报告丨黄河流域电力部门虚拟水转移及2030年电源结构优化研究-北极星储能网

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12月23日，北京绿色和平与北京大学环境科学与工程学院共同发布了《黄河流域电力部门虚拟水转移及2030年电源结构优化研究》报告。该报告运用虚拟水工具，对中国黄河流域电力部门虚拟水的转移进行研究分析，籍此提出中国2030年电源结构优化的政策建议。报告建议黄河流域内各省需要积极推进可再生技术发展和储能技术改进，加快其电力行业转型，提高风能、太阳能等能够同时实现节水减碳效益的可再生能源的发电占比。

《黄河流域电力部门虚拟水转移及2030年电源结构优化研究》报告 © 绿色和平

黄河不仅是中华文明的孕育之地、中国最重要的生态区域之一，同时也是中国最重要的能源基地、煤化工基地之一。这些身份的叠加，使得该流域“水-能”规划的重要性愈加突出。绿色和平全球煤水项目负责人甘奕维强调：“必须对黄河流域内的化石能源产业进行科学、合理的规划和管理，确保‘以水定产’等政策等到最严格的落实，才能实现流域的高质量发展、可持续发展。”

近年来，中央政府已经将水资源治理提高到更高水平，其中黄河流域的治理问题更是受到高度关注。在过去一年间，习近平总书记先后六次考察黄河流域省区，多次强调对黄河要坚持综合治理、系统治理、源头治理，推进水资源节约集约利用。今年全国两会，“编制黄河流域生态保护和高质量发展规划纲要”写入了《政府工作报告》。

2019年中国各省人均水资源量（立方米/人） © 绿色和平

（注：黄河流域省份用橙色标注。青海、西藏人均水资源量分别为13130.5立方米/人和125992立方米/人，远超其他省份，从坐标系范围考虑暂从图中隐去）

在此背景下，绿色和平将联合北京大学环境科学与工程学院开展“黄河流域电力系统隐含虚拟水转移及水碳约束下电力系统规划”研究，并发布《黄河流域电力部门虚拟水转移及2030年电源结构优化研究》报告，从三个方面聚焦分析了黄河流域内八个主要省份的“水-能”关系：（1）量化电力行业对于水资源的使用和影响；（2）量化电力行业对于水资源的依赖和所面临的水资源短缺的风险；（3）水约束和碳排放约束（下称“水-碳”约束）下的电力行业发展优化研究。

研究发现：

黄河流域发电用水逐年增加，对流域稀缺水资源的影响日趋严重。从2010至2015年，黄河流域内八大省份火电行业的用水总量和耗水总量分别从92.65亿立方米和89.95亿立方米增至133.13亿立方米和132.27亿立方米，增幅超过四成，增长量相当于《黄河可供水量分配方案》（87分水方案）中山西省的年耗水量配额。八省总水资源使用量中有6.1%被用于火电部门做冷却环节。其中山东省、内蒙古自治区和河南省的火力发电总取水量最大。

2010-2015年间黄河流域八省火力发电年用水量变化（亿立方米）© 绿色和平

(注：图中数字代表各省2015年火电用水水平，各颜色代表其缺水系数。)

2015年，黄河流域八省通过电力传输向中国其他省份输送了共计5.63亿立方米的虚拟水资源，净流出1.19亿立方米的虚拟水。由此可见，煤电资源的开发和输出进一步加重了黄河流域水资源稀缺和地下水超采等问题。2019年《黄河水资源公报》显示，黄河全流域已形成6个浅层地下水降落漏斗、18个浅层地下水超采区。

黄河流域八省电流运输虚拟水流量（亿立方米）© 绿色和平

（注：仅显示流量超过0.05亿立方米的虚拟水流动，左侧表示黄河流域八省的虚拟水流入，右侧则表示流出）

黄河流域内的火电企业面临严峻的用水短缺风险。在不同的温室气体排放情景下，由于气候变化导致降雨增多，案例省份的火电厂所面临的用水短缺的风险或在一定程度上得到缓解，但若火力发电厂的利用率被进一步提高，此种风险仍有加剧的可能。由于跨区域和跨流域输电的存在，用水短缺的风险不仅会影响黄河流域内火电厂的生产，也会冲击河北、北京和辽宁等接收外省输送电量省份的电力供给稳定性。

考虑到电力行业是温室气体排放的最大来源之一，本研究通过建立多目标优化模型，对于黄河流域2030年电力行业在面临“水-碳”约束下的电源结构发展进行优化研究。研究结果显示，“碳中和”和水资源约束的目标难以同时实现，技术革新势在必行。相较于“碳达峰”约束，黄河流域八省达到2030年“碳达峰”和2060年“碳中和”目标时，碳排放约束将会对黄河流域八省的电力结构产生更为明显的影响，因此水资源约束和“碳中和”两大目标将难以在现行政策路线下被同时满足。

不同情景下黄河流域八省火力发电厂4月火力发电用水量（亿立方米）及缺水风险图示 © 绿色和平

（注：蓝色圆圈代表该发电厂无缺水风险，红色代表存在缺水风险。圆圈大小指代发电厂当月用水量；各省颜色代表其缺水系数，具体数值见图例。）

鉴于此，报告建议黄河流域内各省需要积极推进可再生技术发展和储能技术改进，加快其电力行业转型，提高风能、太阳能等能够同时实现节水减碳效益的可再生能源的发电占比。同时，需要加快水资源节约型社会的建设，通过水资源高效利用技术、水权市场的建立、水资源费改税等革新举措的推进，确保水资源管理制度得到最严格的实施。

“十四五”开局在即，这是在2020年全面建成小康社会、打好打赢污染防治攻坚战的基础上，向2035年美丽中国目标迈进的第一个五年，具有不同以往的新形势和新要求。相较于“十三五”强化水环境质量目标管理、推进中国环境管理逐步由总量控制向环境质量目标管理转型，“十四五”需要进一步向水生态系统功能恢复、进而实现良性循环的方向转变。

12月22日新发布的《新时代的中国能源发展》白皮书也重点强调，要构建清洁低碳、安全高效的能源体系[1]。若黄河流域内的能源产业能加快技术革新，进一步向可再生能源转型，优化能源结构，无疑将给中国达成新气候目标、实现高质量发展带来极大助力。

绿色和平期待政策制定者和产业主要参与者能建立更加全面、客观的“水-能源-气候”三维统筹概念体系，将水资源作为主要的政策考量因素，更加资源化地看待水资源问题，以化石能源作为撬动点，更到位地落实“以水定产”，实现黄河流域可持续的、高质量的发展。