袁家海，付珊

（1.華北電力大學(xué)經(jīng)濟與管理學(xué)院，北京 102206；2.新能源電力與低碳發(fā)展研究北京市重點實驗室，北京 102206）

受“富煤、貧油、少氣”的能源資源賦存特點約束，煤電長期保持中國主力電源地位［1］，隨著“30·60目標(biāo)”的提出和踐行，煤電在中國電力系統(tǒng)中的角色和地位將發(fā)生重大轉(zhuǎn)變。多項研究顯示，按照當(dāng)前發(fā)展趨勢我們無法實現(xiàn)《巴黎協(xié)定》的將全球平均氣溫較工業(yè)化前水平升高幅度控制在低于2℃的目標(biāo)［2］。在“雙碳”目標(biāo)下，中國的電力系統(tǒng)將面臨轉(zhuǎn)型，雖然燃煤機組新增規(guī)模逐年降低，但短期內(nèi)燃煤發(fā)電仍將作為主要的發(fā)電方式［3］，其裝機容量將于2020—2025年達峰，隨后將有序退出［4］。雖然中國水資源總量位居世界前列，但人均水資源量較低，面臨著嚴重的水資源短缺問題，且電力行業(yè)，尤其是燃煤發(fā)電的水資源消耗量較大［5-6］。2019年中國11個省份的人均水資源量處于國際公認的重度缺水標(biāo)準(zhǔn)［7］，火力發(fā)電耗水量占全國總用水量的近1%，主要用于火力發(fā)電廠的冷卻水。大量的水資源消耗給當(dāng)?shù)氐纳鐣蜕鷳B(tài)環(huán)境帶來了巨大壓力，而且隨著降水模式的改變和平均環(huán)境溫度的升高，火電廠用水還會進一步發(fā)展［8］。因此，對未來中國煤電行業(yè)水資源的供需變化進行預(yù)判，在全球2℃溫升目標(biāo)下，評估不同的煤電轉(zhuǎn)型路徑對該行業(yè)耗水量及耗水壓力的影響顯得十分重要。

1 文獻綜述

全球2℃溫升目標(biāo)下中國自主提出了2030年實現(xiàn)碳達峰，2060年實現(xiàn)碳中和的目標(biāo)，未來中國煤電行業(yè)如何發(fā)展成為亟須解決的問題。因此，中國提出了要嚴控煤電項目，并構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)［9］。截至2020年，中國煤電裝機容量占電力裝機總量的49.1%，隨著電力市場逐步完善，煤電規(guī)模將進一步縮小，預(yù)計2030年煤電規(guī)模達1 050 GW［10］。在低碳情景下，煤電裝機有望在2020年達峰［11］，現(xiàn)有煤電機組將按其運行壽命逐步淘汰，到2050年時煤電完全淘汰［12］。同時，為滿足減排目標(biāo)要求，在嚴格控制煤電發(fā)展的情況下，還需要大幅提升風(fēng)、光發(fā)電的裝機容量［13］，未來電力部門將呈現(xiàn)“風(fēng)光領(lǐng)跑、多源協(xié)調(diào)”的新態(tài)勢［14］。

