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中央政府高度重视能源和水问题,从“十一五”开始,我国就将控制温室气体排放纳入到了国民经济和社会发展规划,并向国际社会做出公开承诺:到2020年中国单位国内生产总值二氧化碳排放量比2005年下降40%至45%,同时也涵盖了与水资源管理相关的目标如单位工业增加值用水量降低,农业灌溉用水有效利用系数等。党中央进一步提出全面促进资源节约,大幅度降低能源和水消耗强度,把生态文明建设放在突出地位,融入到经济社会的各个方面和过程中,对保障社会经济发展的能源和水问题提出了更高的要求。“十二五”时期除了继续强化能源强度和碳强度目标之外,新加入了与水问题相关的如氨氮化物减排等目标,同时为了贯彻落实好中央水利工作会议和《中共中央国务院关于加快水利改革发展的决定》的要求,我国还提出了实行最严格水资源管理制度的意见,这些均体现了党的“十八大”积极推进生态文明建设的宗旨,体现了能源和水问题对未来我国经济社会发展的重要作用。
一、我国用能和用水现状
我国能源消耗和用水总量在“十五”和“十一五”期间均曾现上升的趋势,耗能增长速度明显高于用水增速。能源消耗总量在2010年达到32.49亿吨标准煤,比2005年增长37.68%,而同期用水总量达到6022亿立方米,比2005年增长约为6.9%[1]。同时按照地区划分的耗能和用水量显现严重的不平衡。东部地区人口密集,经济发展水平较高,耕地面积较少,但其用水比重约占全国的44%,用能比重约占全国的53%;中部地区人口密度较高,但经济发展水平一般,尤其是农业耕地面积所占比重较高,因此其耗水比重约为30%;而西部地区经济发展水平最低,农业耗水比重较高是使其耗水量较高的重要原因(见图1)。
工业是我国的主要用能部门,而农业则是最大的耗水部门。工业部门2010年用能比重约占全国的81%,而且其能耗持续上升,尤其是“十一五”期间能源消耗增加了45%,而第三产业用能增速缓于工业部门,其比重由2000年的15%上升到2010年的16%,第一产业用能比重基本持平。而农业为我国主要的用水部门,近几年用水比重有所下降,2010年约占61%,工业用水比重由2000年的20%上升到2010年的24%,其上升的速度高于全国用水量的增速,生态用水和生活用水均有所增加,2010年比2000年增加约2%。
二、水资源和能源消耗之间的相辅相成关系
水资源的消耗与能源生产之间的关系是相辅相成的,一方面如电力生产过程中会消耗大量的淡水资源如热力发电(包括核电和煤电),在冷却阶段会蒸发掉大量的水;水电站在生产电力时也会消耗一定的水资源;大量的煤炭开采过程中,除了消耗一定的水资源,其地下水也会流入到地下;工业生产过程如造纸等会产生大量的污水。另一方面如应对水资源短缺的措施,包括抽水、远距离调水、海水淡化等技术的实施也往往需要消耗一定的能源。
我国近几年经济快速增长,2010年GDP生产总值已经达到40.15万亿人民币,比上一年增长9.2%;2010年我国的能源消费总量比上一年增长6%,用水总量比上一年增长1%。预计我国经济的快速增长势必还需要一定的水资源和能源消耗,按照目前能源消耗和用水量之间的相关关系,保持目前的用水结构和技术,则预计“十二五”末期,若能源消费总量控制在40亿吨标准煤,用水总量则可以控制在6215亿立方米,因此控制能源消费总量有助于实现水利部发布的《节水型社会建设“十二五”规划》中的用水总量目标。
三、新能源的开发与利用需要消耗一定的水资源
在我国重点用能的工业部门中,位居前10位的耗水部门依次为电力热力的生产和供应业、黑色金属冶炼及压延加工业、化学原料及化学制品制造业、石油加工炼焦及核燃料加工业、造纸及纸制品业、化学纤维制造业、有色金属冶炼及压延加工业、非金属矿物制品业、纺织业和农副食品加工业,这10个部门总计的用水量约占工业总用水量的93%,其中前5个部门约占工业总用水量的86%。而在电力部门中除了火力发电之外,一些新能源和可再生能源技术也需要消耗一定的水资源。有研究[2]将各种发电技术的耗水指标进行对比,结果如图2所示。从图中可以看出,生物质发电技术从全生命周期的角度来看,属于最耗水的能源开发利用方式,成为了制约其在缺水地区发展的软肋。即便是水电技术,在利用水的同时也消耗一定的水。而风力发电技术则是缺水地区首选的技术,其耗水量远远低于燃煤和燃气电厂。太阳能利用也是耗水的产业,其耗水量与燃煤电厂接近,因此,这些新能源开发利用的耗水问题将制约我国新能源在缺水地区的开发与利用。
