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“大气十条”打开煤制天然气大门 需警惕可能产生的水资源压力

本文原载于世界资源研究所网站

上周,拥有1100万人口的中国东北城市哈尔滨遭遇了有史以来最为严重的雾霾天气,全城几乎瘫痪。有消息指出进入采暖季燃煤量增加是造成此次雾霾的主要原因。国务院上月发布了《大气污染防治行动计划》(也称“大气十条”)应对东部地区日益严峻的持续雾霾,而此次哈尔滨雾霾事件更加凸显了上述措施的紧迫性。

“大气十条”的目标包括大幅减少可吸入颗粒物浓度(PM2.5)和煤炭消费,但该计划却可能会对水资源供给产生负面影响。

行动计划的目标是,到2017年,使京津冀地区细颗粒物浓度降低25%,煤炭占能源消费总量比重降至65%以下。该行动计划提出的重点建议之一是采用包括煤制天然气等更为清洁的天然气取代煤炭。但是,煤制气耗水量极大。每立方米煤制天然气需消耗6至10升(1.58-2.6加仑)淡水 。因此中国在努力控制东部地区大气污染的同时,可能会给其他地区的水资源供给带来极大压力,尤其是本来就面对严重缺水问题的西北部地区。

通过使用世界资源研究所的“水道”(Aqueduct)水风险地图,我们在水资源压力地图上标出了经批准的煤制天然气项目地址,对潜在的水风险进行评估。许多项目位于水资源压力较大地区,建成后将进一步加剧当地的缺水危机。我们得出主要研究结论如下:

截至2013年9月,中国政府已批准18个大型煤制天然气站,年总产能为751亿立方米(完整项目列表见附件)。煤制天然气在冷却、生产及净化过程都离不开水。中国大部分计划新建煤制天然气站位于新疆、内蒙古等干旱或半干旱地区,在满负荷生产的情况下每年大约要消耗5至7亿立方米淡水,几乎占2011年该地区工业用水总量的20%。这些项目将严重加剧这些地区长期面临的缺水问题。

其他研究结果包括:

批准新建的煤制天然气产能中有76%以上将面临较高或极高的基线水资源压力。也就是说,这些项目所在地非常缺水,可能出现与其他用户抢夺有限的水资源的情况。

批准新建项目中有11个(8个位于新疆,3个位于内蒙古)位于缺乏大中型水库的区域,所面临的季节性水资源短缺风险为中高度或高度。这些项目应对供水风险的能力较低,因此可能不得不在旱季削减产能或临时停产。

根据北京和内蒙古政府签署的谅解备忘录,北京将成为首个用上煤制天然气的城市,每年至少有40亿立方米的煤制天然气输入北京。生产这些煤制天然气将消耗320亿升淡水,足以满足100万内蒙古人口全年的生活用水需求。

什么是耗水量? 耗水量是指在输水、用水或者生产过程中消耗掉,而不能回归到地表水体或地下含水层的水量。在煤制气的生产过程中,会有相当一部分水因工艺消耗或蒸发不能回到水体,属于被消耗的水资源,即耗水量。

鄂尔多斯市的煤制天然气开发项目表明,这些水资源密集型产业会对地区水资源安全造成影响。位于毛乌素沙漠中,鄂尔多斯煤化工基地迅速发展,已经与当地居民和其他工业用水形成了水资源竞争。分析发现,鄂尔多斯获批建设的5个煤制天然气项目每年大约需要1.4亿立方米淡水,约占鄂尔多斯供水总量的10%,占2011年该地区工业用水量的40%。这些煤制天然气工厂一旦建成,将对农民、牧民和其他产业的供水造成进一步影响。

天然气、页岩气、煤炭和煤制天然气生产耗水量

上图显示了化石燃料开采和加工过程的耗水情况。每个点代表每种燃料的平均耗水量,柱形代表每种燃料不同生产过程的耗水范围。(注:生产页岩气用水量较大,但耗水量却相对较低。水力压裂过程使用的大部分水能够回到自然环境,或可在系统中循环使用)来源:Mielke, E., Anadon, L. D.和 Narayanamurti, V.能源开采、加工和转换过程中的水资源消耗.2010. Zhu, R.C. 煤制天然气技术研究。煤炭质量和技术(中国),2011(中文)

煤制天然气对环境的其它影响

虽然煤制天然气燃烧产生的颗粒物低于燃煤,但温室气体排放量却高于主流化石燃料。根据发表在《能源政策》的科技文献,使用煤制天然气烹饪、采暖和发电时,生命周期二氧化碳排放比燃煤高出36%至108%。因此,迅速建设煤制天然气项目也许会阻碍中国低碳能源战略的发展。

寻找解决方案

中国政府应该仔细权衡煤制天然气对防治大气污染的作用及其带来的水资源和气候变化成本。此外,由于水资源风险会影响煤制天然气的生产,新建项目又会加剧水资源压力较大地区的缺水局面,能源、环境部门必须和水利部门通力合作,共同决策,将水资源保护涵盖在能源规划之中。水利部和环保部可率先采取行动。主管部门应该考虑对工业取水和污水排放采取更严格的限量措施,或对水资源风险较高的地区实施更严格的环境标准。

但是,为了确保未来的可持续发展,中国应优先发展环境风险较低的能源项目,特别是水资源和温室气体排放风险较少的项目。只有这样,中国才能处理好经济发展和资源需求之间的矛盾,实现长期的能源安全。

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