水資源與能源紐帶關(guān)系國際動態(tài)及啟示

鮑淑君，賈仰文，高學(xué)睿，蔡思宇

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

水資源和能源，共同作為基礎(chǔ)性的自然資源和重要的戰(zhàn)略資源，兩者關(guān)系十分密切。幾乎所有的能源開發(fā)和利用都離不開水，而水資源開發(fā)利用又必須以能源作為動力。但隨著經(jīng)濟社會發(fā)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(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展的兩大瓶頸（第三大瓶頸是環(huán)境），兩者之間的相關(guān)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(xù)增加的大背景下，水資源和能源需求仍將持續(xù)增長，預(yù)計到2035年，全球能源需求量將增加35%，相應(yīng)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(xù)發(fā)展的不利影響也將更加深入和廣泛。聯(lián)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?qū)用鎸λc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(yè)化中期、現(xiàn)代化建設(shè)第三步戰(zhàn)略部署及城鎮(zhèn)化快速發(fā)展階段，未來一個時期內(nèi)水資源與能源需求仍將保持強勁增長的態(tài)勢。但我國多煤、缺油、少氣，且煤炭資源主要分布在西北地區(qū)，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(qū)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(xié)同安全是我國經(jīng)濟社會發(fā)展的基礎(chǔ)性、戰(zhàn)略性問題。目前，對水資源與能源紐帶關(guān)系和協(xié)同安全發(fā)展還缺乏系統(tǒng)深入的研究，有必要跟進水資源與能源之間紐帶關(guān)系和協(xié)同發(fā)展的研究進展與未來發(fā)展動態(tài)，從而為制定我國水資源與能源安全保障戰(zhàn)略提供借鑒與參考。

一、國際水和能源紐帶關(guān)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(jīng)開始關(guān)注能源和水資源之間的紐帶關(guān)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(guān)系，目的是實現(xiàn)兩者的協(xié)同安全發(fā)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(guān)系，以便更好地控制兩者相互之間對生態(tài)環(huán)境造成的影響，針對兩者制定有效的協(xié)調(diào)管理政策措施，保障兩者的協(xié)同可持續(xù)發(fā)展。

1.國際典型區(qū)域和國家

（1）歐洲聯(lián)合項目計劃和歐洲創(chuàng)新伙伴關(guān)系計劃

國際典型區(qū)域中，歐洲整體上對“水與能源”領(lǐng)域比較關(guān)注，并充分發(fā)揮歐盟的整體優(yōu)勢，采取全面實施計劃。歐洲聯(lián)合項目計劃是由歐洲19個國家(歐盟成員國和相關(guān)國家）的公共研究機構(gòu)、發(fā)展和創(chuàng)新基金組織以及歐洲委員會共同實施的，其發(fā)起的“世界水挑戰(zhàn)”項目已經(jīng)識別出水與能源在經(jīng)濟、生態(tài)、社會和技術(shù)領(lǐng)域的一些挑戰(zhàn)，研究主要集中在5個方面：保持生態(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)性，為居民改善安全的水系統(tǒng)，提高水行業(yè)的競爭力，實現(xiàn)水—生態(tài)基礎(chǔ)經(jīng)濟，縮小水循環(huán)差距。

歐洲創(chuàng)新伙伴關(guān)系計劃鼓勵采用創(chuàng)新方法解決歐盟及全球的水挑戰(zhàn)問題，希望通過發(fā)展和利用現(xiàn)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(lǐng)域的變革和創(chuàng)新。多方利益相關(guān)者致力于在優(yōu)先領(lǐng)域研發(fā)工具來促進水和能源相關(guān)工作的創(chuàng)新，這些工具是開放性的，面向任何一個與水和能源創(chuàng)新有關(guān)的行動組織。

（2）亞非發(fā)展中國家致力于解決農(nóng)村地區(qū)水與能源關(guān)系

亞非國家將水與能源工作與當?shù)亟?jīng)濟社會發(fā)展及減貧目標相結(jié)合，通過惠貧公私伙伴關(guān)系項目，動員私營部門加入，向貧困居民提供可持續(xù)的供電，向地方政府授權(quán)并支持當?shù)氐纳鐣l(fā)展計劃，包括提供安全的飲用水、建立小型水電站和支持農(nóng)村地區(qū)的發(fā)展。

