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水资源和能源作为基础性的自然资源和重要的战略资源，两者的相互依赖关系日益增强。煤炭、石油等化石能源生产，水力、火力、核能发电过程，以及生物燃料、页岩气等非常规油气开发均需要消耗大量的水，同时水的输送、处理系统中也需要使用能源，水与能源的密切联系被称为“水能关系”。发达国家十分重视水与能源安全的关联性问题，并对水能关系及协同发展开展了探索性研究。借鉴国际上水能关系的研究，本文从系统角度对水、能源问题进行综合集成研究分析，针对其薄弱环节提出改进建议，对全面推动低碳城镇化建设，提高能源安全与水资源安全具有重要意义。

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一、我国水能关系问题提出的背景

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国际背景。全球层面对水与能源关联问题的高度重视，2014年3月22日“世界水日”，联合国发布了《世界水资源发展报告2014—水与能源》报告，呼吁各国政府在制定能源发展政策时要考虑到水资源承载能力。国际能源署（IEA）提出，全球能源生产对水资源的需求增速是能源需求增速的两倍左右，2010年全球能源生产抽取水约5830亿立方米，约占世界15％的总取用水量，其中水消耗量（即抽取后未返回）为660亿立方米；到2035年水消耗量将提高85％，气候变化将进一步加剧水资源供应压力。目前全世界仍有近8亿人口无法获得清洁的水资源，13亿人口用不上电，为此，联合国大会将2005—2015年确定为“生命之水”国际行动十年，2014—2024年为能源可持续发展十年，凸显了水资源和能源对于可持续发展的重要意义。水资源和能源作为联系经济增长、提升社会公平性和环境的纽带，实现两者的协同发展对提高全球福利水平至关重要。 copyright dedecms

国内背景。随着工业化和城镇化的深入推动，我国能源需求较长时间内仍保持较快增长，近期仍将依赖传统的化石能源，能源需求增长拉动煤炭等化石能源产业快速发展，预计2020年我国火力发电装机和发电量分别约占总装机的60％和总发电量的69％，这会进一步加剧水资源供应压力，导致能源开发与利用过程中面临的水资源约束凸显；同时，我国能源资源与水资源分布极为均衡，能源安全和水资源保障的矛盾十分突出，能源生产基地多处于缺水区域，水资源缺乏增加了经济和环境成本，新能源规模持续扩大也增加了水资源安全供应的潜在风险等问题。综合来看，我国水能关系面临较大挑战。

二、不同能源开发利用方式的水资源约束分析

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（一）煤炭开发利用的水资源约束 织梦内容管理系统

煤电基地与水资源分布不协调，是我国水资源短缺的关键问题。煤炭资源与水资源呈逆向分布，煤炭资源丰富的地区，水资源匮乏。原煤生产量占全国90％以上的矿区均位于严重干旱缺水的西北、东北、山西、内蒙古以及豫西地区，国内71％的重点矿区缺水，其中40％严重缺水。近几年煤炭基地的快速发展及配套产业的兴起，矿区水资源供需矛盾更加突出。2010年，煤炭开采、燃煤发电这两个行业消耗980亿立方米，接近全国总淡水量的15％。目前，我国仍在煤炭资源丰富但水资源匮乏的地区发展水资源密集产业。煤化工属高耗水产业：直接液化1吨油耗水约7立方米，间接液化1吨油耗水约12立方米，合成氨耗水约12.5立方米/吨，甲醇耗水约8立方米/吨。并且，煤化工项目排污量极大，如神华集团煤制油项目污水产量达到479万吨/年，每生产1吨液化油要产生污水4.79吨。

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（二）非常规油气发展的水资源约束

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与传统化石燃料相比，油砂、页岩气和水力压裂等非常规油气的开采用水量更大，页岩气开采采用的水压裂法对水资源的依赖性极大。页岩气开发也会导致水质污染，美国政府已开始立法监管页岩气开发对水资源的破坏问题。我国政府提出到2020年非化石能源占一次能源消费比重将达到15％左右，推动用较清洁的天然气替代煤炭。根据美国能源信息署（EIA）的数据，我国页岩气技术可采储量约31.6万亿立方米，约占全球储量的19％，大规模开发页岩气需要重视非常规油气开发的水资源约束，以及开发利用过程中可能产生的水资源污染问题，并做好相应的防范措施。 copyright dedecms

（三）生物质能源发展面临的水约束问题 内容来自dedecms

与化石燃料相比，生产生物燃料的水资源需求量更大，需要充分的水资源保障。IEA的研究表明，甘蔗乙醇加工生产的耗水量和取水量都高达106—107升/吨油当量。我国《生物质能发展“十二五”规划》，提出到2015年生物质发电总装机容量达到13000兆瓦，生物质燃气达到30亿立方米/年，固体成型生物质燃料达到1000万吨/年，生物液体燃料达到500万吨/年。考虑到生物质能源发展会进一步加剧水和能源的相互依赖性，所以生物质能源的技术与区域选择需要平衡能源问题和水资源供应问题，降低政策实施的综合成本。 内容来自dedecms

