中国能源发展战略与水资源管理制度的适配性分析

作者:尚毅梓来源:蝌蚪五线谱发布时间:2018-02-28

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煤炭支撑了我国国民经济发展

与世界上其他国家相比,我国石油少,天然气也不多,就是煤炭储量还相对丰富些。我们国家的这个能源储备条件,决定了我国能源消费的主要对象就必须是煤。2013年,中国消耗了36.1亿吨煤炭,超过全球煤炭消费总量的一半。然而,中国煤炭消费总量还将继续攀升,预计2020年煤炭消耗量将达到48亿吨至53亿吨。这将会出现近17亿吨的煤炭缺口。怎么办?最简单的方法,就是增加煤炭产量。我国煤炭主要储存在山西、陕西、内蒙古、宁夏、新疆等地。那么,最节省成本的办法,就要在这些地方,就地建设煤矿、设立煤电站,发展煤化工产业。把当地煤炭储量就地“吃干喝净”。2014年9月中国国务院发布了《能源发展战略行动计划(2014-2020年)》(简称《行动计划》)。《行动计划》中明确指出,中国将在山西、陕西、内蒙古、宁夏、新疆煤炭富集的我国中西部五个省份,重点建设锡林郭勒、鄂尔多斯、晋北、晋中、晋东、陕北、哈密、准东、宁东九个千万千瓦级大型煤电基地,具体落实我国“西电东送”的国家能源发展战略。这些煤电基地均处于中国的干旱或半干旱地区,然而,煤电基地规划发展的三大主导产业,煤炭、煤电、煤化工却均为高耗水产业。

煤炭过度开发严重破环了开采区的水资源

黑黑的煤炭支撑国民经济的发展,同时它对自然资源的消耗和破坏尤其严重,为此它被称为“黑金”。这种影响在水资源耗用表现的尤为明显(图)。不开发煤炭,没有能源,无法发展经济。开发煤炭,将可能对环境造成无法弥补的伤害。怎么办?尚毅梓博士先后承担了世界银行“饥渴能源-中国案例”、国家能源局“能源基地的水资源承载能力研究”,对陕西、内蒙、鄂尔多斯等我国主要的产煤产地进行了系统调研,测算了这些地方煤炭开采洗选以及煤炭转化利用诸环节用水量,发现平均每开采1吨煤,要破坏3立方米水资源。不光是采煤耗水,在煤化工项目中的耗水问题也极为严重。例如,煤直接制油,每吨成品油要耗6吨水;间接制油,每吨成品油要耗12吨水。更为严重的是,我国煤炭产地均位于干旱缺水的西部地区,这些地区的用水总量已十分接近当地地表水资源开发利用的阈值。事实上,这些地区已出现严重的“水-能”供需失衡,未来这种供需失衡的情况将更加严重。数据显示,2020年中国煤炭消费需求比2012年增加20%,但是可供水量却仅仅能增加6.5%。

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煤炭洗选污染地表水,地表水深入地下导致浅层地下水污染(图片来源:《噬水之煤》)

适度开发实现“煤-水”开发利用的协同安全

煤炭开发绝不能“竭泽而渔”。水是生命之源,水资源破坏了,开发煤炭的人也无法居住,也就无法生产。只有合理保护水资源,才能要让煤炭永远点亮。我国经济要发展,煤炭必须要开发,但是开发要适度。之前,我国在制定能源发展规划时,煤炭最大规模主要是根据煤炭产地的煤炭探明储量来确定的。这样规划发展方式,给当地水生态和水环境带来了严重破坏。尚毅梓博士认为规划煤,实际上是规划水。我国能源发展规划应根据当地的水资源承载能力,来确定煤炭产业的发展规模。如何进行我国能源产业发展规划,才能真正落实我国水利部“实行最严格的水资源管理制度,以水定产、以水定城,建设节水型社会”要求。水是一种自然资源,对水资源进行时、空再分配时,受到天然、经济以及技术条件的限制。尚毅梓博士开展了不同水资源、能源发展模式的组合分析,提出了具有实际操作型的能源发展规划的可行性论证步骤,即:首先确认当地有没有水?其次确认是有没有供水的工程,再次是核实是否超过国家核准的用水配额?实际上,制定“水资源和能源协同安全发展规划”是一项极其复杂的工作,这是因为,水-能关系自身就很复杂,有时候节水和节能是一致的,节能就是节水。但是有时候,偏面地追求节能却会消耗更多的水资源。尚毅梓博士说“现在,我们还没有将节水和节能的关系完全梳理清楚,相信随着研究的深入,我们最后能取得“能-水”的和谐共生。”

此项研究产生了重要国际影响

开展此项研究过程中,尚毅梓博士在技术层面同样取得了很多很重要的创新,譬如,尚毅梓博士构建了基于情景发展的能源需水预测,变化环境下的水资源-能源适配性分析,有限水资源约束下的能源产业优化布局,能源产业供水成本测算等技术方法,并将这些模块与投入产出模型进行嵌套耦合,开发出具有完全自主产权的水-能源决策分析工具(WEDA)。这些技术模型和技术上创新,有力支撑了本文结论。科学引文索引(ISI Web of Science)核心数据库显示获奖论文发表仅14个月,就已引用7次,平均2月1次。此外,论文计算方法和结果被世界银行、中国水危机(China Water Risk)等国际组织的研究报告采纳或直接引用。世界银行的研究报告称:“采用中国水科院提出的方法能够估算能源实际供水量”。非盈利国际组织“中国水危机”的研究报告“为了一个水资源&能源安全的中国:有限水资源条件下发展煤炭产业的艰难抉择”(“Towards A Water & Energy Secure China: Tough Choice Ahead in Power Expansion With Limited Water Resources”)则直接应用这篇论文的计算结果,引用时称:“中国最新研究表明,煤电基地全产业链用水为860亿立方米”。

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