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从青岛看城市水系统中不可忽视的能源消耗

水和能源密不可分,互相依赖。能源生产是一个高水耗的过程,以火电为例,2011年我国直流火(核)电用水量为437.5亿立方米,占全国工业用水总量(1461.8亿立方米)的30% 。同时,水的生产和处理,从取水、输水、净水、配水到污水净化每一步也都离不开能源,例如,美国水行业的用电量能够占到总用电量的13% 。随着水处理对水质要求的提高、以及非传统水源(例如海水淡化、污水再生利用等)的开发利用,城市水系统(包括供水和污水

处理)呈现出能源强度增加的趋势,加剧城市的能源挑战。城市水系统中的能源消耗将成为未来城市发展中不可忽视的问题。

缓解青岛水资源风险,非常规水资源和客水资源开发成为必要手段

水资源空间分布严重不均以及水资源与人口经济发展的不平衡是我国发展所面临的水危机之一,我国北方水资源总量仅占全国水资源总量的约21.1% ,但是却支撑着46.7%的人口和55.7%的经济发展;同时,全国52个沿海城市(人口占全国的21.1%,经济发展比重占全国的35.8%)中近90%存在不同程度的缺水问题 。青岛市是典型的北方沿海严重缺水城市之一,人均水资源占有量仅为全国平均水平的12% 。为了解决城市水资源总量不足,保障城市供水安全,青岛市一直在积极推动非常规水资源(如海水淡化、污水再生利用等)和客水资源(远距离调水)开发与利用。2011年,青岛市跨流域调水(引黄)和其他水源(海水淡化和再生水)供水总量占到当年供水总量的18.5%。 为了满足青岛经济和城镇化发展所带来的用水需求增长 , ,青岛规划到2020年海水淡化、再生水供水能力和南水北提供水量分别增加1.1亿立方米/年、1.1亿立方米/年和1.3亿立方米/年 。淡化海水等非传统水资源以及客水资源的补充势必可以缓解青岛市的供水危机,但是与此同时,青岛市的城市水系统的能耗也将面临新的挑战。

高能耗趋势成为青岛水资源开发利用的新挑战

无论是非常规水资源,还是客水资源的开发利用,对于城市水系统而言都面临着不可避免的高成本和高能耗需求。以海水淡化为例,生产一立方米淡化水的平均能耗(以耗电量为评价指标)约为4度电,而目前青岛市的平均单位制水电耗为0.38千瓦时/立方米 ,也就是说,海水淡化的单位制水能耗将是青岛市单位制水能耗的10倍以上。按照2015年青岛市海水淡化能力达到40万立方米/日 进行估算,预计到2015年,青岛市的淡化海水生产环节的电耗将达到5.76亿千瓦时/年(不包括高浓度海水处理的能耗),相当于青岛市2010年城市制水总电耗的80%,或相当于青岛发电厂年发电量的1/10 。

对于远距离调水而言,运输过程中的能耗也不可小觑。以美国加州调水工程为例,该工程总长1028公里,年供水量达52亿立方米。由于调水距离不同,该工程的单位电耗在2.1-4.5千瓦时/立方米之间不等 ,从总量上看仅抽水总电耗就占到加州总电耗的7% 。与之相比,我国南水北调工程三条线长度共4350公里,年调水总量达到448亿立方米。其中通往青岛的东线工程长度为1467公里,沿线建有13级泵站,调水总量达到148亿立方米。 同时考虑到长距离调水工程受气候的变化影响大,东线工程又处于经济比较发达地区,所带来的技术挑战,客水资源的利用势必将进一步提高青岛水资源利用的能耗。

综合决策体系助推青岛水资源可持续开发与利用

可见,无论是非常规水资源的开发,还是客水资源的利用,必将带来青岛供水系统能耗的显著增长,并将影响青岛实现建设低碳城市的战略目标。而目前正在实施的《青岛市"十一五"水资源开发利用建设规划》在制定时并未将能源消耗纳入考虑之中。由此,为了使青岛市水资源的开发利用能够承载经济发展、人口增长和城市化进程推进所带来的压力,实现真正的水资源“可持续发展”,在今后的水源规划工作中有必要建立一套具备如下特征的综合决策体系:

1)应该对不同水资源的特点应进行深入讨论和横向比较,包括不同水资源的水量、水质、土地占用、资金投入、生态影响、环境污染、操作难度等,更为重要的是要将各种水资源开发利用的能源消耗作为重点指标进行考核;

2)在对水资源的选择上,不但要针对由于城市行政区域划分、产业定位和人口发展等城市发展要素各异而带来对水资源总量、水质的需求差别,对水资源进行配置;还应该考虑到当地能源供给情况对水资源开发利用的支撑。只有提高规划的合理性和实用性,才能更好的解决水资源短缺对青岛经济发展的束缚。

为了帮助青岛市更好的理解水源结构中的能耗、成本、社会影响等风险,以及如何制定可持续的、低能源影响的水资源规划,世界资源研究所中国水项目组在卡特彼勒基金和英国繁荣基金共同资助下,正在青岛开展“可持续宜居城市--水源规划的能源需求分析研究”工作。2013年5月21日,课题组在青岛市召开专家咨询会,汇报有关青岛市水资源管理利用现状和用水需求预测等方面的工作成果,来自青岛市发改委、市政公用局供水处、市水利局的专家代表对该研究工作的意义给予肯定。

本文原载于世界资源研究所网站。

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