水資源的有效規(guī)劃將結(jié)合能源、糧食采取三位一體的思考方式

摘 要：水和能源、糧食具有密不可分的關(guān)系，三者相互影響、相互制約，緊密聯(lián)系在一起。因此，考慮水問題的時(shí)候，我們必須采用水、能源、糧食三位一體的思考方式，以免其規(guī)劃不切實(shí)際、進(jìn)入誤區(qū)。盡管如此，很多專家分析水問題的時(shí)候?qū)ζ鋰?yán)重性的認(rèn)識(shí)不足，片面地主張其中一個(gè)環(huán)節(jié)在單獨(dú)領(lǐng)域的正當(dāng)性，而忽略可能出現(xiàn)在相關(guān)領(lǐng)域的不良現(xiàn)象。研究的時(shí)候，即使偶爾涉及到相關(guān)領(lǐng)域，但其研究數(shù)據(jù)也相對(duì)匱乏，引出的結(jié)果不具有說服力。

關(guān)鍵詞：水力發(fā)電；生物能源；地?zé)岚l(fā)電；糧食問題

中圖分類號(hào)：F320 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1673-291X（2013）07-0061-02

一、水資源與能源的關(guān)系

水資源與糧食的關(guān)系顯而易見，因?yàn)樗Y源短缺直接導(dǎo)致糧食緊張。但是，水資源和能源的關(guān)系相對(duì)復(fù)雜，水和能源相輔相成，而且水在能源中起到不可替代的重要作用。無論在發(fā)達(dá)國(guó)家、還在正處于轉(zhuǎn)型期的新興國(guó)家，水對(duì)能源的可持續(xù)發(fā)展都起到不可替代的重要作用。

（一）水力發(fā)電

水資源是取之不盡用之不竭的可再生能源，水力發(fā)電是世界可持續(xù)能源的代表性能源。目前，水力發(fā)電占世界總發(fā)電量的15%～20%。據(jù)2008年IEA的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，在國(guó)家總發(fā)電量中水力發(fā)電所占的比重最高的國(guó)家依次有挪威，占99%；巴西，占80%；加拿大，占59%；瑞士，占56%等。

從發(fā)電量看，中國(guó)的水力發(fā)電位居世界首位。那么，世界儲(chǔ)水量到底有多少呢？據(jù)2007年世界能源會(huì)議的報(bào)道，理論上世界有約4.12萬TWh/年的儲(chǔ)水量，而且，能夠?qū)崿F(xiàn)技術(shù)開發(fā)的儲(chǔ)水量有約1.65萬TWh/年。如果開發(fā)所有的潛在儲(chǔ)水量，相當(dāng)于2006年世界電力總需求的約87%。但是水屬于自然資源，根據(jù)不同的國(guó)家、地區(qū)，以及平均降雨量等氣候變化，開發(fā)率也隨之發(fā)生巨大變化，而世界平均開發(fā)率目前只有17%。因此，對(duì)于世界各國(guó)來說，水力開發(fā)具有非常重要的戰(zhàn)略潛能。

