贾绍凤
水与能源的关系近年成为国内外关注的热点。水与能源确乎紧密关联。供水、节水可能需要耗能而加剧能源供求矛盾,反过来能源生产和节约又可能增加耗水而加剧供水紧张。
能源基地的水资源担忧
中国能源供给以煤为主,且在很长时期里难以改变。包括山西、陕西、内蒙、宁夏、甘肃和青海在内的黄河中上游地区煤炭贮量占全国的80%以上,是中国未来必须依靠的主要能源供给基地。虽然煤炭开采用水不多,但煤炭开采对地下水影响很大。洗煤需要水,煤炭发电更需要很多冷却水,煤化工也需要用水。但黄河中上游地区又是我国最缺水的地区之一。具有全国战略地位的黄河中上游能源基地建设能否有足够的水资源保障?
一些国际机构对此表示了严重担忧,并产生了广泛影响。美国非政府组织Circle of Blue和国会智囊机构威尔逊中心在2011年合作发布了《中国之瓶颈:水匮乏与能源需求》报告,认为中国能源需求在迅猛增长,而水资源在大幅度减少,中国发展过程中水资源与能源之间存在灾难性矛盾,这一矛盾在中国已非常明显并在未来的十年会更加恶化。开采、处理和消耗煤炭所需要的水,将占中国工业用水的最大份额,即每年耗水1200亿立方米,占全国总耗水量的1/5。到2020年,中国的产煤量将比目前高出10亿公吨,中国当然是有充足的煤资源。而这一具有全球意义的问题仍然没有找到答案:中国从何处寻找足够的水——每年近150亿立方米的水——来开采新的煤矿藏。
绿色和平组织2012年发表了一份名为《饥渴的煤》的报告,认为中国14个能源基地的用水会达到99亿立方米,要占黄河可利用水资源量370亿立方米的1/4,而这些可利用量都已经开发利用,因而能源基地建设将无水可用。
总部位于香港的名为“中国水危机”的非政府组织,在汇丰银行的资助下,发表了一系列关于中国能源基地与水资源问题的连续报道,也认为水资源短缺将是黄河中上游地区能源基地建设的一大威胁。
能源基地的水资源现状
众说纷纭,但都指向了水资源短缺会影响中国的能源基地建设。中国能源基地建设的水资源实际情形究竟如何?水资源短缺真会危及能源基地的开发吗?我们的答案是否定的。可以明确指出:中国能源基地的水资源供给是有保证的。
首先,Circle of Blue、绿色和平组织和中国水危机网等机构都夸大了黄河中上游缺水地区能源基地建设的用水需求。
1.綠色和平组织所预测的需水偏大且与黄河中上游地区不对应。14个能源基地99亿立方米的需水中,包含了位于安徽、山东的能源基地需水,而这些地区水资源供求矛盾不是很紧张,不能简单地把黄河流域以外的能源基地需水也拿来与黄河可利用水资源量比较。
在绿色和平组织所预测的能源基地99亿方需水中,包含了66亿方的采煤需水,但实际上黄河中上游能源基地的采煤需水在10亿方以下。主要原因是他们计算的用水定额不符合当地的实际情况。他们采用的用水定额是采一吨煤要一方水,但实际上根据《山西省用水定额〔2008〕》标准,当地煤炭井采的用水定额是0.35方/吨,露天开采只有0.1方/吨。因此他们所采用的1方/吨的采煤用水定额比实际用水定额偏大很多。
另外,要注意不能混淆煤矿用水和煤矿排水。除了除尘用水和生活用水,采煤本身用水很少,只不过对局部的地下水储存和运动条件有所改变,把矿井的涌水量或储存与废气的矿坑、或者排放到河流而已。矿井蓄水或排水并没有被消耗,不过是改变了水存放的空间。所以认为每开采一吨煤要毁坏3吨水的说法也是片面的。
2.Circle of Blue和威尔逊中心的需水预测更偏大得离谱。其报告声称中国煤炭开采、消费的用水达1200亿方,不知道出处如何。实际上近年中国全部工业的用水量(指新鲜水取用量)才1500亿方。其中火电行业用水最多,为500亿方,占全部工业用水的1/3。在500亿方火电用水中,长江流域及其以南占了440亿方,整个北方地区才有60亿方!那是因为南方水多,火电站采用直流式冷却工艺,北方水少,一般采用循环式冷却工艺。而且北方地区已经在推广空气冷却工艺,用水更少。
另外,其预测新增煤炭产产量需要用水150亿方,也是偏大得离谱。在黄河中上游地区,采一吨煤用水在0.35方以下,即使新增年煤炭产量10亿吨,需要增加的用水量也不过3.5亿方。何来150亿方新增用水量?