水與能源之間復(fù)雜的相互關(guān)系，主要體現(xiàn)在生產(chǎn)、運輸和消費三個環(huán)節(jié)，隨著氣候變化、工業(yè)發(fā)展及全球電力需求的增長，作為整個能源產(chǎn)業(yè)中最大的耗水行業(yè)，對電力部門的能水關(guān)系研究越來越重要［15-16］。目前，學(xué)者們對于電力部門的能水關(guān)系研究主要集中在冷卻水供需方面，他們通過區(qū)域能源配置系統(tǒng)模型［17］、可計算一般均衡模型［18］、全球變化評估模型［19］、LUT能源系統(tǒng)過渡模型［20］和投入產(chǎn)出模型［21］等從國家、省份和流域?qū)用鎸﹄娏Σ块T的冷卻水供需現(xiàn)狀進行分析。煤電作為耗水量最大的發(fā)電方式［22］，其用水效率與產(chǎn)業(yè)規(guī)模、冷卻方式和節(jié)水水平有密切的關(guān)系［23］，因此在適當(dāng)?shù)募夹g(shù)改進和政策支持下，燃煤發(fā)電具有較大的節(jié)水潛力［24］。然而如果按照現(xiàn)行政策繼續(xù)發(fā)展，預(yù)計從2014年到2050年取水量和耗水量將分別增加4.3倍和3.2倍以上［25］，因此，是否實施有效的水資源管理直接影響了該行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。一些研究從“水壓力”（即取水量與當(dāng)?shù)乜捎盟Y源總量的比值）的角度出發(fā)來分析煤電行業(yè)的水資源供需關(guān)系。研究結(jié)果顯示，煤電的快速擴張會給區(qū)域水資源保障帶來極大的壓力［26］，其中對煤電聚集省份造成的水壓力相對顯著［27］。近年來，中國各省份水資源壓力指數(shù)呈現(xiàn)上升趨勢，只有少數(shù)地區(qū)的水資源能夠滿足未來煤電發(fā)展的需要［28］。

在“雙碳”目標(biāo)下，煤電加速轉(zhuǎn)型對該行業(yè)的耗水總量及耗水壓力將產(chǎn)生巨大影響。但當(dāng)前煤電發(fā)展政策下，水資源尚未被重點考慮到資源約束內(nèi)，水資源壓力高的省份煤電評價等級仍為綠色［29］。煤電發(fā)展與水資源關(guān)系的研究需要上升至更高層面?，F(xiàn)有研究主要聚焦于對某個煤電產(chǎn)業(yè)聚集區(qū)域或某條河流流域的燃煤電廠的取水和耗水現(xiàn)狀進行定量分析，缺乏從國家層面的水資源需求分析以及對燃煤發(fā)電未來耗水總量和耗水壓力的預(yù)測。同時，對“雙碳”目標(biāo)下煤電逐步退出對我國水資源可持續(xù)利用的作用與影響研究尚處起步階段。鑒于此，該研究定義了煤電機組耗水壓力指數(shù)，基于微觀煤電機組數(shù)據(jù)庫，在全球2℃溫升目標(biāo)下考慮煤電機組是否提前退役以及有無新增裝機兩種情況，設(shè)定4種不同情景來評估中國煤電機組耗水量及耗水壓力空間分布的變化，并對煤電逐步退出對水資源可持續(xù)利用的影響進行定量分析，結(jié)合分析結(jié)果給出相應(yīng)的政策建議。

2 研究方法和數(shù)據(jù)

2.1 煤電機組數(shù)據(jù)庫

通過整理中國計劃建設(shè)、在建及已建成的煤電機組清單，梳理了包括機組冷卻方式、裝機容量、所在地的經(jīng)緯度、投產(chǎn)年份、設(shè)計壽命、利用小時數(shù)等的機組信息。截至2019年底，中國煤電機組共計5 532臺機組，其中現(xiàn)役機組4 274臺共961.74 GW，約占中電聯(lián)發(fā)布的《中國電力行業(yè)年度發(fā)展報告2020》［30］中公布的煤電裝機容量的92.4%。計劃機組1 258臺共439.46 GW，按照煤電機組3～4年的建設(shè)周期，預(yù)計當(dāng)前機組將于“十四五”期間陸續(xù)建成投產(chǎn)。如圖1所示，計劃新建煤電機組主要集中在人口密度較低的西北區(qū)域與經(jīng)濟較為發(fā)達的華東地區(qū)，新增裝機容量分別為80.16 GW和78.50 GW，而西南與東北地區(qū)五年間僅新增約27 GW和10 GW的煤電裝機。其中陜西的新增機組裝機容量高達43.76 GW，超過西北地區(qū)總量的1/2，而上海、北京、云南三省均沒有新增煤電裝機?？紤]到數(shù)據(jù)的可獲得性，該研究未涉及西藏、香港、澳門和臺灣地區(qū)。