（3）美國能源部成立“能源與水”產(chǎn)學(xué)研聯(lián)盟

美國能源部正在牽頭籌建“能源與水”產(chǎn)學(xué)研聯(lián)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(lǐng)域成立了水與能源關(guān)聯(lián)研究小組，開展了一系列研究，發(fā)布了《水資源—能源關(guān)系：機遇與挑戰(zhàn)》報告，詳細論述了美國在水資源和能源協(xié)同利用過程中存在的問題和面對的挑戰(zhàn)。

2.國際組織

（1）世界銀行能源計劃

世界銀行發(fā)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(xié)同效應(yīng)，目的在于幫助政府為不確定性未來和打破學(xué)科壁壘作準備。關(guān)注點在于提高利益相關(guān)者對水和能源領(lǐng)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(lián)合國可持續(xù)能源計劃

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

（3）聯(lián)合國工業(yè)發(fā)展組織綠色可持續(xù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展計劃

綠色產(chǎn)業(yè)正在對制造業(yè)和相關(guān)產(chǎn)業(yè)進行轉(zhuǎn)型，使之更有效地促進水和能源的可持續(xù)利用，成為實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)綠色經(jīng)濟和綠色增長的戰(zhàn)略。綠色產(chǎn)業(yè)正在為減少各行業(yè)的污染和資源浪費、擴大環(huán)境友好型產(chǎn)品和服務(wù)的供給作出努力。這項計劃對商業(yè)、環(huán)境、氣候、社區(qū)團體、消費者、發(fā)展中國家大量企業(yè)的發(fā)展都起到了非常有益的作用。

（4）國際水協(xié)會基礎(chǔ)設(shè)施解決方案的關(guān)系對話

自2011年在德國波恩舉辦的關(guān)系對話會議上作出承諾之后，世界自然保護聯(lián)盟和國際水協(xié)會一同與美國國務(wù)院進行伙伴關(guān)系合作。這次對話意在聯(lián)合水、糧食和能源領(lǐng)域的各關(guān)鍵組織來建立一個伙伴關(guān)系，共同合作促進基礎(chǔ)設(shè)施解決方法的建立。因此，對話過程在建立伙伴關(guān)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(xù)性挑戰(zhàn)，一個產(chǎn)學(xué)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(xué)、清華大學(xué)等頂尖大學(xué)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(fù)雜關(guān)系。能源可持續(xù)挑戰(zhàn)這一多學(xué)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(shù)據(jù)。

（2）日本東陶公司：將提高用水效率轉(zhuǎn)換成創(chuàng)新動力和商業(yè)戰(zhàn)略

日本研究機構(gòu)表明節(jié)水設(shè)備的廣泛應(yīng)用將會減少日本1%的二氧化碳排放量。因此，節(jié)水設(shè)備的布設(shè)已被納入日本環(huán)境政策的一部分。根據(jù)這一結(jié)果，研究機構(gòu)同樣能估算出發(fā)展中國家通過節(jié)水減少二氧化碳排放量的潛力。在發(fā)展中國家，基于對城市需水量的考慮建設(shè)用水基礎(chǔ)設(shè)施，需要盡可能減少更多的二氧化碳。節(jié)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(jié)水而實現(xiàn)的綠色增長對于未來基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)前景也有重大意義。

（3）法國威立雅公司：將城市和提高工業(yè)水效轉(zhuǎn)變成公司經(jīng)營戰(zhàn)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(yè)1 000多家企業(yè)提供能源服務(wù)，推動了與自治市伙伴關(guān)系的建立，在考慮一系列限制條件的基礎(chǔ)上，推動了耗水型產(chǎn)業(yè)以最優(yōu)價格運行水處理、供水、冷暖熱設(shè)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?shù)卣炇鹆艘环輩f(xié)議，向當?shù)刎毨Ь用裉峁┯秒?、飲用水、廢水處理以及公共照明等服務(wù)。該子公司正致力于使80900所住房連接上用水和廢水處理設(shè)備，約惠及50萬當?shù)鼐用瘛?/p>

4.具體實施項目

（1）技術(shù)開發(fā)層面的項目

①環(huán)境友好型技術(shù)轉(zhuǎn)讓項目

聯(lián)合國工業(yè)發(fā)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(huán)境基金/多瑙河轉(zhuǎn)移環(huán)境無害技術(shù)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(chǎn)方案，在新技術(shù)上投資約170萬美元。這些改變每年給公司節(jié)省約130萬美元，提高了競爭力。在引進清潔生產(chǎn)技術(shù)之后，排入多瑙河的廢水量每年減少約460萬m3，大多數(shù)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(chǎn)項目