3.中国水危机网除了引用前面两家的错误数据之外,还引用了其他一些不确切而误导的数据,同样夸大了需水量。例如在2014年的报告中,引用了气候变化研究中心专家的数据,认为每生产1000方煤制气要用7方水。按此定额,中国计划2015年、2020年、2030年煤制气产量分别达到180亿立方米、500亿立方米和1000亿立方米,就需要用水1.26亿方、3.5亿方和7亿方。但根据《山西省用水定额〔2008〕》,用原煤生产煤制气的用水定额是2.5吨水/万方气,生产1000亿立方米煤制气的需水量,也只有区区2500万方。可以看出,他们的预测偏大了很多倍。
第二,权威部门对黄河中上游能源基地的需水有过详细研究。在水利部门开展的水资源综合规划、水中长期供求规划以及南水北调西线工程规划中,对能源基地的需水及其保障措施进行了专门研究。根据水利部门的估算,按照该地区能源基地规划的煤炭开采和加工规模,山西、山西、内蒙古、宁夏、甘肃的能源基地需水量总和不会超过30亿方。
能源基地的水资源对策
能源基地有限的需水是有办法保障的。具体保障途径是农业节水和跨流域调水。
首先,当地占总用水80%、甚至90%以上的农业用水,通过实施节水战略,可以把一部分农业用水节余出来并转给能源基地用。据估算,宁夏农业灌溉用水的节水潜力就达30多亿方,可以减少耗水量13亿立方米左右。宁夏、内蒙、山西、陕西、甘肃黄河流域可减少灌溉取水量80亿方、耗水量30亿方。
其次,如果当地节水满足不了包括能源基地需水在内的工业和生活用水增加的要求,还可以考虑建设南水北调西线工程。跨流域调水工程成败的关键是有无可以承受较高供水成本的优质用户。一些供水工程之所以未能如期实现规划目标,主要原因是供水水价较高而没有足够的可以承受高水价的用户。而南水北调西线的能源产业用户,恰恰是可以承受较高供水成本的优质用户。黄河上游宁夏、内蒙等地实施了多期水权转换工程,工业企业投资于农业节水,所节余的取水量转移给工业企业,取水权的有效期为25年。能源工业企业愿意承担的取水权转换价格或者一次性投资已经超过25元/方,分摊到每年大约相当于2.5元/方。加上水资源费、供水工程水价和排污费,实际用水成本在6元/方左右。可以看出,能源工业企业有较强的水价承受能力。
而且,南水北调西线工程实际上是由几个较小的调水工程组合而成的,具有可以分期分批实施的优越条件。南水北调西线有大渡河、雅砻江、通天河三个水源和相对应的进入黄河的输水线路。大渡河在海拔2900m附近,雅砻江、通天河在海拔3500~3600m附近,三条河的径流总量约221亿m3。初步规划三条河年平均可调水量为120~170亿m3,其中大渡河30~50亿m3,雅砻江35~40亿m3,通天河为55~80亿m3。第一期工程可先实施靠近黄河的大渡河的支流阿柯河、麻尔河、杜柯河三条支流上调水30~50亿m3方案。如果能源基地建设真受到缺水限制,可以先期建设从大渡河到黄河的调水工程,调水40亿m3左右,不仅可满足能源基地的用水需求,还可以为其他行业及城镇生活用水。
总之,虽然包括晋陕蒙宁甘青在内的我国最大的黄河中上游能源基地面临水资源紧缺的困难,但当地能源基地建设与水资源短缺的矛盾并没有像一些报导所说的那么耸人听闻,能源基地建设的需水并没有他们预测的达到近百亿甚至更多,该地区的能源基地建设是有水资源保障的。实际上,该地区的能源基地建设需水量不会超过30亿方,这些需水可以通过农业节水来满足,还可以把南水北调西线作为最后的保障。水价承受能力很强的能源企业,可以为南水北调西线提供优质的用户。或许黄河中上游能源基地与南水北调西线正好可以实现绝佳的组合、实现双赢!