本報記者 李艷潔 北京報道

黃河是我們的母親河。只是，隨著人類索取的越來越多，母親河也不堪重負。

2020年12月，水利部印發(fā)《關(guān)于黃河流域水資源超載地區(qū)暫停新增取水許可的通知》，確定黃河流域水資源超載地區(qū)包括干支流地表水超載的13個地市（涉及6個省區(qū)）、地下水超載的62個縣（涉及4個省區(qū)17個地市）。

流經(jīng)內(nèi)蒙古、陜西、山西等八個主要省份的黃河，不僅是我國最重要的生態(tài)區(qū)域之一，也是最重要的能源基地、煤化工基地之一。

全球性的環(huán)保組織--綠色和平的研究發(fā)現(xiàn)，受限于水資源約束，黃河流域的煤電廠要同時滿足水資源保護和實現(xiàn)2060年前碳中和的雙重目標，面臨著兩難的境地。

煤電發(fā)展導致水資源過度開發(fā)

作為中國最重要的能源基地之一，黃河流域的煤炭儲備量占全國總量的50% 以上。中國目前產(chǎn)煤規(guī)模最大的三個省份（內(nèi)蒙古、山西和陜西）皆位于該流域內(nèi)。為了節(jié)省煤炭運輸成本，流域內(nèi)大量煤電廠都選擇靠近煤炭資源建廠。

熱力電廠發(fā)電的原理是通過燃燒一次能源，例如煤炭，將煤炭中的能量通過鍋爐中水蒸氣轉(zhuǎn)動渦輪從而轉(zhuǎn)化為電能。但煤電的轉(zhuǎn)化效率一般不超過40%，多余的熱量則需要被其他介質(zhì)帶走。這種介質(zhì)通常就是水或者空氣。

中國農(nóng)業(yè)大學國際學院副教授柴利介紹，火電產(chǎn)業(yè)的全產(chǎn)業(yè)鏈條對水資源的影響很大，火電企業(yè)在運轉(zhuǎn)過程中需要冷卻，火電廠的上游——煤炭的選洗、運輸、煙氣脫硫等也需要大量的水，造成水污染。

北京大學深圳研究生院環(huán)境與能源學院博士后研究員廖夏偉介紹，目前，應(yīng)用最廣的冷卻系統(tǒng)主要有三種：閉式冷卻（又稱冷卻塔）、開式冷卻（又稱直流式冷卻）和空氣冷卻。在閉式冷卻塔中，冷卻水通過和空氣接觸，通過蒸發(fā)將多余的能量帶走。冷凝后的冷卻水可以被重復使用。直流式冷卻系統(tǒng)則直接從河流等水體中取水，用作一次性冷卻用水后即排出?？諝饫鋮s系統(tǒng)，即采用空氣進行冷卻，對于水資源的消耗和依賴最小。

“據(jù)美國新能源研究國家實驗室統(tǒng)計，從2000到2015年間，美國發(fā)生了43起由于河流水溫過高或者水量過少導致的火電廠冷卻水匱乏從而減產(chǎn)或停產(chǎn)的事件。”廖夏偉介紹。

廖夏偉介紹，如果用水來冷卻，對區(qū)域的水資源枯竭會造成很嚴重的壓力；冷卻之后，冷卻水大量排放到水體當中，排放的冷卻水溫度相對比較高，所以會造成河流排放口周邊的河流溫度上升。水溫上升之后，水體中的溶解氧下降，直接影響到水中很多需要靠溶解氧生存的生物。所以往往火電站造成的污染，會對當?shù)氐乃鷳B(tài)系統(tǒng)造成一些嚴重的影響。

黃河流域是中國水資源最為稀缺的地區(qū)之一。綠色和平近日發(fā)布的報告《黃河流域電力部門虛擬水轉(zhuǎn)移及2030年電源結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究》（下稱《研究》）顯示，從2010至2015年，黃河流域內(nèi)八大省份火電行業(yè)的用水總量和耗水總量分別從92.65億立方米和89.95億立方米增至133.13億立方米和132.27億立方米，增幅超過四成；八省總水資源使用量中有6.1%被用于火電部門做冷卻環(huán)節(jié)。其中山東省、內(nèi)蒙古自治區(qū)和河南省的火力發(fā)電總?cè)∷孔畲蟆?br />
《研究》指出，2015年，黃河流域八省通過電力傳輸向中國其他省份輸送了共計5.63億立方米的虛擬水資源，凈流出1.19億立方米的虛擬水。由此可見，煤電資源的開發(fā)和輸出進一步加重了黃河流域水資源稀缺和地下水超采等問題。2019年《黃河水資源公報》顯示，黃河全流域已形成6個淺層地下水降落漏斗、18個淺層地下水超采區(qū)。

