黄河流域发电用水逐年增加 发电结构亟需调整

　　黄河流域发电用水逐年增加 发电结构亟需调整

　　中国工业报 余娜

　　12 月 23 日，绿色和平与北京大学环境科学与工程学院共同发布《黄河流域电力部门虚拟水转移及 2030 年电源结构优化研究》报告。对中国黄河流域电力部门虚拟水的转移进行研究分析，籍此提出中国 2030 年电源结构优化的政策建议。

　　黄河不仅是中华文明的孕育之地、中国最重要的生态区域之一，同时也是中国最重要的能源基地、煤化工基地之一。这些身份的叠加，使得该流域“水-能”规划的重要性愈加突出。

　　“必须对黄河流域内的化石能源产业进行科学、合理的规划和管理，确保‘以水定产’等政策得到最严格的落实，才能实现流域的高质量发展、可持续发展。”绿色和平全球煤水项目负责人甘奕维建议。

　　发电用水逐年增加 缺水现象日益严重

　　报告发布现场，北京大学深圳研究生院环境与能源学院廖夏伟介绍，该报告运用虚拟水工具，聚焦黄河流域的水 - 能 - 碳关系，从自下而上的路径系统核算了黄河流域八个主要省份煤电行业的直接水资源消耗量和对外虚拟水转移量，预测了现有煤电厂到 2030 年的水资源需求量和不同气候变化情景下的地表水可得量，并对 2030 年黄河流域电力行业在面临水资源短缺和碳排放控制双重约束下 的电源结构发展进行了模拟优化。

　　近年来，中央政府已经将水资源治理提高到更高水平，其中黄河流域的治理问题更是受到高度关注。报告从三个方面聚焦分析了黄河流域内八个主要省份的 “水-能 ”关系：即量化电力行业对于水资源的使用和影响；量化电力行业对于水资源的依赖和所面临的水资源短缺的风险；水约束和碳排放约束（下称“水-碳”约束）下的电力行业发展优化研究。

　　研究发现：黄河流域发电用水逐年增加，对流域稀缺水资源的影响日趋严重。从 2010 至 2015 年，黄河流域内八大省份火电行业的用水总量和耗水总量分别从 92.65 亿立方米和 89.95 亿立方米增至 133.13 亿立方米和 132.27 亿立方米，增幅超过四成，增长量相当于《黄河可供水量分配方案》（87 分水方案）中山西省的年耗水量配额。八省总水资源使用量中有 6.1%被用于火电部门做冷却环节。其中山东省、内蒙古自治区和河南省的火力发电总取水量最大。

　　2015 年，黄河流域八省通过电力传输向中国其他省份输送了共计 5.63 亿立方米的虚拟水资源，净流出 1.19 亿立方米的虚拟水。由此可见，煤电资源的开发和输出进一步加重了黄河流域水资源稀缺和地下水超采等问题。2019 年《黄河水资源公报》显示，黄河全流域已形成 6 个浅层地下 水降落漏斗、18 个浅层地下水超采区。

　　值得关注的是，黄河流域内的火电企业正在面临严峻的用水短缺风险。在不同的温室气体排放情景下，由于气候变化导致降雨增多，案例省份的火电厂所面临的用水短缺的风险或在一定程度上得到缓解，但若火力发电厂的利用率被进一步提高，此种风险仍有加剧的可能。

　　“煤水矛盾在我国北方尤为突出。人均水资源量仅为全球平均的四分之一，水资源时空分布高度不均匀，水资源和煤炭资源的分布不匹配。” 廖夏伟分析，“以京津冀和长三角为例，超大城市的电力消费依赖于黄河流域的水资源；黄河流域电力企业用水短缺的风险也可能会影响沿海城市电力稳定性。”

　　值得一提的是，考虑到电力行业是温室气体排放的最大来源之一，报告还通过建立多目标优化模型，对黄河流域 2030 年电力行业在面临“水-碳”约束下的电源结构发展进行优化研究。研究结果显示，“碳中和”和水资源约束的目标难以同时实现，技术革新势在必行。相较于“碳达峰”约束，黄河流域八省达到 2030 年“碳达峰”和 2060 年“碳中和”目标时，碳排放约束将会对黄河流域八省的电力结构产生更为明显的影响，因此水资源约束和“碳中和”两大目标将难以在现行政策路线下被同时满足。

　　增加空冷技术比例 严格“以水定产”

　　黄河流域水资源的规划和管理，关乎着中国能源供应与安全保障的整体格局，对国家的可持续发展至关重要。

　　报告建议，黄河流域八省在经济成本最小化的优化目标下调整当前的发电结构和促进电力技术的进步，可以进一步促进满足“碳达峰”的约束的条件。在黄河流域八省这样的干旱缺水地区，在碳排放量还有一定上升空间且水资源极度紧张的情况下，采用能耗较高但用水量较低的空气冷却技术，对于黄河地区发电行业的发展十分重要。

　　“通过改变火电厂的冷却技术，更多地使用较低依赖水资源投入的空气冷却技术，可以将整个流域面临水风险的火电装机容量在4月的比例降至23.45%。由于跨区域和跨流域输电的存在，用水短缺的风险不仅会影响黄河流域内火电厂的生产，也会冲击河北、北京和辽宁等接收外省输送电量的省份的电力供给稳定性。” 廖夏伟表示。

　　报告还建议，黄河流域内各省需要积极推进可再生技术发展和储能技术改进，加快其电力行业转型，提高风能、太阳能等能够同时实现节水减碳效益的可再生能源的发电占比。

　　“提升可再生能源使用占比，对于加快实现低碳转型至关重要，其技术的应用发展应得到更多的空间和政策支持，尤其是在黄河领域八省这样的干旱缺水地区。与此同时，黄河流域内的各地规划和审批部门也应对水-能危机保持高度警惕，停止批准新建煤电厂，对已投建的煤电项目进行空冷技术的升级，严格落实‘以水定产’。” 廖夏伟说。

　　还应看到，碳中和和水资源约束的目标难以同时实现的情况下，黄河流域电力行业发展还需要更有利的结构优化。

　　研究结果显示，黄河流域八省只要在经济成本最小化的优化目标下，调整当前的发电结构和促进电力技术的进步，就能使得该地区目标年内的发电行业二氧化碳排放量达到中国自主贡献计划提出的2030年的碳减排目标，即满足“碳排峰”的约束，而无需再额外对发电结构进行较大的调整或对传统的煤电、气电加装额外的减排装置。相较于“碳排放”约束，黄河流域八省用水量的约束则会对黄河流域八省的发电结构产生更大的影响，为了满足“三条红线”政策对黄河地区总用水量的限制，黄河流域八省必须在现有发电结构的基础上进行优化调整，才能进一步减少火电行业的用水量，从而达到水资源约束的要求。