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中国能源报 2019年11月04日 星期一

中国水利水电科学研究院水资源研究所副所长赵勇:

节水就是节能,需求管理是最大的节约

■ 本报实习记者 张胜杰 《 中国能源报 》( 2019年11月04日   第 28 版)

  南水北调不仅解决了用水问题,而且还是最大的节能工程;如果每个家庭采用了节水马桶,家庭用水就会减少15%……近日,记者采访到中国水利水电科学研究院水资源研究所副所长赵勇,他的一些新颖观点引起了记者的注意。他强调,用水离不开用能,用能也离不开用水,因此,节水就意味着全过程的节能。

  

  城市水循环能耗巨大

  水和能源有什么关联?除了想到水可以用来发电,或许大多数人认为二者并无必然的联系。其实,用水的绝大部分环节都是靠用能来实现的。比如,提水、输水加压、用水加热、回水再利用等过程都需要耗能;而用能也离不开用水,例如煤炭开采、发电冷却、石油开采等过程,也离不开水。赵勇介绍,水和能源都是紧缺稀缺资源,二者存在着相互约束的关系。像西北能源基地的建设开发,就会受到水资源的严格制约;西北和西南地区的很多提水工程,开发利用的最大约束就是提水耗能成本。

  然而赵勇指出,在我国,能源是稀缺资源,水源也是稀缺资源。但充分考虑两者之间纽带关系的规划和管理却很少。

  城市是水和能源利用与消耗最集中的地区。以全国为例,城市水循环伴随能量的消耗占城市总能量消耗的19%。城市水循环主要依靠人工能源驱动,比如电能、煤炭、石油等。因此,城市社会水循环过程需要消耗大量能源,是城市能源转型的重要方面。

  以北京市为例,2015年的总用水量为38.2亿m3,水循环过程中总共消耗55.6亿kWh,相当于整个城市能源消耗的33%。而终端用水是水循环过程耗能最大的环节,占耗能总量的90%。其中,家庭生活用水占到终端用水耗能的65%,工业占到35%。而地下水是北京当年最主要的水源,占供水量的50%;地下提水也是常规水中耗能最大的水源,单方水能耗达到0.2kWh左右。

  节约用水就是节约能源

  当前,我国城市水耗不断在增加,而明显的问题也日益凸显——用过量能源消耗换取水源保障。“以能量换取水量现在也是一种普遍现象,从侧面也可以看出,水资源的紧缺甚至超过能源。”赵勇指出。

  以北京市为例,为了保证水安全,南水北调中线自流到京冀界点——惠南庄,再加压输送到北京市里,而后再提高100多米到密云水库。其实,这个过程也是十分耗能的行为。

  尽管过去10年来,北京供用水量小幅增长,但供用水结构却发生了显著变化。农业灌溉用水在下降,而生活用水却在大幅度增加,由2005年13.9亿m3,增加到2017年的18.3亿m3。由于北京水资源相对短缺,为满足用水需求,大量高耗能水资源被北京使用。再生水利用量达到10.5亿m3,约占北京市总供水量的27%。再生水和外调水的大量使用,使得北京供水耗能从2005年的13亿kWh增加到41亿kWh。因此,对北方地区尤其是北京市来说,更多的是以能源消耗的增加来保障水资源的安全。

  然而,令大多数人没想到是,南水北调的工程竟是很大的减排工程。赵勇表示,他们曾做了一个模拟分析,南水北调中线南北落差100米,全程自流,截至2017年4月,共向受水区供水67.4亿m3。2013年南水北调中线通水前,受水区地下水开采耗能高达63亿kWh,如果到2030年实现采补平衡,只是置换地下水,就相当于减少60亿m3地下水的开采。若换算成电能,则减少了24亿kWh的损耗。由于华北地区主要是靠煤电,仅仅这一个工程就相当于节省了60万吨二氧化碳排放。“由于置换出了地下水,就减少了能源的开发,同时也减少了资源的消耗。”赵勇说。

  节约用水,甚至可以从改造马桶开始

  那么,以后生产生活中该如何节约用水呢?

  赵勇强调,首先我们要树立新观念——节水就是节能,全过程节水,就是全过程节能。取水、供水、用水、排水、回用全过程都要耗能,减少水的利用,就是节能。

  有统计显示,北京平均管网漏损率为15%。这就意味着,大约近3亿m3水量在输送过程中漏损掉并伴随着1.4亿kWh电能量损失。“这15%的损失量,水厂要制水,水源要提水。然而,却在输水的过程中,流到了地下白白浪费掉了。这就存在着一个很大的优化空间。”赵勇说。

  那么,漏水现象如何控制?他表示,比如可以提升管网的材质,还可以对管网监控监测,对管网的水压也可以进行合理管控。除了物理本身的,还有很多措施能够进一步来完善。

  节约用水,还可以从身边的小事做起。赵勇以他们最近合作研发的节水马桶为例,通过改造马桶的物理结构,可将减少80%的用水量。目前,我国标准的马桶一次性冲水大约需要5—6升水。而使用了节水马桶,一次冲厕仅需1.5升水。据赵勇介绍,北京友谊宾馆已经安装了这种马桶。“若全北京市都改用这样的马桶,那么家庭用水就会减少15%。”赵勇假设道。他再次强调,用水环节作为终端环节,这个过程的节约,就相当于全过程的节约,这是最重要、最有效的节能行为。

  最后,他还建议,要提高清洁能源利用的比例,坚持多能互补。像西北化石能源富集地区,以煤炭开采加工、煤化工、火力发电、石油开发及天然气开发为主,属高用水产业,需要以水定产,发挥水资源最大刚性约束,引导西北缺水地区能源转型。赵勇举例表示,生物质能全生命周期单位发电量耗水率最大,而太阳能、风能等最小,约为煤、石油等化石能源一半,且废污水排水少。

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