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为探究热泵取代燃气供暖时燃料价格对英国地区不平等的影响，研究人员经分析发现价格比是关键，该研究为政策制定提供参考。
全球变暖下，供暖脱碳引发的 “公平” 难题
在全球气候变暖的大背景下，过去九年成为了现代有记录以来最温暖的时期。这一现象背后，温室气体排放是 “罪魁祸首”，而供暖在英国温室气体排放总量中占比高达 37%，其中空间供暖就贡献了 17% 。
目前，英国大部分家庭依赖燃气供暖，2021 年这一比例达到 74%，且过去十年基本没有变化。为了减少温室气体排放，英国采取了一系列措施，比如改善家庭基础设施和能源性能、发展可再生能源、推广低碳技术等，还计划在 2035 年前逐步淘汰天然气锅炉，并出台多项激励措施鼓励使用热泵。
然而，供暖脱碳带来的挑战和后果影响着社会的方方面面。其中一个突出问题就是 “燃料贫困” 可能加剧，因为弱势群体往往难以获取新技术，也承担不起高昂的前期成本。不同国家都面临类似情况，如美国热泵销量在 2022 年超过燃气炉，欧洲安装了超 1900 万台热泵，但瑞典也意识到气候政策对低收入群体的影响更大。
在这样的背景下，研究燃料价格变化对采用热泵供暖时地区不平等的影响就显得尤为重要。来自多个机构的研究人员合作开展了相关研究，该研究成果发表在《Advances in Applied Energy》上。
研究方法：多数据融合与复杂计算
研究人员以英国国家统计局（ONS）报告的低层超级输出区（LSOAs）为地理单位，从一系列公开资源收集输入数据集，包括气候数据、能源消耗统计数据、燃料贫困统计数据等。
在数据处理和分析中，研究人员采用了多种方法。为了估算热泵取代燃气供暖时能源消耗的变化，他们根据已有研究假设并计算了相关参数。例如，计算燃气消耗变化时，假设了热泵的采用比例参数U，U=0表示燃气消耗无变化，U=1表示所有用于家庭供暖的燃气被完全替代 。同时，通过复杂的公式计算热量、电消耗变化、供暖成本变化等。为了衡量地区不平等程度，还构建了不平等指数，其计算涉及供暖成本变化、标准偏差以及燃料贫困比例等因素。此外，研究人员运用世界化身（TWA）的动态知识图谱方法来管理数据和信息，通过一系列计算代理来处理信息，确保研究的全面性和准确性。
研究结果：价格比决定供暖成本与不平等变化
3.1 2019 年和 2022 年燃料价格下的家庭供暖成本变化
研究人员利用 2019 年和 2022 年的平均电价和燃气单价，计算出家庭供暖成本的变化（ΔC）。在 2019 年的情景中，多数地区家庭供暖成本增加，英格兰北部地区增幅更为明显；2022 年的情景下，成本变化的地理空间分布有所不同，英格兰南部家庭供暖成本降低，北部则增加。同时，研究还发现供暖成本变化对温度较为敏感，以某一地区为例，每月因温度差异导致的成本变化可达约 20 英镑 / 户。
3.2 价格比的影响
尽管 2022 年燃料价格大幅上涨，但该情景下ΔC的整体幅度比 2019 年小，这表明电价与气价的比值（价格比）比绝对价格更重要。研究人员通过分析发现，未来价格比预计主要在 3.25 - 5 的范围内。进一步研究发现，价格比增加会使归一化成本变化（ΔC^）增加，且地理空间分布呈现从南到北增加的趋势，但区域差异不如 2019 年和 2022 年成本变化的差异明显。同时，随着价格比增加，不平等指数在地方和国家层面都呈现全面上升趋势，在价格比 3.5 - 4 之间不平等增加最为显著，超过 4.25 后地理空间分布趋于稳定。
3.3 对未来脱碳政策的影响
研究人员计算了 2019 年和 2022 年所有地区的不平等指数，发现燃料贫困严重的地区在 2019 年燃料价格下不平等程度较高，在 2022 年燃料价格下则较低。这表明在合适的条件下，采用热泵有助于减少不平等，价格比的敏感性和 2022 年较低的不平等指数说明了这一点。
3.4 减少不平等的干预措施
研究发现热泵安装对地区不平等的影响受价格比影响，在高价格比情景下，热泵可能加剧地区差异。为此，研究人员探讨了一种基于供暖成本的补贴计划。该补贴旨在减少不平等指数超标的地区的不平等程度，根据地区家庭供暖成本变化、燃料贫困比例和目标不平等指数来计算补贴金额。结果显示，2019 年的补贴预算远高于 2022 年，且 2019 年的补贴成本远超现行的一些相关计划。尽管补贴效果明显，但补贴对热泵采用和地区不平等的长期影响存在不确定性，同时与改善家庭基础设施相比，资金分配的有效性也有待研究。
研究结论与意义：为政策制定提供关键依据
本研究利用 TWA 方法整合能源和社会公平数据集，对英格兰地区空气源热泵取代燃气供暖情景下燃料价格对地区不平等的影响进行了详细的地理空间分析。研究发现，经历燃料贫困的地区对燃料价格变化较为敏感，在合适的价格体系下，热泵有潜力在支持供暖脱碳的同时减少地区社会不平等。
电价与气价的价格比是影响家庭供暖成本变化的关键因素。在未来价格比预测的低端（即电价比气价便宜），采用热泵会减少不平等；在高端则会增加不平等，且高燃料贫困地区对价格变化更为脆弱。
这项研究为政策制定者提供了关键见解，有助于他们平衡环境目标和社会公平。通过预测基于能源价格情景的未来不平等趋势，政策制定者可以了解燃料价格变化对不同地区的不均衡影响，从而制定具体的本地化策略，在鼓励供暖脱碳的同时解决社会不平等问题。不过，研究也存在局限性，由于现有数据的性质，对高燃料贫困地区脆弱性的原因分析不够深入。未来研究有望结合更详细的住房特征数据，如能源效率、建筑类型、城乡位置等，更好地支持精准政策干预的制定。
总的来说，该研究在供暖脱碳和社会公平方面迈出了重要一步，为后续研究和政策制定奠定了基础，对全球应对气候变化和解决地区不平等问题具有重要的参考价值。