聯(lián)合國工業(yè)發(fā)展組織綠色產(chǎn)業(yè)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(chǎn)業(yè)積極主動向資源高效清潔生產(chǎn)轉(zhuǎn)型。嘉士伯和聯(lián)合國工業(yè)發(fā)展組織，作為公私伙伴關(guān)系的一部分，為啤酒廠和相關(guān)組織設(shè)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(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

（2）旨在實現(xiàn)全球宏觀目標的項目

①“水和性別”項目

在水資源的發(fā)展、管理和使用過程中，針對水問題，女性的參與能設(shè)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(xù)性，確?；A(chǔ)設(shè)施的發(fā)展能夠產(chǎn)生最大的社會經(jīng)濟回報，實現(xiàn)未來發(fā)展目標。女性水伙伴關(guān)系和全球水部門下的女性社會網(wǎng)絡(luò)，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(wǎng)絡(luò)項目

頂層網(wǎng)絡(luò)項目是可持續(xù)水管理能力建設(shè)的一個國際網(wǎng)絡(luò)項目，由自發(fā)的國際性、地區(qū)性和國家機構(gòu)組成，致力于水部門的能力建設(shè)。網(wǎng)絡(luò)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(fā)展和“千年發(fā)展計劃”中發(fā)揮了關(guān)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(gòu)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(yīng)用于能源生產(chǎn)的用水研究。它將區(qū)別取水、耗水和凈耗水過程，并計算人類活動和水環(huán)境之間的各種相互作用。該項目假設(shè)已經(jīng)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(fā)出一種工具使該方法能得到持續(xù)應(yīng)用并確保其在歐洲能源產(chǎn)業(yè)中獲得廣泛傳播。

二、促進水資源和能源協(xié)同可持續(xù)發(fā)展

聯(lián)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(xù)發(fā)展十年，突出了水資源和能源對于可持續(xù)發(fā)展的重要意義。水資源和能源是聯(lián)系經(jīng)濟增長、提升社會公平性和環(huán)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(xiàn)水資源和能源的可持續(xù)發(fā)展至關(guān)重要。

研究水和能源系統(tǒng)之間的復(fù)雜聯(lián)系需要系統(tǒng)性方法，充分考慮各領(lǐng)域之間的關(guān)系和多重相互作用，挖掘雙方互補性和部門潛在的協(xié)同效應(yīng)。能源和水資源的規(guī)劃需要更好地整合兩者，優(yōu)化投資，避免效率低下問題。能源利用應(yīng)將用水約束考慮在內(nèi)，最大限度地發(fā)揮協(xié)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(guī)劃者和決策者需要充分考慮發(fā)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(guī)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(huán)的復(fù)雜性和其他競爭性需水。能源和水資源綜合規(guī)劃方法可以確保兩種資源的可持續(xù)開發(fā)，提高兩者的協(xié)同效果，促進跨部門合作，幫助在國家和地區(qū)層面上更好地評估水和能源之間的相互關(guān)系。所涉及的主要領(lǐng)域包括基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、農(nóng)業(yè)、工業(yè)和城市發(fā)展。

一是水利和能源基礎(chǔ)設(shè)施可持續(xù)建設(shè)開發(fā)。大部分國家的基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)由公共部門提供，尤其在發(fā)展中國家，75%的水利基礎(chǔ)設(shè)施投資來源于公共渠道?？紤]基礎(chǔ)設(shè)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(chǔ)設(shè)施服務(wù)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(gòu)的通力合作，加強地方機構(gòu)的能力建設(shè)，改善公共支出及監(jiān)控，減少投資效率低下情況，幫助公用事業(yè)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(jié)果的融資。國際組織可以在構(gòu)建互利互惠的公私伙伴關(guān)系、實施健全的管理框架和促進可持續(xù)綜合規(guī)劃方面起到重要作用，這樣可以降低未來的基礎(chǔ)設(shè)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(xié)同合作、優(yōu)化水和能源綜合性規(guī)劃，降低成本，確?？沙掷m(xù)發(fā)展。

