全球电力行业面临水资源短缺的危机

GSTDTAP > 资源环境科学

	全球电力行业面临水资源短缺的危机
	唐霞
	2014-08-15
所属快报	资源环境快报
出版年	2014
期	16
语种	中文
领域	资源环境
栏目	水文与水资源科学
中文关键词	全球 ; 电力行业 ; 水资源短缺
中文摘要	2014年7月28日，丹麦奥胡斯大学（Aarhus University）、美国佛蒙特法学院（Vermont Law School）和美国海军分析中心（Center for Naval Analyses，CNA）联合发布两份有关全球电力生产与水资源利用的报告：《电力行业在节约用水与减少碳排放之间获取协同效益》（Capturing Synergies Between Water Conservation and Carbon Dioxide Emissions in the Power Sector）和《竞争必需品的冲突：中国、印度、法国与美国德克萨斯州充足的水和可靠的电力生产》（A Clash of Competing Necessities: Water Adequacy and Electric Reliability in China, India, France, and Texas）。该研究团队历经3年的研究表明，如果全球仍然保持目前的能源生产和电力发展的规模，到2040年全球淡水资源将难以满足人类饮用水的需求。这势必会造成饮用水与能源需求之间产生巨大的冲突，未来人类将会很难取舍两者。
情报分析_信息发布时间	41848
情报分析_信息来源性质	大学
情报分析_信息来源机构	丹麦奥胡斯大学（Aarhus University）
情报分析_机构类别	大学
情报分析_信息来源国家	丹麦
情报分析_信息类别	前沿研究动态
情报分析_研究主题	全球电力行业面临水资源短缺的危机
情报分析_研究内容	1 全球电力生产对水资源的需求不断增长目前，电力行业并不重视水资源消耗的问题。该项目的研究人员惊奇地发现，在大多数电力系统甚至不登记电力生产过程中为了维持运行所必须的耗水量。事实上，全球发电量约80%来自热电厂，并且这些部门都是用水大户。其中，欧洲电厂冷却用水占总淡水抽取量的43%（部分欧洲国家可能要高于50%）。预计在美国需要消耗40%的淡水用于热电厂的散热冷却。热力发电在很大程度上依赖于利用水资源，在干旱及热浪条件下，电站必须断电或完全关闭，这种困境令人越发担忧。在电力生产中需要大量的冷却水作为凝汽器或其他热交换器的冷却介质，具备碳捕获和存储（CSS）的煤炭发电技术名列前茅，取水量（从当地流域里抽取水进行能源生产，但水可重新再利用）为4.3 m3/MW，核电为4.2 m3/MW，煤电为2.3 m3/MW，天然气为1 m3/MW，太阳能光伏发电为0.1 m3/MW（主要用于清洗电池板，但不用于发电），风能为0。由于制造业、热电行业、农业和生活用水需求的增长，到2050年，世界范围内的淡水耗用量还会在目前基础上增加55%左右。另据统计，火力发电每年造成大于150亿m3~180亿m3淡水污染。结合全球淡水资源量和世界人口预测的最新研究结果表明，到2020年全球可能会有30%~40%的地区将出现水资源缺乏的局面，很多地方将无法获取到清洁的饮用水。 2 面临发电和缺水挑战的案例分析利用美国能源信息署（EIA）以及国家可再生能源实验室（NREL）的数据，分别对中国、印度、法国和德克萨斯州电力行业的用水量进行研究，因为这些地区已经面临着电力生产与水资源缺乏的双重挑战。印度依赖于煤炭发电，占到全国发电总量的70%以上。在印度，52%的人口居住在缺水地区，并且73%的电站位于在缺水和用水紧张的地区，并伴随着频繁停电。目前，计划79%的产能基地将新建在供水受到威胁的地区。在2012年，印度严重电力缺口（10.2%）引发大规模的断电事故，导致6亿多人口两天中断电力供应。如果印度电力生产仍然与赖以生存的农业用水进行竞争，其将在“政治上站不住脚”。所以，研究人员强烈建议：印度运用太阳能等价格低廉的可再生能源，不仅能够缓解国内的水资源竞争问题，而且电力生产的成本效益较高。 2012年，法国75%以上的电力供应来自核能，是世界上第二大电力净出口国。但是法国的电力部门较为脆弱，因为核电站要用大量的水来冷却。据统计，2009年核电站的取水量占全国总水量的64%，不过法国政府估计实际的耗水量仅占取水量的10%。所以，高度依赖于核能的法国，对于水资源缺乏和热浪极为敏感，比如2003年连续数周的热浪造成法国削减4GW的核能，并限制其电力出口，造成其欧洲进口商能源的供应不稳定。预计到2040年法国能源需求将增长28%，所以需要加大可再生能源发电项目的投资，在南方地区发展太阳能和风电产业，以减少水资源密集型的核电供应。近几年，高温天气和持续干旱，美国德克萨斯州曾面临停电的危险，而这种气候在未来几年仍将继续。得克萨斯州的经济较为发达，据测算到2050年人口将超过5千万，对于电力需求与水资源的竞争将会持续。此外，美国环境保护署新出台的关于汞等有毒物质排放、跨州空气污染以及冷却水使用的限制条例对严重依赖于褐煤的电力部门影响很大。尽管该地区面临水资源供应的挑战，但是可能通过光伏、风能、天然气和提高能源效率满足水和能源的需求，并且逐步淘汰燃煤发电厂。 3 中国电力行业面临的水危机中国能源需求的三分之二和发电量的80%要靠煤炭。预计到2015年我国火力发电的耗水量将达到903亿m3，约占全国用水量的15%。中国北部拥有全国60%的火电产能，但只有20%的淡水资源。本研究以中国北方电网为例，燃煤发电厂占到了96%，并且很大程度上依赖于冷却水，但是很多电站集中在中度或严重缺水的地区，特别是干旱的北方工业区。中国发电用煤到2030年将增加至少一倍，无论煤炭开采还是燃煤发电都需要消耗大量的水，同时该地区人口增长较快，农业灌溉用水和生活用水也在不断增加，水的供应将更加紧张。随着中国城镇化的推进，中国北方的电力需求预计将会大幅增长。所以，北方地区要长期限制煤炭用量的增长，同时有必要降低水电用量以提高能源效率。未来侧重于风电、太阳能等可再生能源的投资来满足不断增长的电力需求。 4 对未来电力行业发展的建议为了解决全球电力行业面临的水危机，研究人员提出了六条建议：（1）提高能源利用效率，比如热电站从煤炭转向天然气；（2）加强替代循环冷却技术的研究；（3）对发电厂的用水量进行登记，并进行严格的用水管理；（4）大规模投资太阳能电站和太阳能应用；（5）扩大风能发电产业；（6）在用水紧张的地区，逐步放弃依赖于化石燃料的发电站。
参考文献	[1]http://www.cna.org/research/2014/water-conservation-carbon-dioxide; [2]http://www.cna.org/research/2014/clash-competing-necessities
文献类型	快报文章
条目标识符	http://119.78.100.173/C666/handle/2XK7JSWQ/178602
专题	资源环境科学
作者单位	中国科学院兰州文献情报中心
推荐引用方式 GB/T 7714	唐霞. 全球电力行业面临水资源短缺的危机. 2014.

条目包含的文件
文件名称/大小	文献类型	版本类型	开放类型	使用许可
全球电力行业面临水资源短缺的危机.doc（36KB）	快报文章		开放获取	CC BY-NC-SA	浏览请求全文