水利部印發(fā)的《關(guān)于黃河流域水資源超載地區(qū)暫停新增取水許可的通知》顯示，地表水超載地區(qū)涉及甘肅白銀，寧夏中衛(wèi)，內(nèi)蒙古包頭、烏海、阿拉善盟、巴彥淖爾，山西臨汾，河南焦作、濟源，山東東營、德州、濱州、泰安，共計13個地市。地下水超載區(qū)涉及內(nèi)蒙古呼和浩特、包頭、巴彥淖爾，陜西西安、咸陽、渭南，山西太原、晉中、運城、臨汾、呂梁、長治、晉城，河南開封、新鄉(xiāng)、焦作、濮陽，共計17個地市62個縣。

《研究》認為，黃河流域內(nèi)的火電企業(yè)面臨嚴峻的用水短缺風險。由于跨區(qū)域和跨流域輸電的存在，用水短缺的風險不僅會影響黃河流域內(nèi)火電廠的生產(chǎn)，也會沖擊河北、北京和遼寧等接收外省輸送電量省份的電力供給穩(wěn)定性。

能源結(jié)構(gòu)需調(diào)整應(yīng)對水碳雙重約束

2004 年，國家發(fā)改委發(fā)布《關(guān)于燃煤電廠規(guī)劃建設(shè)的要求》，要求缺水地區(qū)新建擴建的燃煤電廠采用空冷系統(tǒng)，并鼓勵其他地區(qū)也采用空冷系統(tǒng)。然而，空氣冷卻系統(tǒng)占地面積較大、消耗的能耗較多、排放的二氧化碳較高。

經(jīng)過綠色和平的測算，在水資源約束下最小的碳排放量約為19.60 億噸，比“碳中和”所要求的16.33 億噸超出20.05%。中國目前的發(fā)電結(jié)構(gòu)建設(shè)無法同時滿足“碳中和”約束和水資源約束。

要想同時在水資源約束條件下實現(xiàn)2030年前碳達峰和2060年前碳中和，能源結(jié)構(gòu)調(diào)整勢在必行。

《研究》顯示，2015 年，黃河流域八個省的非化石能源發(fā)電量占比為6.34%，在2030 年“碳達峰”、碳交易和水資源約束情景下，非化石能源的占比需達到12.68%，在滿足水資源約束前提且達到最小碳排放量情景下，非化石能源占比需上升至19.15%。

《研究》推算，在“碳中和”情景下，發(fā)電技術(shù)進一步向清潔高效的方向傾斜（包括超臨界、超臨界+CCS（碳捕獲與封存）、整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)（IGCC）、IGCC+CCS、核電、風電、太陽能發(fā)電、生物質(zhì)能發(fā)電）。超臨界煤電直流水冷、IGCC 和天然氣聯(lián)合循環(huán)（NGCC）直流水冷發(fā)電量分別從2015 年的1,042 億千瓦時、110億千瓦時和46 億千瓦時，上升至2030 年的1,941 億千瓦時、3,900 億千瓦時和946 億千瓦時。此外，太陽能、風能發(fā)電量相比2015 年基準情景也有較大增長，分別從2015 年的251 億千瓦時和881 億千瓦時增長到2030 年的2,908 億千瓦時和2,681 億千瓦時。

2019 年9 月18 日，黃河流域生態(tài)保護和高質(zhì)量發(fā)展座談會在鄭州召開。在會議上，習近平總書記將黃河流域生態(tài)保護和高質(zhì)量發(fā)展作為重大國家戰(zhàn)略提出，要求把水資源作為黃河流域發(fā)展的剛性約束，以水定城，以水定地，以水定人，以水定產(chǎn)。

“黃河流域大部分為中國北方干旱、半干旱地區(qū)，黃河流經(jīng)的大部分生態(tài)功能區(qū)都是國家主體功能區(qū)中的生態(tài)脆弱區(qū)，這些區(qū)域?qū)τ邳S河流域的生態(tài)保護乃至全國的生態(tài)安全有著不可替代的重要作用。一旦當?shù)氐幕茉窗l(fā)展不能得到合理的規(guī)劃和限制，不僅會使水資源- 能源矛盾進一步尖銳，更會影響到國家整體生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定和安全。”廖夏偉表示。

《研究》建議，黃河流域內(nèi)各省需要在推進可再生技術(shù)發(fā)展和儲能技術(shù)改進的同時，加快其電力行業(yè)轉(zhuǎn)型，提高風能、太陽能等能夠同時實現(xiàn)節(jié)水減碳效益的可再生能源。同時，需要加快水資源節(jié)約型社會的建設(shè)，通過水資源高效利用技術(shù)、水權(quán)市場的建立、水資源費改稅等革新舉措的推進，確保水資源管理制度得到最嚴格的實施。