【北京理工大学】中国电力部门省际虚拟水流动模式与影响分析_24页_2mb

中国电力部门省际虚拟水流动模式与影响分析总结

核心内容概述

本报告由北京理工大学能源与环境政策研究中心发布，分析了2020年中国电力部门省际虚拟水流动模式及其对水资源的影响。研究基于广义矩阵的网络法，结合各省电力生产与传输数据，评估了电力行业对水资源的隐含使用情况，揭示了跨省电力传输对水资源空间再分配的影响。

主要观点

• 水-能关系：电力生产是水资源密集型行业，电力部门的虚拟水转移对地区水资源使用和压力有显著影响。
• 虚拟水转移机制：电力跨省输送过程中，电力所隐含的水资源随之转移，形成省际虚拟水流动网络。
• 虚拟水流动趋势：虚拟水转移网络比电力直接交换网络更加复杂，存在大量间接流动，且流动量远大于直接传输量。
• 区域差异：东部沿海地区电力需求大，虚拟水流入多，水资源压力较高；中西部地区电力输出多，水资源压力加剧。
• 影响分析：跨省电力传输虽缓解了东部缺电问题，但加剧了西部水资源压力；北京、上海等经济发达地区因虚拟水输入，水资源压力相对缓解。

关键信息

一、水资源与电力系统的依存关系

• 水资源短缺对能源系统的稳定性构成威胁。
• 电力生产过程中需大量水资源用于冷却、输送等环节。
• 2020年四川等地极端干旱导致发电机组停机，影响全国供应链稳定。

二、电力跨省传输与虚拟水流动

• 跨省电力传输优化了资源配置，但带来了水资源的空间转移。
• 2020年全国跨省直接输送电量占总发电量的19.80%，输送总量约为1511.42太瓦时。
• 内蒙古、山西、四川、云南等地为主要电力输出省份，北京、上海、广东等为主要电力输入省份。

三、虚拟水转移模式分析

• 虚拟水转移总量：2020年省际电力部门虚拟水转移总量为175.78亿立方米，约占全国用水量的3%。
• 主要输出省份：湖北、浙江、福建等地为虚拟水主要流出地，其中湖北流出量最大，达32.74亿立方米。
• 主要输入省份：浙江、江苏、广东、上海、北京等地为虚拟水主要流入地，其中浙江流入量最大，达42.62亿立方米。
• 虚拟水转移影响：电力输出省份（如内蒙古、山西）因虚拟水外流，水资源压力进一步加剧；电力输入省份（如北京、上海）因虚拟水流入，水资源压力有所缓解。

四、水资源压力分析

• 19个省份存在中度以上缺水，其中超过半数为高度缺水地区。
• 水资源压力指数：采用WTA（取水量/可用水资源总量）衡量，北京、上海、天津等经济发达地区压力较高。
• 虚拟水转移影响：考虑虚拟水转移后，部分省份水资源压力显著变化。例如，北京虚拟水进口后，取水量增加了106.1%；而内蒙古、山西等电力输出省份，水资源压力明显上升。

五、电力部门冷却技术对虚拟水转移的影响

• 不同冷却技术对虚拟水转移量影响显著。直流冷却技术耗水量高，而空冷技术耗水量较低。
• 内蒙古、新疆等地区火电机组以空冷技术为主，导致虚拟水流出量相对较小，但实际耗水量较大。
• 江苏、广东、浙江等地火电机组以直流冷却为主，导致虚拟水流入量较大，取水量和耗水量均较高。

六、区域案例分析

• 京津冀地区：2020年通过电力输送从其他地区进口了13.69亿立方米的虚拟水，缓解了水资源短缺风险。
• 长江经济带：电力缺口主要由四川、贵州、云南等省份填补，这些省份以水电为主，对虚拟水转移影响较小。
• 黄河流域：电力输出省份主要为内蒙古、山西、陕西、甘肃、宁夏、新疆等，这些地区水资源压力因虚拟水输出而加剧。

结论与建议

• 跨省跨区电力传输在缓解东部电力短缺的同时，也加剧了西部水资源压力。
• 虚拟水流动网络复杂，需关注其对水资源分配和利用的影响。
• 建议优化电力结构，提高节水型技术应用，以缓解“水-能”矛盾，促进可持续发展。

附录简要

• 附表1：列出2020年跨省直接电力交换流前20项。
• 附表2：比较各省水资源压力指数（考虑与不考虑虚拟水转移）。
• 参考文献：包括多篇关于水-能关系、电力虚拟水、冷却技术等领域的研究文献。

研究机构简介

• 北京理工大学能源与环境政策研究中心成立于2009年，致力于能源经济与气候政策研究。
• 近年来发布了多份能源经济预测与展望报告，涵盖能源需求、碳排放、原油价格等多个领域。