（四）核电发展面临的水资源约束 copyright dedecms

核电发展需要较大的耗水量，缺少冷却水已成为内陆核电厂发展的重要约束。2003—2009年夏季，欧美多个内陆核电厂因为缺少冷却水而出现了被迫停运的状况。日本福岛核事故后，我国核电建设一度陷入低潮，但在目前调结构、稳增长的大背景下，内陆核电又进入了新的发展期。地方和企业积极行动，目前已有多个省份提出要发展核电，31个厂址已完成初步可行性研究报告审查，规划提出到2020年，我国运行核电装机容量将达到5800万千瓦，在建3000万千瓦。结合国际事件，我国内陆核电的发展需要慎重考虑水资源供应问题。

（五）新能源发展面临的水资源约束 copyright dedecms

电力部门中除火力发电外，新再生能源技术也要消耗水资源。麦肯锡公司将我国各种发电技术的耗水指标进行对比，从全生命周期角度看，生物质发电技术是典型的高耗水发电技术（约耗水178立方米/千兆瓦时）；水电技术发电水耗约68立方米/千兆瓦时；风力发电技术其耗水量（0.3立方米/千兆瓦时）远低于燃煤和燃气电厂，是缺水地区首选的技术；太阳能热电站的水资源需求较大，其耗水量（3立方米/千兆瓦时）与燃煤电厂、核电接近。因此，在缺水地区进行新能源开发利用考虑相关技术的耗水问题非常关键。

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三、当前我国水能关系面临的突出问题 本文来自织梦

（一）我国能源开发布局与水资源分布不匹配的矛盾日益突出

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总体上我国能源开发布局与水资源分布不匹配，两者的矛盾日益突出。能源工业是我国可持续发展总体战略中的关键行业之一，我国水资源与能源生产现状，两者之间的矛盾日益突出。西北地区作为我国能源工业最大的基地，石油、天然气、煤炭产量几乎占全国一半左右，然而水资源匮乏已严重制约了西北地区能源工业发展。目前面临的水资源匮乏、利用效率低下等问题随着经济社会快速发展，将会导致水资源供需矛盾进一步加剧，水资源将成为制约该区域能源综合开发的瓶颈，进而影响到我国能源战略的顺利实施。

（二）未来能源需求的快速增长会进一步恶化水能关系

综合各家机构预测，未来中国中长期能源需求持续增长，水资源压力将持续增大。国际能源署（1EA）预测，与2010年相比，2035年中国能源生产的水消耗将增长83％，并且主要是煤炭的生产和消费，集中在干旱缺水的西部地区，这同时也会加剧城市水资源短缺。为满足快速增长的能源需求，加大煤电开发会加剧水资源紧张形势，同时导致环境污染和碳排放增长。根据世界资源研究所的数据，未来中国拟建的燃煤电厂有51％将建在水资源紧缺指数较高或极高的地区，拟建电厂每年耗水高达100亿立方米。如果《煤炭工业发展“十二五”规划》提出的14个煤炭基地建设目标得以实现，2020年仅采煤产业需水量将达到81.51亿立方米/年。煤炭基地规划与水资源现状存在尖锐矛盾，如果不按照水能关系及时作出调整，将会导致严重的用水安全、能源安全，影响到城市的正常运行。 dedecms.com

（三）能源结构转型或对区域水资源供应产生较大影响 内容来自dedecms

随着我国城市雾霾问题日益加重，加快推进煤炭替代就成为重要的治理措施之一。2013年我国发布了《大气污染防治行动计划》，提出的重点建议之一是采用煤制天然气等更为清洁的天然气取代煤炭，但“煤制气”在冷却、生产及净化过程中耗水量很大，每立方米煤制天然气需6—10升水，20亿立方米/年的煤制天然气项目耗水量高达2500万吨/年。目前，我国已批准建设9座大型煤制气工厂，年产超过370亿立方米合成天然气，年耗水2亿吨。因此在努力控制东部地区大气污染的同时，可能会增加他地区的水资源压力，特别是缺水严重的西北地区。

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（四）我国水资源供需矛盾突出，利用效率较低 内容来自dedecms

