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水资源短缺带来的电力危机

今年上半年,肯尼亚及其邻国遭遇严重干旱,肯尼亚政府宣布这场干旱是全国性灾害,已经造成巨大经济破坏,导致肯尼亚粮食产量下降,260万人面临粮食短缺,而且部分村民的牲畜总量下降了40%

出人意料地的是,在给人类带来这些悲剧的同时,干旱也导致电力行业由于极度缺水而不得不面临关停和经济损失。水电和化石燃料发电几乎占肯尼亚发电总量的70%,而这两种发电方式均高度依赖于水资源。据肯尼亚《商业日报》(Business Daily)报道,干旱造成肯尼亚能源储备率(即满足需求峰值所需能源总量)降至4.4%,远远低于避免停电风险所规定的15%。

然后,肯尼亚并非是唯一因缺水而影响其供电的国家:2016年,由于严重干旱,印度燃煤发电行业(其冷却过程高度依赖于水资源)利润损失至少3.5亿美元。

由于工业和生活的能源需求不断上升,而水资源的可获性却不断下降,肯尼亚、印度和全球其他缺水地区的能源行业都面临着日益加剧的商业风险。

水-能源关系

<p>Almost all of the world\'s energy generation depends on water in one way or another. Flickr/Global Water Partnership</p>

几乎世界上所有发电方式都或多或少依赖于水资源。图片来源:Flickr/Global Water Partnership(全球水伙伴)

水电和火电是最为常见的两种发电方式,占全球发电总量的98%。同时,这也是需水量最大的两种发电方式,所以极易受到干旱、水资源竞争等缺水因素影响。

显然,水电高度依赖于充足的水资源。大坝将水流落差产生的机械能转化为电能。没有水,就没有能源可以转化,这也是肯尼亚旱灾时出现的情况。

然而,火电站的耗水强度并非显而易见。火力发电站利用燃料产生热量,再将热量转化为电能。无论利用煤炭、天然气、核能还是太阳热能进行发电,这些火电站都需要用水冷却高温。在缺水或水温过高的情况下,发电就会受到影响。

水资源对于电站的核心运转不可或缺。大多数火电站通过将水加热产生蒸汽,为发电机组提供动力。很多火电站紧邻水域,可以便捷抽取所需用水。供水一旦受到影响,发电就会受到影响,甚至电站会完全关闭。

全球问题

2016年,世界能源理事会(WorldEnergy Council)警告称,“很快我们就会看到水资源短缺对能源供应产生的影响。”这一影响已经开始显现,肯尼亚和印度的干旱及其引发的发电减产就是例证。这并非某个国家或某个大陆独有的问题,亚洲、欧洲、非洲和美洲各地的电站都遭受水资源短缺带来的影响。例如:

能源需求不断上升,水资源压力不断增大

国际能源署发布的《世界能源展望2016》(World EnergyOutlook 2016)指出,当前能源生产的取水量占全球取水总量的10%,大部分用于电站运营。按当前趋势,水电和火电对水资源的需求还会进一步上升,从而导致取水量和耗水量持续增加(由于火力发电所用的水会蒸发流失)。

能源行业对水资源的依赖度越高,就越容易受到水资源影响。同时,气候变化造成气温上升、气候变异加剧、中纬度地区缺水情况加剧,这些都对电力行业产生负面影响。气候变暖越严重,电力行业受到的冲击就越大:专家预测,由于气候变化造成电厂关停,2031年至2060年,欧洲火电站的发电量将下降19%。

根据预测,南美和南部非洲的部分地区将同时出现气温升高、降水减少的情况,这些地区的能源生产行业将会进一步受到气候变化的影响。令人担忧的是,缺水地区往往也是最需要能源的地区。在撒哈拉沙漠以南的非洲,包括受旱灾影响的肯尼亚等干旱地区,70%的民众用不上电。如果这些地区的能源生产需要大量用水,那么由于缺水而导致的关停也将随之而来。

在易受水资源短缺影响的地区,电站应尽早采取行动,制定气候适应策略,投资节水科技(如空冷废水回收等),降低潜在水风险。不同于电站和水坝,太阳能光伏电池和风能等可再生能源技术对水资源的依赖较低。世界资源研究所利用“中国基准水压力”工具绘制地图,识别全国水资源压力和火电重合地区。此外,我们正在评估电力行业与农业及生活等其他行业之间的水资源竞争情况。通过更多地了解电站在何时、何地与其他水资源需求较大行业竞争水资源,政策制定者可根据掌握的信息进行权衡决策,决定未来是否向耗水较少的能源生产方式转型。

 

作者:

王姣:世界资源研究所中国水项目研究员

Leah Schleifer:世界资源研究所全球水项目传播专员

钟丽锦:世界资源研究所中国水项目负责人兼高级研究员

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