圖1 “十四五”期間分省份計劃新增煤電裝機容量

機組的冷卻方式可以分為直流水冷、循環(huán)水冷和空冷。其中直流水冷的取水量大，但大部分冷卻水最終都會重新排入自然水體中，因此實際耗水量較少。而循環(huán)水冷的取水量較小，但循環(huán)過程中的消耗程度高，因此耗水量較大，而空冷機組的耗水量位于二者之間。在此基礎(chǔ)上，該研究參考中電聯(lián)［31-32］發(fā)布的2011年和2018年能效對標(biāo)數(shù)據(jù)中公布的部分機組綜合耗水率，并按照以下原則來調(diào)整六個區(qū)域內(nèi)機組耗水率：①機組容量越大耗水率越低；②不同冷卻方式耗水率從小到大依次為空冷、直流水冷、循環(huán)水冷，結(jié)果見表1。根據(jù)燃煤機組數(shù)據(jù)庫計算得出2019年已運行煤電機組的平均耗水率約1.28 kg/（kW·h），與中電聯(lián)發(fā)布的《中國電力行業(yè)年度發(fā)展報告2020》［30］中公布的火電廠平均耗水率1.21 kg/kW·h相近。

表1 分區(qū)域煤電機組耗水率/(kg/（kW·h）)

2.2 水壓力指標(biāo)

研究采用了世界資源研究所（WRI）［33-34］開發(fā)的“水道”水風(fēng)險地圖集，WRI將基準(zhǔn)水壓力定義為總?cè)∷颗c可用的可再生地表水和地下水供應(yīng)量之間的比率。

其中：BWS表示基準(zhǔn)水壓力，ww表示總?cè)∷?，Q表示可用的可再生地表水和地下水供應(yīng)量，wn表示凈取水量。根據(jù)計算結(jié)果將水壓力分為低（＜10%）、中低（10%～＜20%）、中高（20%～＜40%）、高（40%～＜80%）、極高（80%～100%）、干旱缺水（＞100%）六個水壓力等級?；鶞?zhǔn)水壓力值越高，代表該地區(qū)的水資源競爭越大，水資源風(fēng)險越高。

根據(jù)基準(zhǔn)水壓力的定義，進一步給出了煤電機組的耗水壓力指數(shù)，即煤電機組總耗水量與機組所在區(qū)域可用水資源總量的比值，并將其命名為BWScoal，即：

其中：BWScoal表示耗水壓力指數(shù)，wwcoal表示機組總?cè)∷?，Qcoal表示機組所在區(qū)域可用水資源總量。根據(jù)中電聯(lián)公布的2019年中國火電廠平均耗水率（1.21 kg/（kW·h））和煤電總發(fā)電量（45 538億kW·h）［30］，計算得出中國煤電機組的耗水量約占全國總用水量的1%。因此，在WRI的水壓力等級劃分基礎(chǔ)上，進一步將煤電機組耗水壓力等級劃分為低（＜0.1%）、中低（0.1%～＜0.2%）、中高（0.2%～＜0.4%）、高（0.4%～0.8%）和極高（＞0.8%）五個耗水壓力等級。

從1956年至今中國的水資源總量始終呈波動變化趨勢，無論是全國總量還是十個水資源一級區(qū)，均圍繞多年平均值上下浮動，且浮動比例不大［35］。因此，采用全國水資源總量多年平均值進行煤電機組耗水壓力預(yù)測，各省份的可用水資源總量也用多年平均值來代替。

