǎn)品年均增長率標準差系數(shù)(0.3799),農(nóng)村人口所占比重的指標值離散程度最小,權重也最小,而肉產(chǎn)品年均增長率指標的指標值離散程度最大,權重也最大。因此,指標值的離散程度決定了其權重的大小以及對各州市綜合適宜度的貢獻程度。

2.2.2各州市農(nóng)村大中型沼氣工程項目建設適宜性區(qū)劃及評價

根據(jù)表8分析數(shù)據(jù),云南省各州市農(nóng)村大中型沼氣工程項目綜合適宜性排序由高到低依次為臨滄市紅河州、曲靖市、保山市、文山州、麗江市、德宏州、迪  慶州、普洱市、昭通市、楚雄州、怒江州、大理州、西雙版納州、玉溪市、昆明市。雖然,云南省整體上是發(fā)展農(nóng)村大中型沼氣工程項目的適宜區(qū),但各州市在原材  料的豐裕程度、養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展程度、城鎮(zhèn)化率、農(nóng)村居民人均純收入等方面存在顯著差異,因此有必要根據(jù)綜合適宜度對16個州市發(fā)展農(nóng)村大中型沼氣工程項目的適宜性做一個區(qū)劃。適宜度越接近1,適宜程度越高,否則越低。根據(jù)綜合適宜度大小,擬將云南省劃分最適宜區(qū)、適宜區(qū)與次適宜3個區(qū)域。為了分區(qū)的客觀性,文章運用統(tǒng)計軟件SPSS對16個州市的綜合適宜度進行聚類分析,分析結果表明,臨滄

市、紅河州、曲靖市、保山市、文山州5個州市是發(fā)展

農(nóng)村大中型沼氣工程項目的最適宜區(qū)域,麗江市、德宏

州、迪慶州、普洱市、楚雄州、昭通市、怒江州、大理州

8個州市為適宜區(qū),西雙版納州、玉溪市、昆明市3

個州市為次適官區(qū)

綜合以上分析不難發(fā)現(xiàn),指標值權重的大小決

定了各州市綜合適官性排序,綜合適宣性排在前五

位的州市要么是肉產(chǎn)品年增長率高,要么是農(nóng)村人  均潛在沼氣擁有量大。總體來說,云南省具有得天

獨厚的氣候條件,各州市農(nóng)村人口所占比重高,云南

省應該在農(nóng)村居民人均純收入低、沼氣發(fā)酵原料豐  富以及養(yǎng)殖場數(shù)量多且發(fā)展快的州市優(yōu)先建設大中

型沼氣工程項目,優(yōu)化項目布局,充分發(fā)揮沼氣工程項目的經(jīng)

齊效應、生態(tài)效應與社會效應

3結論與討論

首先,通過指標權重排序,在5個指標中,最重

要的指標是各州市養(yǎng)殖場發(fā)展速度與規(guī)模以及農(nóng)村  人均潛在沼氣擁有量,其次是農(nóng)村居民純收入,這3  個指標基本決定了各州市大中型沼氣工程項目建設的綜

合適宜性排序

其次,將熵權法與 TOPSIS模型相結合應用于

云南省農(nóng)村大中型沼氣工程項目建設適宜性區(qū)劃,根據(jù)適宜性綜合得分,全省可以分為3個區(qū)域:最適宜區(qū)、適宜區(qū)與次適宜區(qū)。最適宜區(qū)的5個州市沼氣發(fā)酵原料豐富、養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展快、農(nóng)村居民人均純收入處于中低水平,雖然溫度是沼氣原料發(fā)酵必不少的因素,由于全省絕大部分州市氣溫適宜,因此,在5個指標中氣溫并非是適宜性評價的最主要因素。次適宜區(qū)的3個州市農(nóng)村居民人均純收入高,養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展速度位于全省后列,農(nóng)村人均潛在沼氣擁有量水平低,因此適宜性排序也處于最后3位

云南省具有得天獨厚的發(fā)展大中型沼氣工程項目的條件,但沼氣工程項目的布局需要考慮綜合適宜性,希望本文研究對于云南省農(nóng)村大中型沼氣工程項目布局有定的啟示作用。各州市大中型沼氣工程項目建設需要立足于各州市實際,同時借鑒全國其他省市的發(fā)展經(jīng)驗與實踐模式,切實利用好云南省獨特的發(fā)展農(nóng)村沼氣工程項目的優(yōu)越的自然條件,豐富的原料基礎,優(yōu)化

項目布局,以大中型沼氣工程項目建設帶動全省農(nóng)業(yè)產(chǎn)  業(yè)結構現(xiàn)代轉(zhuǎn)型,提高農(nóng)民收入,促進農(nóng)村經(jīng)濟發(fā)展。

摘自《中國沼氣》2018第二期 袁紅輝

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