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减少中国电力行业水资源消耗和温室气体排放的双赢方案

 

电力行业是中国最大的温室气体排放源和工业用水户 。为满足日益增长的能源需求,到2030年中国的发电装机容量可能会翻一番 ,因此,电力行业的相关决策将对全球气候和国内水资源产生深远影响。

为提供决策所需信息,世界资源研究所评估了目前在用或建议采用的20多项发电技术对气候和水资源的影响,识别了一些解决中国电力行业水资源消耗和温室气体排放的双赢方案。

发电技术的用水和排放影响

从生命周期的角度看,所有发电技术都会消耗水资源并排放温室气体(热电厂尤为如此),但用水和排放水平各不相同。

世界资源研究所开展了“水-气候影响分析”,比较了发电技术对水资源、温室气体排放和资金成本的影响。下图分析了各项技术下每兆瓦时发电量的淡水取水量和温室气体排放,突出每项技术全生命周期生产或节约的电量,并根据资金成本进行排序(按照2010年中国的技术成本计算)。例如,核电需要大量冷却用水,而温室气体排放则可忽略不计。生命周期中每10亿美元投资可产生160TWh左右的发电量。

对比可见,大部分发电技术处于右上方的扇形区域,意味着需要在用水量和排放之间作出权衡。取水量和气候影响较低的技术处于中间或左下方扇形区域,这是双赢区域,意味着投资对排放和用水量能产生积极的影响。

提高能效和利用可再生能源双赢选择

在上述分析基础上,我们得出以下主要观点:

-- 提高需求侧能效是减少净排放和净耗水量的最有效战略。提高能效可减少能源需求并降低发电用水量,从而节约稀缺的水资源,从而形成节水和降低能源需求的良性循环。此外,能效投资也是最具成本效益的措施之一。

-- 在可再生能源技术中,贯流式水电技术成本最低且对环境的影响最小。同时,风能和太阳能光伏发电在中国缺水地区具有明显优势,因为这两种技术不需消耗大量的水资源,也不会造成温室气体排放。

-- 碳捕获和储存技术可使每兆瓦时发电量的温室气体排放减少80%到90%,但这一技术会造成总资金成本上升90%和耗水量翻番。因此,决策者在设计采用碳捕获和储存技术的煤电厂时,应仔细评估当地的水资源状况。

-- 循环或空冷却系统应成为中国热电厂未来的发展方向。目前,中国80%的电力来自严重依赖水冷却的热电厂。将过时的直流冷却技术升级为循环冷却技术能够减少98%的取水量,采用空冷却技术还能进一步降低耗水量。

发电行业减少用水和排放的五条建议

中国已设立严格的水资源管理制度,对用水量、水资源效率和水质实施了强制规定。因此,中国在决策过程中应仔细考虑能源的用水需求。

根据研究,我们对中国电力行业管理水资源和排放影响提出以下建议:

-- 提高能效是满足能源需求并降低排放和耗水量的最主要和最具成本效益的方法。

-- 设计具体政策,在国家、地区和地方层面建立行业用水配额制度,监管发电行业的取水量情况。

-- 将可再生能源(水力发电除外)作为中国缺水地区的最佳方案,同时在水资源充足的地区开发贯流式水力发电。

-- 未来的火力发电厂向循环或空冷却系统转变。

-- 考虑水资源要求,避免在缺水地区采用耗水量较大的发电技术(如太阳能热电和碳捕获和封存技术等)。

 

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