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中国北方地区雾霾的主要来源之一是居民取暖的散煤燃烧。2017年《北方地区冬季清洁取暖规划》开始了针对北方农村地区、特别是“2+26”城市和汾渭平原地区的居民清洁取暖改造，采用“煤改气”、“煤改电”、“改用清洁煤和高效炉具”等方式替代高污染的居民取暖散煤。

农村清洁取暖改造工程开展以来，中国北方冬季的重污染天数大幅下降、空气质量大幅改善。但同时，农村清洁取暖改造工程目前仍至少被高成本、高碳排放的“两朵乌云”所笼罩：第一，农村居民清洁取暖成本过高。清洁取暖改造时农村居民需要购买清洁炉具，如天然气炉、电取暖器、空气源热泵等，使用清洁炉具时天然气和电力的消费成本也很高。高运行成本也导致很多农村居民即使有清洁炉具也用不起，加大了取暖“返煤”风险。虽然中央和地方安排了清洁取暖补贴，但即使在补贴后，很多地区的居民取暖成本仍要比之前的燃煤取暖成本高出不少。第二，2020年中国政府提出二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，并努力争取2060年前实现碳中和。在碳中和碳达峰的背景下，清洁取暖不仅需要减污，还需要降碳。“煤改气”虽然可以同时减污降碳，但是气源问题威胁国家能源安全，而且大幅发展天然气有“碳锁定”的风险；“煤改电取暖器”则往往增加二氧化碳排放，因为电取暖器效率低（取暖效率在99%左右），而电又主要来自于煤，所以在生命周期上，这一改造实际上大幅增加了二氧化碳排放；“煤改空气源热泵”则相反，因为空气源热泵效率较高（取暖效率在300%左右），所以可以同时降低运行成本和碳排放，但是空气源热泵设备价格高，没有补贴农村居民很难承受。

农村清洁取暖高成本、高碳排放的一个重要原因就是农村居民建筑能源效率太低。农村建筑走风漏气严重，又没有未进行保温处理，达到舒适的室内温度需要的能源消耗很高。2017年以来的清洁取暖主要关注炉具侧的散煤替代，而对建筑节能改造关注严重不足。加快农村居民建筑改造，不仅可以减少能源消费和运行成本，还可以减少碳排放。建筑节能性好，所需要的供暖设备的容量也更小，所以建筑节能也能减少取暖设备成本。此外，建筑节能还能减少夏天的制冷成本和基础设施投资。

普林斯顿大学公共与国际事务学院的研究团队最近发表在《Environmental Science & Technology》的文章讨论了中国“2+26”城市和汾渭平原地区的农村建筑节能改造的居民经济效益和环境效益。文章第一作者是博士生刘尚炜，通讯作者是Denise Mauzerall教授，合作者还有西安交通大学的刘泓讯副教授。

主要结果

第一，从环境和经济角度看，补贴建筑节能改造和高效空气源热泵购置优于补贴取暖运行成本。补贴建筑节能改造和高效空气源热泵可以同时减少取暖运行成本和碳排放，但补贴取暖运行成本会鼓励能源消费，而且补贴运行成本会成为政府财政长期负担。因此可以考虑用节能改造和节能热泵补贴替代运行成本补贴。

第二，建筑节能改造和取暖设备改造谁先做、谁后做的顺序很关键。节能改造后，可以购置容量更小的清洁炉具。空气源热泵的价格和其机组大小有关，因此简单的节能改造可以大幅减少热泵购置成本。此外，对于既有建筑，深度节能改造（指全建筑保温）成本很高，虽然深度改造可以大幅减少运行成本和碳排放，但是成本回收期常常超过10年，因此对既有建筑进行深度改造经济上不划算，应主要考虑简单节能改造措施（如治理走风漏气、节能窗户等）。

第三，对于新建建筑，仅从经济角度考虑，在“2+26”城市和汾渭平原地区农村居民最经济的取暖选择一般是“简单建筑节能+空气源热泵”。这一组合在初始投资上高于天然气、电取暖等设备，但考虑15年左右的使用寿命，长期来看是成本最低的选择，并且相比天然气、电取暖等设备碳排放也更低。即“空气源热泵优于其他取暖设备，做建筑节能优于无节能建筑”。考虑到未来农村居民收入增加，需要室内温度更舒适，一些情况下“深度建筑节能+空气源热泵”这种低排放、高能效的组合选择也会成为富裕居民长期最经济的取暖技术选择。

第四，目前农村清洁取暖政策以“煤改气”、“煤改电”和成立“禁煤区”为主要抓手。文章估算指出，到2030年，这一政策会进一步减少30%农村居民取暖相关的碳排放（相比于2021年），但同时居民平均取暖的年化成本也会增加14%。如果政策推动空气源热泵部署以及提高农村建筑节能水平，不仅居民取暖的年化成本会降低，而且也会大幅减少碳排放，为中国2030年实现碳达峰做出贡献。但是无论是空气源热泵技术还是建筑节能技术，都属于初始成本高、运行成本低的技术，所以采用这两种技术都会需要农村居民掏一大笔钱来支付初始成本。推动农村居民采纳节能技术需要金融、管理、行为等多方面的合力。