2.3 煤電機組提前退役模型

張為榮等［36］基于中國電力部門2025年左右可實現(xiàn)碳排放達峰的目標(biāo)，按照IPCC的總預(yù)算（280～400 Gt CO2）估算出電力部門在2℃溫升目標(biāo)下的碳排放預(yù)算空間，并設(shè)定了煤電部門的年度碳排放空間。研究使用張為榮等［36］估計的基準(zhǔn)情景下中國煤電部門CO2排放預(yù)測70 Gt CO2為碳排放預(yù)算空間。在這個基礎(chǔ)上，設(shè)定四種情景如下：S0情景，即2019年底現(xiàn)役煤電機組961.74 GW按照設(shè)計壽命自然退役且不再有新增裝機；S1情景，即按照現(xiàn)有核準(zhǔn)計劃新增機組裝機且所有機組按照設(shè)計壽命自然退役；S2情景，即在現(xiàn)役機組的基礎(chǔ)上按照機組提前退役模型發(fā)生退役且不再有新增裝機；S3情景，即按照現(xiàn)有核準(zhǔn)計劃新增機組裝機且機組提前退役，具體內(nèi)容見表2。如圖2所示，該研究參考了牛津大學(xué)開發(fā)的煤電環(huán)境風(fēng)險評價方法，首先根據(jù)煤電機組數(shù)據(jù)庫中機組層面信息和機組所在省份層面信息對所有煤電機組進行標(biāo)準(zhǔn)化打分并排序［36］。接著通過計算S0、S1、S2、S3情景下煤電機組的碳排放量，并與碳排放預(yù)算空間（70 Gt CO2）進行逐年判斷得出機組的退役年份。當(dāng)碳排放低于碳排放預(yù)算空間時，煤電機組繼續(xù)運行，達到機組的設(shè)計使用壽命期（30年）時機組自然退役；當(dāng)碳排放高于碳排放預(yù)算空間時，超出碳排放預(yù)算部分的落后機組（即得分較低機組）提前退役，超出碳排放預(yù)算當(dāng)年即為煤電機組的退役年份。

圖2 全球2℃溫升目標(biāo)下煤電機組提前退役模型

表2 情景設(shè)置

根據(jù)機組提前退役模型，發(fā)現(xiàn)S2、S3情景下機組退役速度要快于S0、S1情景。如圖3所示，在2050年前S0、S1情景退役機組容量一致，且退役機組主要集中在2030年后，全國共退役約860 GW的機組裝機，而機組提前退役的S2、S3情景僅在2030—2040年期間就完成了約700 GW裝機的機組退役。

圖3 4種情景下各省份退役煤電裝機容量

3 中國煤電行業(yè)耗水壓力現(xiàn)狀

3.1 煤電產(chǎn)業(yè)水資源現(xiàn)狀

長期以來，中國煤電一直占據(jù)主導(dǎo)地位，但是煤電生產(chǎn)主要集中于黃河中、上游和西北內(nèi)陸河流域，均為水資源極為緊缺地區(qū)。表3顯示，根據(jù)已有數(shù)據(jù)統(tǒng)計，中國14個煤炭基地［37］和16個大型煤電基地［38］所在省的煤炭儲量、煤電總發(fā)電量分別占全國的94%、64%，但水資源總量僅占全國的24%，且人均水資源量大多低于全國平均水平。2016年，每4臺煤電機組中（包括已運行和規(guī)劃的），就有1臺位于“過度取水”的地區(qū)，截至2013年底，中國有45%的燃煤電廠（358 GW）位于“過度取水”地區(qū)［39］。

表3 中國煤炭、煤電基地所在省份水資源總量、人均水資源量、煤電總發(fā)電量、煤炭儲量一覽表

3.2 2019年中國煤電行業(yè)耗水壓力分析

中國面臨著嚴重的水資源分配不均問題，雖然南方的水資源儲量豐富，但北方和西部地區(qū)的水壓力顯著高于南方地區(qū)。根據(jù)WRI發(fā)布的2019年中國基準(zhǔn)水壓力圖發(fā)現(xiàn)，煤電機組主要集中在基準(zhǔn)水壓力較高地區(qū)。表4顯示，基準(zhǔn)水壓力高于40%的地區(qū)覆蓋中國的17個省份，主要集中在黃河、淮河及遼河流域，其煤電裝機總量約為675 GW，占全國的65%。其中新疆、內(nèi)蒙古、黑龍江、甘肅等7個省份的部分地區(qū)面臨干旱缺水的風(fēng)險，這7個省份的煤電裝機總量約為359 GW，超過全國總量的1/3。

