水資源與能源紐帶關系國際動態及啟示

鮑淑君，賈仰文，高學睿，蔡思宇

（中國水利水電科學研究院，流域水循環模擬與調控國家重點實驗室，100038，北京）

水資源和能源，共同作為基礎性的自然資源和重要的戰略資源，兩者關系十分密切。幾乎所有的能源開發和利用都離不開水，而水資源開發利用又必須以能源作為動力。但隨著經濟社會發展對水與能源需求的不斷增長，水與能源成為可能制約未來經濟社會可持續發展的兩大瓶頸（第三大瓶頸是環境），兩者之間的相關性與約束性特征日益突出。在全球氣候變化加劇與人口持續增加的大背景下，水資源和能源需求仍將持續增長，預計到2035年，全球能源需求量將增加35%，相應的水資源消耗量則增加85%，水資源與能源安全形勢更加嚴峻，對全球可持續發展的不利影響也將更加深入和廣泛。聯合國將2014年3月22日世界水日主題定為“水與能源”，充分表明了全球層面對水與能源安全問題的高度重視。

我國是全球第一大水資源和能源消費國，目前正處于工業化中期、現代化建設第三步戰略部署及城鎮化快速發展階段，未來一個時期內水資源與能源需求仍將保持強勁增長的態勢。但我國多煤、缺油、少氣，且煤炭資源主要分布在西北地區，與東南多西北少的水資源分布格局嚴重不匹配。比如，黃河上中游地區集中了我國70%的煤炭，但水資源卻不足全國的3%，因此能源與水協同安全是我國經濟社會發展的基礎性、戰略性問題。目前，對水資源與能源紐帶關系和協同安全發展還缺乏系統深入的研究，有必要跟進水資源與能源之間紐帶關系和協同發展的研究進展與未來發展動態，從而為制定我國水資源與能源安全保障戰略提供借鑒與參考。

一、國際水和能源紐帶關系研究及實踐

目前，國際上很多國家、國際組織和跨國公司已經開始關注能源和水資源之間的紐帶關系，并開展了一系列的活動或項目。研究“水與能源”之間的紐帶關系，目的是實現兩者的協同安全發展，這需要充分考慮氣候變化大背景，識別水資源與能源在自然社會中的基本關系，以便更好地控制兩者相互之間對生態環境造成的影響，針對兩者制定有效的協調管理政策措施，保障兩者的協同可持續發展。

1.國際典型區域和國家

（1）歐洲聯合項目計劃和歐洲創新伙伴關系計劃

國際典型區域中，歐洲整體上對“水與能源”領域比較關注，并充分發揮歐盟的整體優勢，采取全面實施計劃。歐洲聯合項目計劃是由歐洲19個國家(歐盟成員國和相關國家）的公共研究機構、發展和創新基金組織以及歐洲委員會共同實施的，其發起的“世界水挑戰”項目已經識別出水與能源在經濟、生態、社會和技術領域的一些挑戰，研究主要集中在5個方面：保持生態系統的可持續性，為居民改善安全的水系統，提高水行業的競爭力，實現水—生態基礎經濟，縮小水循環差距。

歐洲創新伙伴關系計劃鼓勵采用創新方法解決歐盟及全球的水挑戰問題，希望通過發展和利用現有的方法來消除障礙。它推動了公私部門、非政府組織和普通大眾在水和能源領域的變革和創新。多方利益相關者致力于在優先領域研發工具來促進水和能源相關工作的創新，這些工具是開放性的，面向任何一個與水和能源創新有關的行動組織。

（2）亞非發展中國家致力于解決農村地區水與能源關系

亞非國家將水與能源工作與當地經濟社會發展及減貧目標相結合，通過惠貧公私伙伴關系項目，動員私營部門加入，向貧困居民提供可持續的供電，向地方政府授權并支持當地的社會發展計劃，包括提供安全的飲用水、建立小型水電站和支持農村地區的發展。

（3）美國能源部成立“能源與水”產學研聯盟

美國能源部正在牽頭籌建“能源與水”產學研聯盟，積極開展雙邊和多邊國際合作。美國能源部還特別針對“能源與水”研究領域成立了水與能源關聯研究小組，開展了一系列研究，發布了《水資源—能源關系：機遇與挑戰》報告，詳細論述了美國在水資源和能源協同利用過程中存在的問題和面對的挑戰。

