《Energy Research & Social Science》：Perceptions and priorities for residential heat pump adoption in the rural northern US
编辑推荐：
•美国北部农村地区受访者对热泵（HP）的环境效益存在广泛共识。•老年人（65岁以上）和原住民群体展现出相对更强的环境优先意识和代际责任感。•采用意愿取决于大幅降低账单和较短的经济回收期。•大幅降低账单和较短回收期是美国北部农村地区采用热泵的前提条件。•解决结构性障碍是推动有益
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美国北部农村地区受访者对热泵（HP）的环境效益存在广泛共识。
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老年人（65岁以上）和原住民群体展现出相对更强的环境优先意识和代际责任感。
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采用意愿取决于大幅降低账单和较短的经济回收期。
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大幅降低账单和较短回收期是美国北部农村地区采用热泵的前提条件。
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解决结构性障碍是推动有益电气化的关键。
引言
美国住宅能源部门约占能源总消费量的20% [1]，其中42%的用量归因于空间供暖 [2]。提高住宅供暖的能源效率可以带来可观的减排。北部五大湖农村地区代表了这一供暖需求和影响的重要组成部分。在研究涉及的州（密歇根州、威斯康星州和明尼苏达州），冬季通常持续五到六个月，季节性基准温度平均为24.5°F（?4.2°C）[3]，导致空间供暖占住宅终端能源总消费量的很大一部分（60.3%）[4]，其中82.9%的空间供暖使用天然气、丙烷、燃料油或煤油 [5]。因此，提高住宅供暖效率是该地区实现脱碳的重要机会。
热泵（HP）技术由于其高能源效率和大幅减少碳排放的潜力，已成为住宅供暖部门脱碳的主要解决方案，尤其是在使用绿色电力时 [6]。与燃气炉相比，住宅热泵可减少38–53%的二氧化碳排放 [7]，为住宅部门逐步淘汰化石燃料提供了切实可行的途径。在全球能源安全危机蔓延的背景下，热泵技术也被视为加强能源安全的解决方案 [8]。自2021年以来，热泵的销售量已超过燃气炉，占美国空间供暖设备出货量的57% [9]。
热泵系统的安装成本和经济效益在不同类型和地区之间存在显著差异。热泵包括多种类型，其中空气源热泵在住宅市场占据主导地位，而地源热泵由于其安装成本高得多而较为少见。本研究中提到的热泵指的是空气源热泵，受访者在调查中已被告知这一信息。在美国北部五大湖农村地区，采用热泵面临多重挑战。在寒冷气候下效率会下降，而高性能热泵价格要高得多；在这些地区从燃气转向热泵可能会因供暖需求强烈和电价较高而导致供暖账单增加。使用热泵还引发了对该地区电力可靠性的担忧。例如，为密歇根州上半岛霍顿县供电的公用事业公司报告年度平均停电时间约为7小时 [10]。尽管这低于美国平均水平的11小时 [11]，但在极端寒冷天气停电会切断电气化住宅的供暖，可能使居民面临严重的健康风险。
能源正义为我们提供了一个规范性的分析框架，使我们能够理解北部五大湖农村地区社区的热泵不仅仅是一种商品或电气化技术，而是清洁且可负担的空间供暖公平获取的问题。在这些老化的住房存量普遍且能源负担沉重的社区中 [12]，[13]，转向热泵的成本和效益可能分配不均，弱势群体可能承担不成比例的负担，这引发了需要慎重考虑的正义问题。因此，本研究借鉴了分配、程序和承认等能源正义原则 [14]，[15]，并非旨在支持或反对热泵采用，而是为了识别居民的看法和优先事项，以便未来的部署或政策决策能够参考相关社区的价值观念。
调查在三大大湖区州的六个农村县进行：霍顿县和巴拉加县（密歇根州）、阿什兰县和艾恩县（威斯康星州）、克利尔沃特县和贝尔特拉米县（明尼苏达州）。研究结果填补了美国北部农村地区住宅热泵采用社会科学研究方面的空白，特别是在北部五大湖农村背景下，更好地了解了公众对影响热泵采用和安装的因素的看法，并量化了安装成本和回收期的财务可接受性阈值。本研究旨在促进对这些农村地区住宅供暖电气化的可行性及相关的社会认知的更好理解，最终为该地区的潜在政策制定和部署策略提供参考。
章节摘要
文献综述
本项目的目标之一是更好地了解可能促进或阻碍美国北部五大湖农村地区采用热泵技术的潜在因素。这项工作以改善能源正义结果为出发点，认识到塑造能源服务获取的独特因素，以及这些因素如何影响这些农村社区居民对能源技术的看法。通过询问可能影响热泵技术看法的具体安装因素，我们了解到
研究方法
数据通过使用Qualtrics软件开发的在线调查收集，研究团队在社区活动中还可向潜在参与者提供纸质调查问卷。采用便利抽样方法，调查分发包括被动和主动招募策略：被动招募涉及通过张贴传单、向当地组织发送电子邮件、电话跟进以及张贴
结果
调查样本的人口统计特征见补充信息，与案例研究县的普查数据进行比较，以评估调查样本的代表性。总体而言，受访者具有较高的教育水平，65岁以上的年龄群体存在过度代表。此外，由于调查县与部落土地相邻或重叠，以及在实地招募
讨论
与天然气、燃料油、丙烷和电电阻加热相比，热泵在所有美国州均能实现一致的温室气体减排，即使在最保守的未来电网情景下 [13]。尽管对热泵技术的整体了解有限，但受访者最常将环境效益确定为采用热泵的关键优势。这种环境共识在原住民和65岁以上的老年受访者中尤为突出。对于女性和中低收入
结论
本研究发现，美国北部五大湖农村地区向热泵技术的潜在转变可能由环境价值和经济考量共同驱动。虽然环境动机普遍且强烈，尤其是在老年人和原住民受访者中，但这些积极意愿往往受到实际社会经济限制的限制。结果表明，该地区的部署或政策策略需要首要考虑
CRediT作者贡献声明
Yi Wang：撰写——初稿，可视化，软件，形式化分析。Chelsea Schelly：撰写——审阅和编辑，撰写——初稿，资源，项目管理，研究方法，资金获取，数据整理，构思。Nelly Aghaei：撰写——初稿，软件，数据整理。
利益冲突声明
作者声明，他们没有已知的竞争财务利益或个人关系可能会影响本论文所报告的工作。
致谢
本研究是Alfred P. Sloan基金会资助项目"农村北部的电气化与气候韧性：挑战与机遇"的结果。
Yi Wang|Chelsea Schelly|Nelly Aghaei
