■本报记者 廖洋 通讯员 夏雪

我国有全球20%的人口，却仅拥有全球7%的淡水资源，是严重缺水的国家。然而作为用水大户，我国煤电行业工业用水占比已从2012年的11%增长至2016年的20%。在“双碳”目标下，有效节水对于煤电工业的可持续发展至关重要。

日前，中国工程院院士、中国科学院青岛生物能源与过程研究所泛能源大数据与战略研究中心名誉主任谢克昌及研究员田亚峻团队，首次对我国煤电行业自身节水潜力进行了系统性评估，自下而上编制了我国30个省级行政区（不包括西藏自治区、香港特别行政区、澳门特别行政区、台湾省）的煤电行业用水清单，并比较了“十三五”期间（2016~2020年），各省份煤电行业自身的节水措施与引入其他发电技术的节水效果，为煤电行业未来发展规划提供参考。

该工作近期发表于《可持续能源技术与评估》。

强度与总量双维度

为缓解水资源供应风险，早在2015年，我国就制定了严格的水资源管理目标，即《水污染防治行动计划》，但我国煤电行业前期的加速扩张及煤炭与水资源的空间逆向分布，进一步加剧了缺水地区的供水危机。因此，有效节水对煤电工业的可持续发展至关重要。

2019年，该研究刚刚起航就遇到了一系列棘手问题，面对我国燃煤电厂数量众多、技术配置差异显著的局面，急需高分辨率用水清单作为评价自身节水效果的基础数据。但由于统计数据的迟滞性、聚合性和不可靠性及各省份的特殊性，现有数据对研究贡献很小。面对这一系列问题，团队另辟蹊径，想到用一个模型建立节水的微观措施和宏观效果的联系。

想法成型，即刻行动。该团队第一时间建立了中国燃煤发电机组数据库，通过自下而上的方法构建了高分辨率用水清单，解决了统计数据的不足。

“实际操作过程中，我们开发了自下而上的评估模型，用来建立节水微观措施和宏观效果的联系。”中国矿业大学（北京）和中国科学院青岛生物能源与过程研究所联合培养的博士研究生李俊杰介绍道，“这有利于确定每一种措施的相对有效性，从而决定应该鼓励和促进哪些措施。”

有了充分而科学的一手数据，接下来要做的就是在丰富的数据基础上进行严谨科学的分析。田亚峻团队决定从两个方面入手：各省份煤电行业强度和总量。

从强度来看，2016年，我国煤电行业用水强度平均值为1.09 L/kWh。用水强度高于全国平均值的省份有14个，主要分布在东北和西南地区。

“省际用水强度差异较大的原因是各省份煤电机组配置的组成存在差异。”田亚峻举例说，空冷机组广泛部署在华北和西北地区；直流冷却机组主要分布在水资源充裕的华东和华南地区。作为这些省份的煤电生产主力，空冷机组或直流冷却机组有效降低了省级用水强度的平均值。

另一方面，总量这一维度也蕴藏着丰富的信息。2016年，我国煤电行业用水量达到43.7亿立方米，几乎相当于加拿大或土耳其全国的总用水量。在经济高度发达或有大型煤炭基地的华东、华北和西北地区尤为密集。

“各省份用水量差异是由当地燃煤发电量和相应的平均用水强度共同决定的，后者可以在技术上加以改善。这意味着平均用水强度较低的省份整体用水效率更高。”田亚峻表示，一些省份虽然平均用水强度较高，但由于燃煤发电量较小，因此用水量很少。

丰富的数据给予该研究充分的分析空间，为进一步提出具体措施提供了可能。

三管齐下 因地制宜

目前，煤电行业自身节水的措施主要包括提高准入门槛、升级节水技术和淘汰落后产能3类。提高准入门槛原则上要求新建机组必须达到60MW或以上，并鼓励使用空冷技术；升级节水技术具体包括采用更先进的冷却技术和设备及优化冷却运行条件；淘汰落后产能重点针对20MW及以下的设计寿命到期的机组。

研究发现，从全国来看，提高准入门槛、升级节水技术和淘汰落后产能对自身节水效果的贡献率分别为55.7%、32.8%和11.5%。

令人惊喜的是，浙江省、黑龙江省、辽宁省、北京市、上海市和吉林省近年都出现了用水量的净下降。究其原因，应当归功于自身节水措施，每年共带来6.45亿立方米的节水效益。如果不采取这些节水措施，2020年相比2016年新增用水量能够达到13.19亿立方米。采取节水措施后，新增用水量大约减少了50%。“这进一步说明了煤电行业实施自身节水的重要性。”田亚峻强调。

谢克昌也表示，“根据研究，下一步各省份应根据自身实际情况，一部分采用自身节水方案，通过建立自下而上的模型对方案可行性和预期效果进行估计。一部分引入其他发电技术，使电力结构多样化，同时注意定量分析可再生能源在这些省份能否大规模替代煤电。”

除此之外，研究团队正在开展“十四五”及2035年我国煤电行业节水潜力评估研究，以期进一步推动煤电行业节水发展。

相关论文信息：https://doi.org/10.1016/j.seta.2021.101464