研究发现，海河流域大部分地区火电水资源压力指数明显下降，而西北大型煤电基地所处汇水区的压力指数则显著上升，为此建议西北地区煤电基地开发应实行“取水总量控制”措施。9月10日，我校与世界资源研究所的这一合作研究成果以封面文章的形式在线发表于国际权威学术期刊《自然-能源》（Nature Energy）。论文题为“Decoupling between water use and thermoelectric power generation growth in China” （《中国实现火力发电增长与用水脱钩》）。     

      该文首次建立了我国长时间序列高分辨率火力发电用水地理信息数据库，揭示了2000至2015年间火电取水、耗水及其水资源压力的时空格局演变过程，并定量评估了多种影响因素对火力发电水资源利用效率提升的贡献。该研究对我国制定合理的水资源管理政策和电力工业发展政策均具有重要的借鉴意义。      
      无论是全球范围还是在中国，火电都是继农业灌溉之后的第二大用水部门。不断增长的电力需求持续刺激和推动火电工业的产能扩张，也造成了水资源竞争日益加剧。水资源风险成为继大气污染排放、温室气体排放之后，电力工业面临的又一重要环境挑战。
      我国拥有世界上规模最大的火力发电装机，2017年总量达11.4亿千瓦（含核电）,比美国高约35%。我国火电工业不仅规模增长迅速，电力生产的空间布局也发生着显著变化。近年来，随着“西电东输”工程的推进，西北地区大型煤电基地建设进展迅速，大部分新增火电产能向西北缺水地区转移。火电产能西移的发展态势对当地水资源和水环境的影响，引起了广泛关注。
      研究发现，全国范围内，位于水资源高压力区的火力发电量从2000年的0.64万亿度增长到2015年的2.89万亿度，增加了3.5倍。在我国十个水资源一级区中，覆盖新疆、内蒙古西部等地区的西北诸河流域增幅近14倍，是新千年以来火电产能扩张最快的一级区。而其中位于以沙漠和戈壁地貌为主的干旱地区的火力发电量，则从不到50亿度增长到近1000亿度。
      为了应对产能激增和空间布局变化带来的水资源风险，我国出台了一系列管理政策，促进电力工业用水效率的提升。例如，北方缺水地区新建机组推广空冷技术替代水冷、沿海地区推广海水冷却替代淡水、提高准入标准实现机组大型化、提高火力发电取水定额标准促进节水技术的应用、加快淘汰能源和水资源效率较低的老旧机组等。得益于这些政策的共同作用，全国火力发电的淡水取水总量在2011年达到673亿立方米的峰值，约占当年全国取水总量的11%，此后持续下降，实现了取水总量与火力发电量增长的“脱钩”。在各类影响因素中，冷却技术结构的变化对取水总量“脱钩”的贡献在70%以上。这一点在西北诸河流域体现得最为明显。
      虽然总体上我国火电工业取得了显著的节水成效，但由于我国水资源的空间分布极不平均，能源开发热点地区的水资源压力仍将持续，潜在水风险不容忽视。研究发现，在2000年至2015年间，海河流域大部分地区火电水资源压力指数明显下降，而西北大型煤电基地所处汇水区则显著上升，特别是准东、伊利、哈密等煤电基地增幅最大。个别汇水区的火力发电取水量已经超过了当地多年平均可利用地表水资源量，能源发展与可持续水资源利用的矛盾较为突出。    

 

2000年至2015年火电取水导致的水资源压力空间分布演变

      针对发现的问题，研究进一步提出了化解电力工业水资源风险的3项政策建议：首先，在位于极度缺水地区的煤电基地开发过程中，应采取流域或汇水区尺度的取水总量控制措施，将水资源承载力作为电站规划和投资建设的主要环境约束之一；其次，改进电力工业的水资源管理，从关注电站或机组层面的用水效率和技术水平，拓展到评估系统层面的水资源压力和水资源风险，避免规模增长与布局失当造成的“反弹效应”；同时，无论在水资源管理政策还是能源发展政策的制定过程中，都需关注能源与水资源系统的协同规划与管理。
      我校经济与管理学院副教授张超为此篇论文的第一作者兼通讯作者，世界资源研究所钟丽锦博士、王姣博士为此文的共同作者。近年来，双方围绕中国能源工业的水资源管理问题，已经在环境与能源领域的著名期刊Environmental Science & Technology、 Applied Energy等发表了大量合作研究成果。
      张超表示，电力工业的水资源问题直到近几年才开始被关注，未来我国电力工业的发展将面临越来越多的资源环境约束。在未来规划和管理中，应关注电力工业发展对流域及区域水循环的整体影响，借助更加完善的用水计量手段，在极度缺水地区考虑引入取水总量控制等更加严格的措施，推动水资源管理的精细化和系统化。
     论文全文链接如下：https://www.nature.com/articles/s41560-018-0236-7