從能源的角度來(lái)看,無(wú)論是挖礦洗煤、采油制氣,還是發(fā)電冷卻、
石化煤
化工,從能源采挖到利用的整個(gè)過(guò)程,都需要使用大量的水。
然而,在我國(guó),能源資源和水資源存在逆向分布的現(xiàn)象。該如何合理開(kāi)發(fā)能源,避免水源的超限使用,兼顧能源的可持續(xù)發(fā)展和水資源永續(xù)利用?
01 噬水之煤:以鄂爾多斯為例
能源行業(yè)是耗水大戶(hù),在其開(kāi)采、轉(zhuǎn)化與利用的過(guò)程都離不開(kāi)水,尤其是化石能源的開(kāi)采和利用需要消耗大量的水。中國(guó)以煤電為主的火電,年取水量幾乎占了工業(yè)取水量的一半左右。
2008年工業(yè)部門(mén)取水量
作為中國(guó)最大的多紀(jì)煤田,鄂爾多斯也是我國(guó)缺水最嚴(yán)重的地區(qū)之一。據(jù)統(tǒng)計(jì),2000-2015年間,鄂爾多斯農(nóng)業(yè)用水整體降幅達(dá)到了10.7%,而工業(yè)用水(能源產(chǎn)業(yè)是用水大戶(hù))則總體保持上升勢(shì)頭。
據(jù)中國(guó)科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所開(kāi)展的《鄂爾多斯市水與能源協(xié)同對(duì)策研究》中分析,預(yù)計(jì)到2020年,鄂爾多斯的多年平均需水量為22.2億m3,而供水量?jī)H為19.9億m3,缺水量達(dá)2.3億m3,缺水率達(dá)10.4%,“十三五”時(shí)期內(nèi),鄂爾多斯市的水資源供需矛盾依然十分嚴(yán)峻;與此同時(shí),十三五期間,在煤電和煤化工產(chǎn)業(yè)產(chǎn)能大幅度增長(zhǎng)的情況下,2020年鄂爾多斯煤炭產(chǎn)業(yè)總需水量將達(dá)到4.4億m3,增長(zhǎng)率達(dá)到106%,表明鄂爾多斯整個(gè)能源產(chǎn)業(yè)的用水水平也將進(jìn)一步增加。
在水資源已經(jīng)充分開(kāi)發(fā)、跨區(qū)調(diào)水成本高、地區(qū)新增供水難度大大增加的條件下,可以想見(jiàn),鄂爾多斯能源產(chǎn)業(yè)的擴(kuò)張必然會(huì)給地區(qū)帶來(lái)越來(lái)越嚴(yán)峻的水資源挑戰(zhàn)。
02 能源工業(yè)低碳發(fā)展有助節(jié)水
鄂爾多斯并不是孤例。在我國(guó)規(guī)劃的14個(gè)大型煤炭基地中,12個(gè)都存在不同程度的缺水
問(wèn)題。
現(xiàn)實(shí)就是:中國(guó)能源生產(chǎn)利用與水資源存在明顯的逆向分布現(xiàn)象。
我國(guó)煤炭、油氣基地大多位于西北地區(qū),內(nèi)蒙、
山西、
新疆、
陜西、
寧夏五地的煤炭總保有儲(chǔ)量占全國(guó)的76%,但水資源僅占全國(guó)的6%。 而這些地方在建或規(guī)劃了較大的煤化工產(chǎn)能,大大超過(guò)了取水紅線(xiàn)。
由清華BP清潔能源研究與教育中心制作的《中國(guó)2020年、2030年能源情景中的水問(wèn)題》的報(bào)告中,對(duì)不同
碳排放情景下各個(gè)地區(qū)未來(lái)能源產(chǎn)業(yè)的用水需求進(jìn)行了預(yù)測(cè)分析。其中包括現(xiàn)有
政策情景(BAU);包括考慮到國(guó)家自主貢獻(xiàn)的新政策情景(NPS)以及考慮巴黎協(xié)定2℃目標(biāo)情況的450情景(450S)。下圖1為2015年不同地區(qū)能源工業(yè)需水量占工業(yè)取水紅線(xiàn)的比例分布情況,圖2和圖3則是2020年和2030年不同碳排放情景下的分布情況,其中不同顏色代表的是該地區(qū)能源產(chǎn)業(yè)需水占工業(yè)取水紅線(xiàn)的比例的高低。
現(xiàn)狀能源工業(yè)需水量占工業(yè)用水紅線(xiàn)比例(2015年)
能源工業(yè)需水量占工業(yè)用水紅線(xiàn)比例(2020年)
2020年BAU
2020年NPS
2020年450S左右滑動(dòng)查看更多
能源工業(yè)需水量占工業(yè)用水紅線(xiàn)比例(2030年)
2030年BAU
2030年NPS
2030年450S左右滑動(dòng)查看更多我們可以看出,能源工業(yè)需水量占工業(yè)取水紅線(xiàn)最高的區(qū)域主要為新疆、內(nèi)蒙、陜甘寧、山西、
山東等地,這些地區(qū)也基本是取水壓力較高的地區(qū)。
更重要的是,在不同的碳排放情景之下,能源取水量也有很大不同。簡(jiǎn)而言之,就是在低碳排放的NPS或450S情景下,全國(guó)能源工業(yè)需水總量都明顯低于一切照舊的BAU情景,達(dá)到了不同程度的節(jié)水效果。其中,450S情景比NPS的節(jié)水效果更明顯。
也就是說(shuō),碳排放約束和水資源約束兩條紅線(xiàn)雙管齊下,有助于減少能源工業(yè)的用水量。
03 為什么約束碳排放能節(jié)水?
原因很簡(jiǎn)單,主要是碳
減排的約束必然會(huì)減少煤炭等化石能源的消費(fèi),提高光伏、風(fēng)電的滲透率。不同發(fā)電技術(shù)的取耗水強(qiáng)度存在數(shù)量級(jí)差異,風(fēng)電、光伏發(fā)電的取耗水強(qiáng)度很小,煤電、太陽(yáng)能光熱發(fā)電則一般需要消耗較多的水資源。
不同發(fā)電技術(shù)的取水/耗水水平比較
在
碳減排和水資源雙重紅線(xiàn)的約束之下,降低化石能源的比例,大力發(fā)展可再生能源,是我國(guó)低碳發(fā)展的必由之路。
能源與水的解決方案
為應(yīng)對(duì)我國(guó)能源產(chǎn)業(yè)未來(lái)可能面臨的水資源缺口,建議采取以下策略: