作者:Aaron Pardy、Ekaterina Rhodes、Jonn Axsen、Mark Jaccard
所属机构:西蒙弗雷泽大学资源与环境管理学院,地址:加拿大不列颠哥伦比亚省本纳比市大学大道8888号,邮编V5A 1S6
摘要
脱碳挑战的关键在于将家庭从化石燃料供暖系统转向零排放的替代方案,如电热泵。在这项研究中,我们分析了加拿大房主在供暖系统选择上的差异性。通过利用陈述偏好数据(样本量n=2099)进行潜在类别建模,我们识别出四类房主群体,这些群体在对供暖技术类型和属性的评估以及个人社会人口统计特征方面存在差异。研究发现,大约一半的家庭对电热泵持中立态度;在成本等因素相同的情况下,他们认为电热泵和传统炉子/锅炉的价值相当。四分之一的家庭更倾向于使用炉子,对电热泵有强烈的抵触情绪,同时对购买价格的敏感度较高,且对运行能耗节省的重视程度相对较低。另外两类家庭则高度评价电热泵,其中一类特别偏好地源热泵,但同时也非常反感安装过程中的麻烦。我们的研究结果为推动不同群体的电热泵普及提出了一系列政策建议,包括有针对性的激励措施和战略宣传;然而,倾向于使用炉子的家庭似乎很难被说服改用电热泵,可能需要通过监管手段来实现脱碳目标。
引言
本研究以加拿大为例,评估了目前使用化石燃料炉子和锅炉的房主在供暖系统选择上的差异性(样本量n=2099)。在寒冷气候国家,空间供暖是住宅能源需求和温室气体排放的主要来源。在美国,近55%的家庭使用化石燃料炉子和锅炉进行空间供暖(美国能源信息署,2018年)。在加拿大,这一比例略高,约为60%,占全国年温室气体排放量的5.2%以上(加拿大自然资源部,2024年;加拿大环境与气候变化部,2025年)。脱碳挑战的核心在于促使这些家庭从化石燃料转向零排放的替代方案。
现有建筑中实现空间供暖脱碳主要有两条途径:一是用生物甲烷、氢气或零排放合成天然气等气体替代天然气;二是将家庭供暖系统电气化,即用电阻加热器或电热泵取代炉子和锅炉。尽管最新研究表明这两种途径都将在脱碳过程中发挥重要作用(Carlson,2023年),但主要的能源经济模型研究一致认为,特别是电热泵,在加拿大、美国乃至全球范围内对于减少住宅供暖排放至关重要(Miller等人,2023年;国际能源署,2019年;Bataille等人,2015年)。
大致来说,电热泵分为两类:空气源热泵(ASHP)从室外空气中吸收热量,地源热泵(GSHP)从地下提取热量。与将电能1:1转换为热能的电阻加热器不同,电热泵每单位电能可以提供更多的热量。在典型条件下,电热泵每使用一单位电能可以转移大约三单位的热量,从而降低电能成本,相比传统的电加热系统(如底板加热器和电炉)更具优势。
鉴于电热泵在减少温室气体排放方面的潜力,各国政府已推出政策鼓励其普及,加拿大也是如此。尽管如此,2023年电热泵在加拿大的市场份额仍仅约为7%(加拿大统计局,2023年)。权威模型预测,到2040年这一比例应上升至约40%,到2050年需超过60%,以帮助加拿大实现净零排放目标(Dion等人,2021年)。
对于希望加速推广电热泵等零排放供暖系统的政府而言,了解房主对供暖技术及其属性的偏好至关重要。消费者偏好是指个人或家庭对某种商品或服务的主观喜好。了解不同人群中的偏好差异有助于政策制定者制定针对性的沟通策略,设计有效的干预措施,并评估脱碳任务的规模、复杂性和公众接受度(Jager等人,2025年;Rao等人,2025年;Axsen等人,2015年)。量化偏好还有助于提高能源经济模型的真实性,增强政策评估的严谨性(Rivers和Jaccard,2006年)。
一些技术因素阻碍了电热泵的快速普及,可能影响了房主的决策。首先,电热泵的初始购买和安装成本通常高于炉子和锅炉(Poblete-Cazenave和Rao,2023年)。其次,安装过程可能比简单更换炉子或锅炉更为复杂(Wilson等人,2024年),尤其是地源热泵的安装,可能需要数天时间并对房屋及周围环境进行较大改动。虽然空气源热泵的运行成本通常低于化石燃料系统,但其效率会随室外温度下降而降低。在持续寒冷的地区,可能仍需要备用供暖系统来保证系统性能并降低总体成本(Carlson,2023年)。
本文利用加拿大房主关于供暖系统选择的调查数据来实现三个研究目标:
1. 分析目前使用化石燃料炉子的加拿大房主在供暖技术上的偏好差异。2. 概述各消费者群体对不同供暖技术类型和属性的偏好及支付意愿。3. 描述与各消费者群体相关的特征。本研究填补了现有文献中的若干空白。以往的研究主要集中在欧洲案例上,对北美的关注较少,而北美的供暖技术和属性存在显著差异(Poblete-Cazenave和Rao,2023年)。我们的研究聚焦于北美特有的技术类型,并评估了以往文献中较少探讨的供暖技术属性,如安装难度和电热泵对备用供暖系统的需求。
数据收集
本研究使用了2021年夏季由Leger市场研究公司开展的“加拿大家庭供暖调查”数据,该调查历时35分钟,覆盖了全国范围内的加拿大房主。我们重点分析了19岁以上、居住在独立屋、半独立屋、联排别墅或双拼别墅中、以天然气、丙烷或燃油为主要供暖系统的房主数据。
主要发现与解读
研究发现,加拿大房主对电热泵的总体评价较低,但市场存在明显差异:约一半的房主对电热泵和传统炉子的价值相当;另一半则明显偏好电热泵。此外,不同社会人口统计特征也影响了他们的偏好。
结论与政策建议
我们的分析表明,房主在供暖技术选择上存在广泛差异。通过了解这些差异,我们更清楚地认识到推动电热泵普及和实现住宅建筑脱碳的挑战与机遇。不同家庭对电热泵的接受程度不同,这也影响了他们对非强制性政策措施的响应程度。
作者贡献声明
Aaron Pardy:负责撰写、审稿与编辑、方法论设计、数据整理及概念框架构建。
Ekaterina Rhodes:负责撰写、审稿与编辑、项目监督及资金筹措、数据整理。
Jonn Axsen:负责撰写、审稿与编辑、项目监督及方法论设计。
利益冲突声明
作者声明没有已知的可能影响本文研究的财务利益或个人关系。
致谢
我们感谢加拿大社会科学与人文研究委员会和太平洋气候解决方案研究所对这项研究的支持。同时感谢Steve Conrad在实验设计方面的协助,Dan Howard在数据整理方面的帮助,以及Zoe Long在LatentGOLD软件使用上的指导。