二是水資源和能源智能型農(nóng)業(yè)。無論是大型或小型農(nóng)業(yè)系統(tǒng)，都應(yīng)鼓勵避免糧食浪費，并盡可能節(jié)約用于生產(chǎn)糧食的能源、土地和水資源。農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)鏈的每個階段都可以采用節(jié)能措施，能源效率的提高能夠通過改變技術(shù)和行為產(chǎn)生直接的節(jié)約效果，或者通過農(nóng)業(yè)生態(tài)養(yǎng)殖實踐得到更多收益實現(xiàn)間接節(jié)約。能夠帶來水資源靈活可靠應(yīng)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(xù)生產(chǎn)的重要平臺。將現(xiàn)有的渠灌系統(tǒng)進行現(xiàn)代化更新能夠提高服務(wù)水平，這樣可以鼓勵農(nóng)民減少地下水的使用?，F(xiàn)代化地表水供水系統(tǒng)不僅可以提高水的生產(chǎn)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(chǎn)、家庭用途、畜牧業(yè)和小工業(yè)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(jīng)濟的用水需求將愈加困難，能源消耗大量增加，應(yīng)更多地從能源和水資源角度重新審視城市發(fā)展。未來的城市發(fā)展需要能夠最大限度地減少資源利用和回收。通過城市規(guī)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(fā)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(zhì)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(tǒng)設(shè)計大量減少城市家庭用水。

三、我國水資源和能源協(xié)同發(fā)展啟示

我國政府積極開展能源和水領(lǐng)域的研究，近年比較典型的研究包括：國家能源局“十二五”規(guī)劃編制前期研究課題“能源發(fā)展主要約束因素研究”，將水資源納入影響能源生產(chǎn)和消費過程中的重要要素。在中科院的指導(dǎo)下，綠色和平組織和地理科學(xué)與自然資源研究所在評估煤炭發(fā)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(qū)的煤炭發(fā)電需水量將受到嚴峻挑戰(zhàn)，并超過相關(guān)地區(qū)總工業(yè)用水的供水能力。中國水利水電科學(xué)研究院完成了《水資源約束對能源開發(fā)利用的影響研究》，以國家重要能源基地為重點區(qū)域，科學(xué)評估重要能源基地水資源承載能力現(xiàn)狀，預(yù)測能源基地未來發(fā)展面臨的區(qū)域水資源供需態(tài)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(xié)調(diào)保障能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展的應(yīng)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(fā)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(guī)劃研究編制，圍繞水資源安全和能源安全等重大戰(zhàn)略問題展開科技攻關(guān)，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(chǎn)出和應(yīng)用。水與能源將是一個重要研究領(lǐng)域，建議在分析我國重點能源基地的水資源開發(fā)利用現(xiàn)狀基礎(chǔ)上，重點關(guān)注能源基地的水資源優(yōu)化配置、跨區(qū)域調(diào)水、水價、水權(quán)轉(zhuǎn)換、非常規(guī)水源利用等，并充分考慮水量和水質(zhì)的雙重約束。當前水資源價格在進行科學(xué)性調(diào)整，應(yīng)重點考察水價調(diào)整對能源產(chǎn)業(yè)的影響，加強水資源和能源價格體系對兩者紐帶關(guān)系影響的分析研究。技術(shù)層面，今后研究的重點包括：火電廠水資源減量利用，非傳統(tǒng)水資源處理與管理，可持續(xù)水電設(shè)計和運行的改進，氣候影響建模、分析與情景設(shè)計，規(guī)劃、政策及決策支撐數(shù)據(jù)與分析技術(shù)。另外，我國在該領(lǐng)域的研究還應(yīng)充分重視政策和技術(shù)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(fā)的政策建議，又加強微觀技術(shù)研究，利用市場機制解決能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展中水資源安全保障及水資源開發(fā)利用中的能源問題。

[1]Rodriguez，D.，Van den Berg，C.and McMahon，A.Investing In Water Infrastructure：Capital，Operations and Maintenance.Water Papers.Washington DC，Water Unit，Transport，Water and ICT Department，The World Bank.2012.

[2]Asian Development Bank(ADB).Thinking of water differently.2013.

[3]UNIDO (United Nations Industrial Development Organization).Policies for Promoting Industrial Energy Efficiency in Developing Countries and Transition Economies，Executive Summary.Vienna，UNIDO.2008. http：//www.unido.org/fileadmin/media/documents/pdf/Energy_Environment/ind_energy_efficiencyEbookv2.pdf

[4]WWAP (World Water Assessment Programme). The United Nations World Water Development Report 3：Water in a Changing World.Paris/London，UNESCO/Earthscan.2009.

[5]WWAP (World Water Assessment Programme). The United Nations World Water Development Report 4：Managing WaterUnderUncertainty and Risk.Paris，UNESCO.2012.

[6]張正斌，段子淵，徐萍，陳兆波.應(yīng)對氣候變化與水資源高效利用以及糧食安全和綠色農(nóng)業(yè)協(xié)同發(fā)展[M].北京：科學(xué)出版社，2014.