2.國際組織

（1）世界銀行能源計劃

世界銀行發起了一項全球能源計劃，量化了交易平衡，確定了水和能源管理的協同效應，目的在于幫助政府為不確定性未來和打破學科壁壘作準備。關注點在于提高利益相關者對水和能源領域問題嚴重性的認識，并已在南非和中國開展“饑渴能源”研究項目。

（2）聯合國可持續能源計劃

聯合國及其所屬機構在開展“水與能源”活動方面比較積極，充分體現了其在兩個領域強有力的協調能力。聯合國可持續能源計劃于2011年9月開始實施，是一項動員社會各行業團體組織的全球性計劃，主要有以下3個目標：提供普及現代能源的服務，使全球能源效率提高一倍，使可再生能源在全球能源結構中所占的份額增加一倍?？沙掷m能源計劃自實施以來就產生了重要的影響作用，超過75個國家已經參與其中，從小島嶼國家到大的新興經濟體。該項計劃已經明確了50多個高沖擊機會，包括刺激利益相關者采取行動加速可持續能源計劃的實施。政府、私營部門和多邊機構正在動員一切資源來支持這3項目標的達成。

（3）聯合國工業發展組織綠色可持續產業發展計劃

綠色產業正在對制造業和相關產業進行轉型，使之更有效地促進水和能源的可持續利用，成為實現產業綠色經濟和綠色增長的戰略。綠色產業正在為減少各行業的污染和資源浪費、擴大環境友好型產品和服務的供給作出努力。這項計劃對商業、環境、氣候、社區團體、消費者、發展中國家大量企業的發展都起到了非常有益的作用。

（4）國際水協會基礎設施解決方案的關系對話

自2011年在德國波恩舉辦的關系對話會議上作出承諾之后，世界自然保護聯盟和國際水協會一同與美國國務院進行伙伴關系合作。這次對話意在聯合水、糧食和能源領域的各關鍵組織來建立一個伙伴關系，共同合作促進基礎設施解決方法的建立。因此，對話過程在建立伙伴關系的平臺上具有更加重要的意義。

3.跨國公司

（1）英國石油公司：能源可持續性挑戰，一個產學研合作伙伴

英國石油公司擁有來自15所包括麻省理工、德克薩斯大學、清華大學等頂尖大學的專家，研究了水資源等自然資源與能源的供給和使用之間的復雜關系。能源可持續挑戰這一多學科研究項目，研究在能源的供給和消耗問題上自然資源匱乏所造成的影響，從而為用水量和能源消耗提供研究數據。

（2）日本東陶公司：將提高用水效率轉換成創新動力和商業戰略

日本研究機構表明節水設備的廣泛應用將會減少日本1%的二氧化碳排放量。因此，節水設備的布設已被納入日本環境政策的一部分。根據這一結果，研究機構同樣能估算出發展中國家通過節水減少二氧化碳排放量的潛力。在發展中國家，基于對城市需水量的考慮建設用水基礎設施，需要盡可能減少更多的二氧化碳。節水不僅僅有利于減少供暖能耗，同時也能減少電力高峰負荷，通過節水而實現的綠色增長對于未來基礎設施建設前景也有重大意義。

（3）法國威立雅公司：將城市和提高工業水效轉變成公司經營戰略

威立雅公司為全世界1.5億人供水、處理廢棄物，并且為各行業1 000多家企業提供能源服務，推動了與自治市伙伴關系的建立，在考慮一系列限制條件的基礎上，推動了耗水型產業以最優價格運行水處理、供水、冷暖熱設備。

（4）法國蘇伊士集團：綜合管理水、能源、廢水和廢棄物

蘇伊士集團在摩洛哥的一家子公司與卡薩布蘭卡當地政府簽署了一份協議，向當地貧困居民提供用電、飲用水、廢水處理以及公共照明等服務。該子公司正致力于使80900所住房連接上用水和廢水處理設備，約惠及50萬當地居民。