水力發(fā)電比較領(lǐng)先的地區(qū)是歐洲，具有約26%的水資源開發(fā)率。為進(jìn)一步提高水力發(fā)電進(jìn)程并為完善水力發(fā)電制度，歐盟近期以指令的形式推進(jìn)兼顧河水環(huán)保的水利發(fā)電。該指令不僅涉及技術(shù)領(lǐng)域，而且涉及到可再生能源的經(jīng)營(yíng)策略，其內(nèi)容包含以下三個(gè)內(nèi)容：其一，擴(kuò)大固定價(jià)格經(jīng)營(yíng)制度的范圍，已有18國(guó)歐盟國(guó)家采用；其二，采用綠色電力認(rèn)證系統(tǒng)；其三，采取財(cái)政補(bǔ)貼、稅減免等政府支援制度。非洲地區(qū)的水力發(fā)電尚處于相對(duì)落后的處境，開發(fā)率只有4.5%。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，中國(guó)的水力發(fā)電理論上居世界首位，將實(shí)現(xiàn)技術(shù)開發(fā)的水力發(fā)電約有2 474TWh/年，位居世界首位。美國(guó)的水力發(fā)電量為1 752TWh/年，位居世界第二，巴西的水電量為1 488TWh/年，位居世界第三。在中國(guó)，水電作為國(guó)家的重要戰(zhàn)略，實(shí)施西電東輸戰(zhàn)略。西部地區(qū)利用當(dāng)?shù)刎S富的水資源和煤炭資源建設(shè)水利發(fā)電站或火力發(fā)電站，然后將其電力輸送到廣東、上海、江蘇、浙江、北京、天津等經(jīng)濟(jì)比較發(fā)達(dá)的東部沿海地區(qū)。此外，位于中國(guó)湖北省的三峽水利工程已在2010年完成，三峽水利是世界最大規(guī)模的發(fā)電站，發(fā)電量達(dá)49.2TWh/年（1.82萬MW/年）。按統(tǒng)計(jì)，包括中國(guó)在內(nèi)，亞洲地區(qū)得以技術(shù)開發(fā)的水力發(fā)電量共有5 523TWh/年，這相當(dāng)于日本總電力需求的6倍。由此可見，水力發(fā)電在亞洲具有莫大的能源潛力。

（二）抽水蓄能發(fā)電

抽水蓄能發(fā)電是水力發(fā)電的一種，具有穩(wěn)定性高、能源效率高、設(shè)備壽命長(zhǎng)、啟動(dòng)時(shí)間短、出力簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。而且能夠有效利用于夜間電力。而發(fā)生約30%的電力損失等是該裝置的不足點(diǎn)。

據(jù)美國(guó)電力科學(xué)研究院（EPRI）報(bào)道，2009年世界抽水蓄能發(fā)電量共達(dá)127GW，主要用于大規(guī)模電力制約網(wǎng)的負(fù)荷調(diào)整。利用該抽水蓄能發(fā)電，歐洲提供于38.3GW電力需求，占?xì)W洲總電容量的5%。美國(guó)與日本分別調(diào)整21.5GW和25.5GW電力需求。世界最大規(guī)模的抽水蓄能發(fā)電所位于美國(guó)弗吉尼亞州，發(fā)電總量為3 003MW，從高度671米的上流水壩以每秒852立方米的水流下落后，分貝輸送到單機(jī)容量為500 MW的六座發(fā)電所發(fā)電。

日本擁有抽水蓄能發(fā)電設(shè)備的高端技術(shù)。2005年，東芝將配備高端設(shè)備的單機(jī)容量泵式水庫(kù)納入了東京電力神奈川發(fā)電所，該設(shè)備具有728米揚(yáng)程。而且，日本J-POWER（電源開発株式會(huì)社）擁有位于沖繩縣國(guó)頭村的利用海水發(fā)電的“山原海水發(fā)電所”。該發(fā)電所將海水引入到地上水庫(kù)，保持136米落差，確保3萬千瓦的發(fā)電量。這個(gè)工程由于利用海水，需要配備對(duì)防蝕及鹽分等具有較強(qiáng)抵抗力的設(shè)備與配管，在此方面的技術(shù)上，日本則擁有世界最高級(jí)別的先進(jìn)技術(shù)。

（三）水資源與生物燃料

要栽培玉米、小麥、甘蔗等農(nóng)作物作生物燃料，也需要大量的水資源。2005年世界乙醇產(chǎn)量約達(dá)8 500萬千升，但是按用途需求看，其中70%用于燃料，約30%的剩余乙醇用于工業(yè)與飲料。到2010年，美國(guó)與巴西成為世界最大的乙醇生產(chǎn)國(guó)，每年產(chǎn)量分別達(dá)4 900萬千升和2 600萬千升，美國(guó)居首位，巴西位居第二，兩個(gè)國(guó)家的合計(jì)產(chǎn)量占世界總產(chǎn)量的約90%。雖然中國(guó)、歐盟、印度的乙醇產(chǎn)量緊隨其后，但在全球所占的份額并不大。而且，幾乎在本國(guó)內(nèi)消耗完畢，因此，實(shí)際上具有乙醇出口能力的國(guó)家只有巴西一國(guó)。