四、结论与建议
我国能源消耗总量大、增长快,但是人均用能低于世界平均水平;人均水资源只有世界平均占有量的四分之一,用全球7%的水资源养活了全球21%的人口。水资源和能源资源短缺已经成为影响中国经济发展、生态环境改善和生活质量提高的重要制约因素,如不加以改善必将成为我国提出新四化(城镇化、工业化、信息化和农业现代化)建设的约束瓶颈。
第一,目前,我国在制订国家宏观能源政策中,没有考虑其对水资源的影响,而有关水资源政策的制定也没有考虑到对能源消耗以及温室气体排放的影响,忽略二者之间的联系可能会导致发展的不可持续。需要加强研究分析能源利用和水资源消耗之间的关系,合理制定宏观政策与规划,提升政策之间的协调性。
第二,没有水资源安全也就没有能源安全,水资源短缺或将制约我国的能源开发和利用。能源生产已经仅次于农业成为了我国水资源消耗的大户,随着传统能源的短缺以及环境问题,我们更加注意发展清洁能源和减少碳排放,但是往往忽视了用水短缺和安全问题,而确保能源安全的核心议题之一也应该包括用水安全的问题。
第三,合理规划和控制电力的煤炭和水消耗,实现我国用能结构的优化。2020年我国火力发电装机和发电量分别约占中国总装机的60%和总发电量的69%,这意味着我国未来大多数的发电量仍然依赖于火力发电,使得未来电力的水资源供应仍然面临较大的挑战。研究[3]显示我国大型煤电基地在干旱缺水的西北地区大规模布局将引起严重的水资源危机。我国未来电力若向燃气和风电技术转移,则实现节能减排,优化用能结构的同时,有利于保障我国的用水安全。
参考文献:
[1]中国统计年鉴2012
[2]McKinsey & Company,Wind Power Technology,(McKinsey,2008)
[3]嗜水之煤——煤电基地开发和水资源研究,中国环境科学出版社,2012
〔本文系国家自然科学基金项目“节能政策的节水协同效益评价方法学研究”(编号:71203120)以及中国清洁发展机制基金项目我国温室气体排放峰值研究的阶段性成果〕
(顾阿伦,1973年生,辽宁人,博士,清华大学能源环境经济研究所副教授。研究方向:能源系统分析,气候变化政策)
一、我国用能和用水现状
我国能源消耗和用水总量在“十五”和“十一五”期间均曾现上升的趋势,耗能增长速度明显高于用水增速。能源消耗总量在2010年达到32.49亿吨标准煤,比2005年增长37.68%,而同期用水总量达到6022亿立方米,比2005年增长约为6.9%[1]。同时按照地区划分的耗能和用水量显现严重的不平衡。东部地区人口密集,经济发展水平较高,耕地面积较少,但其用水比重约占全国的44%,用能比重约占全国的53%;中部地区人口密度较高,但经济发展水平一般,尤其是农业耕地面积所占比重较高,因此其耗水比重约为30%;而西部地区经济发展水平最低,农业耗水比重较高是使其耗水量较高的重要原因(见图1)。
工业是我国的主要用能部门,而农业则是最大的耗水部门。工业部门2010年用能比重约占全国的81%,而且其能耗持续上升,尤其是“十一五”期间能源消耗增加了45%,而第三产业用能增速缓于工业部门,其比重由2000年的15%上升到2010年的16%,第一产业用能比重基本持平。而农业为我国主要的用水部门,近几年用水比重有所下降,2010年约占61%,工业用水比重由2000年的20%上升到2010年的24%,其上升的速度高于全国用水量的增速,生态用水和生活用水均有所增加,2010年比2000年增加约2%。
二、水资源和能源消耗之间的相辅相成关系