随着工业化、城镇化深入发展，我国水资源需求将在较长一段时期内持续增长，用水需求呈刚性增长，水资源供需矛盾将更加尖锐，我国水资源面临的形势将更为严峻。目前，水资源短缺、水污染严重、水生态恶化等问题十分突出，已成为制约经济社会可持续发展的主要瓶颈。水资源供需矛盾突出，我国的人均水资源量为2100立方米，是世界平均水平的28％。全国年用水总量超过6000亿立方米，年平均缺水量500多亿立方米，三分之二的城市缺水，农村有近3亿人口饮水不安全。水资源利用与管理方式粗放，农田灌溉水有效利用系数仅为0.50，与世界先进水平0.7—0.8有较大差距；不少地方水资源过度开发，黄河流域开发利用程度已经达到76％，淮河流域也达到了53％，海河流域超过了100％，已经超过承载能力，引发一系列生态环境问题；水体污染严重，水功能区水质达标率仅为46％。2010年38.6％的河流劣于三类水，三分之二的湖泊富营养化。

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四、优化水能关系的主要途径与政策建议 织梦好，好织梦

（一）制定水资源与能源发展综合规划

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将能源与水资源发展进行整合，最大限度地发挥协同效益，最大限度减少负面影响，制定水资源与能源综合利用规划，提高资源利用效率。一是推动重点领域水能综合发展。在国家和地区层面全面评估水能关系，促进跨部门合作，在基础设施建设、农业、工业和城市发展等重点领域实现水资源与能源的协同发展。二是将水资源作为重要约束和前提条件作为能源项目布局和产业发展的重要考虑。优化能源产业布局，将区域水资源承载力作为能源项目布局的重要前提。传统能源开采炼化、新能源产业发展规划，要根据能源产业的动态变化和水资源的持续供应能力，进行科学的产业布局。主要能源基地实施严格的水资源管理制度，规划产能目标要进行科学性评估，根据水资源供应情况及时做出调整，确保我国能源与水资源的双重安全。

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（二）重视新能源产业发展中的水资源约束问题 本文来自织梦

将用水作为重要约束条件纳入生物质能、页岩气、太阳能等新能源产业发展规划当中，积极开展产业发展用水需求评估，根据水资源供应和环境影响科学规划新能源基地的发展布局，确保实现新能源产业对传统能源的替代。从强化水资源保障角度提出我国新能源的发展目标与保障措施，优先选择水好小的新能源开发与利用技术，做好重点能源生产基地的优化布局工作，降低水资源供应压力，实现水能和谐。 内容来自dedecms

（三）充分考虑水资源对生物质能源开发与利用的约束作用

针对我国发展生物能源的初步判断表明，能源作物种植和生物能源生产将进一步加剧我国水资源短缺压力，因此开发生物能源要因地制宜、量水而行，水资源紧缺地区不宜盲目进行能源作物种植及生物质加工生产。第一，选择水资源利用效率高的能源作物种类，以最小的水资源消耗获得最大的生物能源产出；第二，适度从紧发展燃料乙醇和生物柴油产业。坚持“不与农业争水，不与生态环境争水”的原则，根据水资源承载力，开展能源植物的区域化种植；第三，倡导利用有机废弃物生产生物能源，充分挖掘其生物质能潜力，力图规避能源作物种植环节，大幅度降低生物能源生产的水耗。 copyright dedecms

（四）积极研发能源开发与利用节水技术，提高用水效率

能源生产环节。通过技术进步和科技创新进一步降低能源开发与利用的水资源需求。一是对煤炭热电厂推广应用干燥冷却技术，使用闭环、干燥和混合冷却系统取代目前的水冷却系统以及水密集型系统，降低水资源消耗，降低火电利用环节水资源消耗。二是在煤炭生产行业尝试矿井水和再生水作为水源，不断提升能源生产中的节水技术和工艺水平，淘汰落后产能。积极发展海水、半咸水或废水等非常规水源的替代技术，以及废污水循环利用技术。

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能源利用环节。一是将水资源可利用量、水环境容量作为国家产业发展、城市发展的刚性约束，推动我国经济社会发展方式的战略转型。二是通过城市规划和城市水资源综合管理提高水资源利用效率。推动发展城市水资源综合管理体系（IUWM），开展水源保护，使用多种水源，减少城市中水和能源消耗量，通过城市水管理系统设计大量减少城市家庭用水。三是在工业、商业、居民等领域推广使用高效节水技术，努力提高水资源利用效率。

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（五）建立优化水能关系的政策法律体系

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一是借鉴国外水能关联领域立法实践及其经验教训，提出支持整合能源和水资源管理的政策法律，建立水能管理间协调机制，加强水能关系的基础科学研究。二是针对影响水能关系的农业、工业、城镇等重点领域积极开展节水综合改造示范，进一步提高水资源利用效率。三是在能源开发与利用领域推广节水技术和产品，加快非常规水资源利用，实施雨洪资源利用、再生水利用等工程。四是积极探索促进水能关系的政策措施，推动落实十三五时期将用水总量控制在6700亿立方米以内的发展目标，对水资源短缺地区实行更严格的产业准入机制。