由于生物乙醇將農(nóng)作物作為原料，受降雨量等環(huán)境氣候的影響。因此在農(nóng)作物產(chǎn)量有限的條件下，提高生物乙醇產(chǎn)量將很大程度上影響大豆期貨市場(chǎng)。2012年6月以來，半世紀(jì)以來最嚴(yán)重的干旱沖擊美國(guó)中西部地區(qū)，而美國(guó)中西部地區(qū)是世界最大的玉米和大豆生產(chǎn)基地，根據(jù)美國(guó)農(nóng)務(wù)省報(bào)告，約有90%的農(nóng)作物遭到旱災(zāi)影響。嚴(yán)重的災(zāi)情持續(xù)地?cái)_亂世界期貨市場(chǎng)，導(dǎo)致芝加哥商品交易所的大豆價(jià)格持續(xù)飆漲。而且，雖然7月中旬預(yù)測(cè)中西部地區(qū)有降雨，但沒有改變大豆價(jià)格大幅上漲的總體趨勢(shì)。

在此環(huán)境下，農(nóng)作物市場(chǎng)上演了一場(chǎng)玉米爭(zhēng)奪戰(zhàn)。玉米到底應(yīng)該用于糧食，還是應(yīng)該用于生物乙醇原料，圍繞這個(gè)問題業(yè)界各有不同的聲音。而作為碳減排政策的一環(huán)，美國(guó)環(huán)保局又提出了截至2015年將生物乙醇產(chǎn)量提高到150億加侖的新規(guī)定。基于該規(guī)定，美國(guó)畜牧業(yè)團(tuán)體在2012年7月30日向美國(guó)環(huán)保局提出需降低用于生物乙醇的玉米供應(yīng)的報(bào)告稱，如果按這個(gè)規(guī)定操作，將來約有40%的玉米產(chǎn)量要用于生物乙醇的生產(chǎn)，這個(gè)結(jié)果可能導(dǎo)致糧食危機(jī)。美國(guó)畜牧業(yè)強(qiáng)烈要求要么全面停止上述規(guī)定一年，要么減少農(nóng)作物的生物乙醇原料。因?yàn)槿绻豢刂粕镆掖荚嫌玫霓r(nóng)作物需求，將導(dǎo)致飼料用玉米的短缺，畜牧業(yè)也隨之遭到嚴(yán)重的打擊?？梢?，干旱等自然災(zāi)情對(duì)世界大豆市場(chǎng)及生物燃料帶來的大沖擊。

（四）頁(yè)巖氣開采技術(shù)水力壓裂法

頁(yè)巖氣作為非常規(guī)新能源備，目前廣受世界矚目。美國(guó)、加拿大、歐洲、澳大利亞等國(guó)家積極勘探開采頁(yè)巖氣。

頁(yè)巖是泥巖中的一種，巖層具有大量的有機(jī)物，可以從中開采天然氣，但是巖層比較硬，采用常規(guī)技術(shù)很難提煉出封存在其中的油氣成分。因?yàn)閭鹘y(tǒng)技術(shù)只能利用自然形成的間隙，從中提取天然氣。但2000年開始，美國(guó)開發(fā)出以注水的方式人為地制造間隙而提煉天然氣的新技術(shù)叫水力壓裂法。在美國(guó)，利用水資源開采頁(yè)巖氣的水力壓裂法技術(shù)目前幾近成熟，而且結(jié)合水平井技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了大量的頁(yè)巖氣開采?？梢?，水在頁(yè)巖氣開采中也起到不可或缺的作用。

（五）水與地?zé)岚l(fā)電

地?zé)岚l(fā)電是可持續(xù)能源，具有發(fā)電過程中不排放二氧化碳等綠色環(huán)保特性。但是，需要經(jīng)常澆灌熱水，因此水源不穩(wěn)定時(shí)、或者地表層中的蒸汽和熱水緊缺的時(shí)候可能會(huì)出現(xiàn)問題。為改善以上問題，美國(guó)采取了往地表層輸送大量的廢水使其提高蒸氣量的辦法。