4.具體實施項目

（1）技術開發層面的項目

①環境友好型技術轉讓項目

聯合國工業發展組織從2001—2004年在多瑙河流域5個國家（保加利亞、克羅地亞、匈牙利、羅馬尼亞和斯洛伐克）開展了全球環境基金/多瑙河轉移環境無害技術項目，該項目獲得了ISO 14001認證標準。17個參與組織實施了230多個清潔生產方案，在新技術上投資約170萬美元。這些改變每年給公司節省約130萬美元，提高了競爭力。在引進清潔生產技術之后，排入多瑙河的廢水量每年減少約460萬m3，大多數部門每年減少30%的用水，減少量最多可達到90%。

②資源高效清潔生產項目

聯合國工業發展組織綠色產業在與嘉士伯/波羅的海啤酒廠合作的綜合投資項目中建立平臺，將促進啤酒廠從自然資源消耗產業積極主動向資源高效清潔生產轉型。嘉士伯和聯合國工業發展組織，作為公私伙伴關系的一部分，為啤酒廠和相關組織設計了這一項目，以減少自然資源的壓力，減少溫室氣體的排放及其他形式的污染，從而實現可持續發展。

（2）旨在實現全球宏觀目標的項目

①“水和性別”項目

在水資源的發展、管理和使用過程中，針對水問題，女性的參與能設計出新的有效解決方案，幫助政府避免不必要的投資或失誤，使項目更具可持續性，確保基礎設施的發展能夠產生最大的社會經濟回報，實現未來發展目標。女性水伙伴關系和全球水部門下的女性社會網絡，使得女性及其組織能從國家到地方層面上參與決策之中，并成為水資源管理中的積極伙伴。

②頂層網絡項目

頂層網絡項目是可持續水管理能力建設的一個國際網絡項目，由自發的國際性、地區性和國家機構組成，致力于水部門的能力建設。網絡有效地促進了對水資源管理的理解，并且在支持“水資源綜合管理”的發展和“千年發展計劃”中發揮了關鍵性作用。

（3）能源對水資源影響的評估框架

主要目標是為能源機構提供一個合理的框架來評估他們的用水情況及其影響，提供一種綜合方法應用于能源生產的用水研究。它將區別取水、耗水和凈耗水過程，并計算人類活動和水環境之間的各種相互作用。該項目假設已經存在的框架和計劃并沒有完全滿足能源部門的需求，在對框架及其可行性達成一致意見后，將研發出一種工具使該方法能得到持續應用并確保其在歐洲能源產業中獲得廣泛傳播。

二、促進水資源和能源協同可持續發展

聯合國大會確定2005—2015年為“生命之水”國際行動十年，2014—2024年為能源可持續發展十年，突出了水資源和能源對于可持續發展的重要意義。水資源和能源是聯系經濟增長、提升社會公平性和環境的紐帶。但是，目前全世界仍有近8億人口無法獲得清潔的水資源，13億人口用不上電，實現水資源和能源的可持續發展至關重要。

研究水和能源系統之間的復雜聯系需要系統性方法，充分考慮各領域之間的關系和多重相互作用，挖掘雙方互補性和部門潛在的協同效應。能源和水資源的規劃需要更好地整合兩者，優化投資，避免效率低下問題。能源利用應將用水約束考慮在內，最大限度地發揮協同效益，最大限度減少負面影響。評估能源部門需求時，水資源規劃者和決策者需要充分考慮發電和能源開采對水的需求和對水源的影響。同樣，能源項目規劃者和投資人在進行項目計劃和投資評估時，也要考慮水文循環的復雜性和其他競爭性需水。能源和水資源綜合規劃方法可以確保兩種資源的可持續開發，提高兩者的協同效果，促進跨部門合作，幫助在國家和地區層面上更好地評估水和能源之間的相互關系。所涉及的主要領域包括基礎設施建設、農業、工業和城市發展。

一是水利和能源基礎設施可持續建設開發。大部分國家的基礎設施服務由公共部門提供，尤其在發展中國家，75%的水利基礎設施投資來源于公共渠道。考慮基礎設施融資差距，僅靠公共部門無法提供足夠的資金滿足不斷增長的基礎設施服務需求，必須吸引民營資本的參與來縮小差距。通過私營部門、政府和國際機構的通力合作，加強地方機構的能力建設，改善公共支出及監控，減少投資效率低下情況，幫助公用事業收回成本。政府可以吸引和帶動私人融資，包括公共支出審查和基于結果的融資。國際組織可以在構建互利互惠的公私伙伴關系、實施健全的管理框架和促進可持續綜合規劃方面起到重要作用，這樣可以降低未來的基礎設施維護費用，使其更便宜有效。因此，需要探索新的方式提高使用效率，比如提高部門協同合作、優化水和能源綜合性規劃，降低成本，確保可持續發展。

