中国的水能链及新问题

发布日期：2018-02-02

为了应对日益增加的资源压力并促进可持续发展，政府必须理解水资源和能源之间的复杂联系，即水能链，并改进能源发展战略和水资源管理方式。

中国的水能链

中国水资源分布不均。南方水资源丰富，中国北方部分地区面临水资源短缺的问题。北方地区拥有60%的农田和40%的人口，但只有20%的水资源。北京和天津所在的海河流域人均占有的水资源仅为350立方米。

中国北方地区大量使用地下水。2014年中国的农业取水量为全国取水量的61%，北方地区约1/3的农业用水来自地下水。地下水的大量使用导致地下水资源枯竭和污染。

水资源的利用效率低下，导致水资源短缺情况恶化。2014年灌溉效率平均仅为53%，城市供水设施的渗漏率高于20%，工业用水回收率仅为60%。

中国水资源污染频发。中国一半以上河段和水库的水质不符合饮用标准，不过近年来取得了很大改善。从2001年到2014年，水质较好的河段（1-3类）增加了33%，而水质极差（低于5类）的河流减少了21%。

中国需要更多的水资源来实现经济持续增长，但其用水效率低于发达国家。2013年，政府制定了控制取水量和提高农业和工业用水效率的目标，将包括能源行业在内的工业用水效率列为需要监测的关键指标。

能源行业的用水

中国遵循能源密集的经济增长战略，其能源强度（能源消耗与GDP之比）高于发达国家。自2006年以来，政府提高能源效率的举措已使得能源强度降低。然而，预计到2030年，中国的能源需求总量仍会持续增长。

中国占全球煤炭产量和消耗量的近一半。2014和2015年中国煤炭消耗量的绝对值下降，然而未来数十年中国的能源供应仍将以煤炭为主。尽管有减少煤炭使用的目标，但中国政府还在建设14个大型煤炭生产和加工基地，包括煤炭开采、燃煤发电和煤化工，其中大部分基地位于北方缺水地区。

虽然煤炭开采的用水量并不多，但煤矿开采后的脱水过程会产生高度污染的“生产用水”。若未在排放前妥善处理，生产用水可能成为水污染的来源。

传统的石油和天然气工业需要的水资源相对较少。炼油厂需要水作为化学反应的冷却剂并生产各种化学反应所需的蒸汽和氢气。常规天然气需要水来制备钻井液，很少或不需要用于加工的水，但生产页岩气的水资源强度是常规天然气的10倍。

水资源还被用于火力、燃煤和核发电厂的冷却。除直接取水和消耗外，燃煤电厂造成的大气污染还会造成酸雨，导致地表水体酸化和重金属积累。煤灰也含有重金属污染物，并可能通过渗漏和径流造成水污染。

水电开发虽然需要大量的水，但不会显著影响水质，而且水的消耗仅限于水库蒸发。然而，水电开发会改变放水的时间和地点，因而可能会给其他用水者造成时间和空间上的缺水。当涉及跨流域调水时，影响更为严重，需要适当的水资源管理条例来平衡对水资源的竞争性需求。

水资源供给中的能耗

除了水资源开采和输送所消耗的电力外，农业供水每年大约需要75太瓦时电力，住宅供水每年需要15太瓦时电力，商业或工业供水每年需要36太瓦时电力。

中国在水资源供给中的能耗和全国不同地区的取水模式在地理分布上非常接近。地下水开采能耗主要集中在地表水资源匮乏的北方地区。海水淡化的能耗集中在北方的沿海省份。中国东部地区人口密度较高且经济发达的城市在废水处理方面的能耗较高。

应对策略

中国政府已经意识到当前能源和水资源密集型的经济结构在长期是不可持续的，会导致气候变化、北方地区用水压力、地下水枯竭、水质恶化等问题。因此，中国已经采取多种措施提高用水效率。

一是在宏观层面整合水资源和能源规划。过去，中国的水资源和能源行业投资规划是分散的，缺乏协调性。政府必须采取更加平衡和协调的方式，在不同行业之间分配有限的水资源。政府需要进行行业间协调，通过整合水资源和能源行业规划来获得最大收益。

二是通过水资源行业的监管机构加强水资源配置。能源是经济持续增长和工业扩张的关键因素，因此政府对能源部门在水资源配置方面的投资给予了优惠待遇。在能源项目可行性研究得到水资源监管部门批准后，发展某个能源项目的决定已经成为国家规划的一部分，省政府别无选择，只能为项目分配水资源。

三是进一步实现能源供应结构多元化，减少煤炭使用。中国政府已经意识到需要减少对煤炭的依赖。政府应考虑在极度缺水的地区全面停止煤炭开采，并禁止煤炭发电。减少煤炭的生产和消耗可能会破坏一些省份的经济产出和就业结构。中央政府可以向这些省份提供财政补贴，以弥补产业转型的经济成本。

四是提高供水行业的能源利用效率。中国的水资源行业需要创新管理方式来统筹考虑能源因素。政府可以在城市水资源行业中建立能源（碳）核算体系；建立通过废水和污泥回收能源的体系；优先考虑节约用水、雨水收集和水资源循环利用，这些方式的能源和资金密集程度低于海水淡化、长距离输水和从深层含水层提取地下水等其他供水方式。

五是通过经济手段和市场机制分配水资源。水资源或水服务的低定价使得用水者不会真正关心水资源短缺和水资源风险的增加，也不会提高用水效率。由于能源行业的供水成本相对较低，政府应大幅提高能源行业的用水费用，以鼓励能源行业节约水资源。

六是增加对水资源和能源行业数据收集基础设施的投资。目前能源生产的用水量、消耗量、排放量以及供水能耗的可靠数据十分缺乏。清晰地理解水资源与能源之间的复杂联系有助于采取适当的应对措施，而这取决于相关实时数据的可得性。中国应建立水资源和能源数据的可靠且透明的数据采集和披露体系，包括基于实时地理信息系统的监测。