位于加利福尼亞北部Mayacamas山區(qū)的Geysers電廠是世界最大的地?zé)崧?lián)合發(fā)電裝置。該發(fā)電廠于20世紀(jì)80年代后半期開始頻繁出現(xiàn)蒸汽供應(yīng)不足的現(xiàn)象，最后不得不面臨關(guān)閉幾座發(fā)電所的危機(jī)。因此，州政府決定實(shí)施新的“地表層蒸汽供應(yīng)計(jì)劃”，從圣羅莎廢水處理廠和索諾瑪?shù)貐^(qū)每年分別輸送1 050萬噸和1 500萬噸的廢水到Geysers電廠，然后將其注入地表層，使發(fā)電廠恢復(fù)正常運(yùn)行。該發(fā)電所共有15座發(fā)電機(jī)，創(chuàng)出世界最大規(guī)模的地?zé)岚l(fā)電量725MW。這種利用廢水恢復(fù)蒸氣供應(yīng)的發(fā)電方式不僅貢獻(xiàn)于廢水處理，而且有效的實(shí)現(xiàn)了廢水再利用。

二、水資源與糧食問題

水資源短缺影響農(nóng)作物產(chǎn)量，這是栽培農(nóng)作物的世界各國(guó)面臨的共同課題。這次將焦點(diǎn)放在世界最大的農(nóng)作物出口國(guó)家美國(guó)。美國(guó)是世界最大的玉米、小麥、大豆出口國(guó)，但是如前所述，美國(guó)今年遭遇了前所未有的旱災(zāi)，美國(guó)的糧食價(jià)格受其影響出現(xiàn)飆漲現(xiàn)象。據(jù)美國(guó)農(nóng)務(wù)省幾個(gè)月前公布的旱災(zāi)影響報(bào)告書，全美國(guó)62%的農(nóng)作物遭遇干旱災(zāi)難，其中有88%的玉米和97%的大豆，提出財(cái)政支援請(qǐng)求的地區(qū)有31州的1 369郡。受其影響，世界農(nóng)作物價(jià)格在高位推移。

世界糧食價(jià)格在2004年后強(qiáng)勁上升，而包括干旱等災(zāi)情在內(nèi)的世界局勢(shì)的不穩(wěn)定促使價(jià)格上漲更加嚴(yán)峻。諸多經(jīng)濟(jì)學(xué)家認(rèn)為糧食價(jià)格上漲受以下幾個(gè)要素影響：其一，農(nóng)作物地區(qū)的氣候狀況，如降雨量的減少、干旱等影響農(nóng)作物產(chǎn)量；其二，近期農(nóng)作物用于生物燃料原料所導(dǎo)致的嚴(yán)重的供應(yīng)不足；其三，套保基金以及通過投資銀行的投機(jī)而流入的大量的熱錢。可見，在農(nóng)作物產(chǎn)量一定的情況下，我們必須做好其分配和利用的規(guī)劃。不然，很可能導(dǎo)致世界糧食緊張而引起的社會(huì)混亂。

三、結(jié)論

在經(jīng)濟(jì)活動(dòng)全球化的世界背景下，一個(gè)國(guó)家的水資源很大程度上左右世界經(jīng)濟(jì)命脈和糧食問題。隨著世界人口的增長(zhǎng)，人們對(duì)水資源的需求日趨膨脹，近一百年間增長(zhǎng)了6倍，而到2025年甚至達(dá)到5兆立方米。全球?qū)⒁媾R水資源緊缺的環(huán)境，因此，擁有70億人口的世界各國(guó)將可能展開水資源爭(zhēng)奪戰(zhàn)，與水相關(guān)的各種交易將超越國(guó)境廣泛進(jìn)行。隨之，水資源的有效規(guī)劃已成為世界各個(gè)國(guó)家不可忽視的重要能源戰(zhàn)略之一。再次嚴(yán)峻的國(guó)際形勢(shì)下，資源的可持續(xù)發(fā)展也變得尤其重要的一個(gè)內(nèi)容，我們規(guī)劃水資源的時(shí)候，將結(jié)合能源和糧食問題，必須采取三位一體的思考方式。

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[責(zé)任編輯 陳麗敏]