二是水資源和能源智能型農業。無論是大型或小型農業系統，都應鼓勵避免糧食浪費，并盡可能節約用于生產糧食的能源、土地和水資源。農產品產業鏈的每個階段都可以采用節能措施，能源效率的提高能夠通過改變技術和行為產生直接的節約效果，或者通過農業生態養殖實踐得到更多收益實現間接節約。能夠帶來水資源靈活可靠應用的精確灌溉、不充分灌溉和污水回用將是維持作物可持續生產的重要平臺。將現有的渠灌系統進行現代化更新能夠提高服務水平，這樣可以鼓勵農民減少地下水的使用?，F代化地表水供水系統不僅可以提高水的生產能力和用水效率，同時也可以改善人們的生活，在很多方面具有很大的潛力，例如在作物生產、家庭用途、畜牧業和小工業等方面。

三是城市水資源和能源綜合管理。隨著城市化進程的快速推進，滿足城市人口和經濟的用水需求將愈加困難，能源消耗大量增加，應更多地從能源和水資源角度重新審視城市發展。未來的城市發展需要能夠最大限度地減少資源利用和回收。通過城市規劃和城市水資源綜合管理，在城市建造早期階段的緊湊居住地點，投資發展城市水資源綜合管理體系（IUWM），比如水源保護，使用多種水源，包括雨水收集、雨水管理和污水回用，按照用途對水質進行處理，而非按照可飲用標準進行處理，這樣能夠減少城市中水和能源的消耗量。另外，還可以利用模型工具提高城市用水效率，或者通過城市水管理系統設計大量減少城市家庭用水。

三、我國水資源和能源協同發展啟示

我國政府積極開展能源和水領域的研究，近年比較典型的研究包括：國家能源局“十二五”規劃編制前期研究課題“能源發展主要約束因素研究”，將水資源納入影響能源生產和消費過程中的重要要素。在中科院的指導下，綠色和平組織和地理科學與自然資源研究所在評估煤炭發電站的耗水問題上進行合作，研究估計，到2015年，我國西部地區的煤炭發電需水量將受到嚴峻挑戰，并超過相關地區總工業用水的供水能力。中國水利水電科學研究院完成了《水資源約束對能源開發利用的影響研究》，以國家重要能源基地為重點區域，科學評估重要能源基地水資源承載能力現狀，預測能源基地未來發展面臨的區域水資源供需態勢，明確重點能源基地面臨的水資源約束類型和程度，提出供需雙向協調保障能源產業發展的應對策略和政策建議。北京國際能源專家俱樂部召開“中國能源發展的水約束”專題研討會，提出積極探索低能效低水耗的能源和水資源利用方法。

目前，我國已啟動國家“十三五”科技規劃研究編制，圍繞水資源安全和能源安全等重大戰略問題展開科技攻關，制定整體實施方案，明確路線圖和時間表，加快重大科技成果產出和應用。水與能源將是一個重要研究領域，建議在分析我國重點能源基地的水資源開發利用現狀基礎上，重點關注能源基地的水資源優化配置、跨區域調水、水價、水權轉換、非常規水源利用等，并充分考慮水量和水質的雙重約束。當前水資源價格在進行科學性調整，應重點考察水價調整對能源產業的影響，加強水資源和能源價格體系對兩者紐帶關系影響的分析研究。技術層面，今后研究的重點包括：火電廠水資源減量利用，非傳統水資源處理與管理，可持續水電設計和運行的改進，氣候影響建模、分析與情景設計，規劃、政策及決策支撐數據與分析技術。另外，我國在該領域的研究還應充分重視政策和技術上的一致性和可行性，既從宏觀層面提出緩解水資源和能源開發的政策建議，又加強微觀技術研究，利用市場機制解決能源產業發展中水資源安全保障及水資源開發利用中的能源問題。

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