水资源的消耗与能源生产之间的关系是相辅相成的,一方面如电力生产过程中会消耗大量的淡水资源如热力发电(包括核电和煤电),在冷却阶段会蒸发掉大量的水;水电站在生产电力时也会消耗一定的水资源;大量的煤炭开采过程中,除了消耗一定的水资源,其地下水也会流入到地下;工业生产过程如造纸等会产生大量的污水。另一方面如应对水资源短缺的措施,包括抽水、远距离调水、海水淡化等技术的实施也往往需要消耗一定的能源。
我国近几年经济快速增长,2010年GDP生产总值已经达到40.15万亿人民币,比上一年增长9.2%;2010年我国的能源消费总量比上一年增长6%,用水总量比上一年增长1%。预计我国经济的快速增长势必还需要一定的水资源和能源消耗,按照目前能源消耗和用水量之间的相关关系,保持目前的用水结构和技术,则预计“十二五”末期,若能源消费总量控制在40亿吨标准煤,用水总量则可以控制在6215亿立方米,因此控制能源消费总量有助于实现水利部发布的《节水型社会建设“十二五”规划》中的用水总量目标。
三、新能源的开发与利用需要消耗一定的水资源
在我国重点用能的工业部门中,位居前10位的耗水部门依次为电力热力的生产和供应业、黑色金属冶炼及压延加工业、化学原料及化学制品制造业、石油加工炼焦及核燃料加工业、造纸及纸制品业、化学纤维制造业、有色金属冶炼及压延加工业、非金属矿物制品业、纺织业和农副食品加工业,这10个部门总计的用水量约占工业总用水量的93%,其中前5个部门约占工业总用水量的86%。而在电力部门中除了火力发电之外,一些新能源和可再生能源技术也需要消耗一定的水资源。有研究[2]将各种发电技术的耗水指标进行对比,结果如图2所示。从图中可以看出,生物质发电技术从全生命周期的角度来看,属于最耗水的能源开发利用方式,成为了制约其在缺水地区发展的软肋。即便是水电技术,在利用水的同时也消耗一定的水。而风力发电技术则是缺水地区首选的技术,其耗水量远远低于燃煤和燃气电厂。太阳能利用也是耗水的产业,其耗水量与燃煤电厂接近,因此,这些新能源开发利用的耗水问题将制约我国新能源在缺水地区的开发与利用。
四、结论与建议
我国能源消耗总量大、增长快,但是人均用能低于世界平均水平;人均水资源只有世界平均占有量的四分之一,用全球7%的水资源养活了全球21%的人口。水资源和能源资源短缺已经成为影响中国经济发展、生态环境改善和生活质量提高的重要制约因素,如不加以改善必将成为我国提出新四化(城镇化、工业化、信息化和农业现代化)建设的约束瓶颈。
第一,目前,我国在制订国家宏观能源政策中,没有考虑其对水资源的影响,而有关水资源政策的制定也没有考虑到对能源消耗以及温室气体排放的影响,忽略二者之间的联系可能会导致发展的不可持续。需要加强研究分析能源利用和水资源消耗之间的关系,合理制定宏观政策与规划,提升政策之间的协调性。
第二,没有水资源安全也就没有能源安全,水资源短缺或将制约我国的能源开发和利用。能源生产已经仅次于农业成为了我国水资源消耗的大户,随着传统能源的短缺以及环境问题,我们更加注意发展清洁能源和减少碳排放,但是往往忽视了用水短缺和安全问题,而确保能源安全的核心议题之一也应该包括用水安全的问题。
第三,合理规划和控制电力的煤炭和水消耗,实现我国用能结构的优化。2020年我国火力发电装机和发电量分别约占中国总装机的60%和总发电量的69%,这意味着我国未来大多数的发电量仍然依赖于火力发电,使得未来电力的水资源供应仍然面临较大的挑战。研究[3]显示我国大型煤电基地在干旱缺水的西北地区大规模布局将引起严重的水资源危机。我国未来电力若向燃气和风电技术转移,则实现节能减排,优化用能结构的同时,有利于保障我国的用水安全。
参考文献:
[1]中国统计年鉴2012
[2]McKinsey & Company,Wind Power Technology,(McKinsey,2008)
[3]嗜水之煤——煤电基地开发和水资源研究,中国环境科学出版社,2012
〔本文系国家自然科学基金项目“节能政策的节水协同效益评价方法学研究”(编号:71203120)以及中国清洁发展机制基金项目我国温室气体排放峰值研究的阶段性成果〕
(顾阿伦,1973年生,辽宁人,博士,清华大学能源环境经济研究所副教授。研究方向:能源系统分析,气候变化政策)