表4 2019年干旱缺水、極高水壓力及高水壓力的地區(qū)

隨著中國經(jīng)濟社會的飛速發(fā)展，對能源的需求也不斷增加，煤電裝機迅速擴張，這大幅增加了煤電行業(yè)的水資源消耗以及燃煤電廠聚集省份的機組耗水壓力。如圖4所示，2019年全國煤電機組的耗水總量約為48.29億t，其中機組裝機容量最大的山東省耗水量最高，約5.42億t，占全國的12%，而青海和北京的機組耗水量均低于0.1億t。從區(qū)域的角度看，華東地區(qū)耗水量是6個區(qū)域中最高的，約17.55億t，超過全國總量的1/3，其次為華北和華中地區(qū)分別消耗9.38億t和8.21億t。近年來，空冷技術(shù)在西北地區(qū)的廣泛應(yīng)用起到了一定的節(jié)水作用，但作為中國最為干旱的地區(qū)，其煤電機組總耗水量仍高達7.12億t，占全國的近15%，僅比水資源較為豐富的華中地區(qū)少1億t。根據(jù)計算結(jié)果發(fā)現(xiàn)，全國有近1/3的省份為極高耗水壓力省份，且主要分布在黃河中下游及淮河等北方地區(qū)，均為中國大型煤炭、煤電基地所在省份。其中寧夏、天津、山西、山東及河北5省的耗水壓力指數(shù)均超過了2%，而包括青海、云南、四川在內(nèi)的長江上游地區(qū)的耗水壓力指數(shù)則遠低于0.1%。

圖4 2019年分省份煤電機組耗水量及耗水壓力

4 耗水量和耗水壓力變化趨勢及經(jīng)濟效益評估

隨著能源結(jié)構(gòu)的變化以及可再生能源的迅速發(fā)展，中國的煤機組裝機容量及耗水量明顯降低，4種情景下煤電裝機容量與耗水量幾乎同步發(fā)生變化。如圖5所示，由于“十四五”時期S1、S3情景不斷有新機組建成，全國煤電機組裝機總量的峰值出現(xiàn)在2025年，分別為1 271.47 GW和1 121.49 GW。在這期間煤電機組耗水量隨機組裝機容量呈波動變化，峰值分別為58.84億t、49.91億t，較2019年分別新增22和3個百分點。而在不考慮新增煤電裝機的S0、S2情景下，全國機組裝機容量和耗水量的變化在2030年前趨于一致，2030年后S2情景下二者均以7%左右的年均降速加速下降。隨著燃煤機組的加速淘汰，S0、S2、S3情景下機組耗水量在2050年前相繼降為0，而2050年時S1情景下仍有360.41 GW的煤電裝機，將消耗近4億t的水資源。

圖5 4種情景下全國裝機容量和耗水量變化

從區(qū)域角度看，煤電機組裝機容量高的地區(qū)，所消耗的水資源就越多。根據(jù)煤電機組數(shù)據(jù)庫顯示新增煤電裝機主要集中在西北、華東和華中地區(qū)，因此如圖6所示，在S1和S3情景下，這三個地區(qū)“十四五”期間的機組耗水總量約占全國的70%。而S0和S2情景沒有新機組建成投產(chǎn)，且機組提前退役主要集中于2030年以后，因此，2030年前6個區(qū)域的耗水量變化趨勢基本一致，之后加速下降且于2044年降至0。同時，2050年時僅S1情景下，華東與西北地區(qū)的煤電機組仍將分別造成2.14億t和1.09億t的水資源消耗。

圖6 4種情景下分區(qū)域機組耗水總量

根據(jù)4種情景下的煤電機組耗水量的變化趨勢，選取了2030年、2040年和2050年對中國煤電機組的耗水量及耗水壓力進行評估。發(fā)現(xiàn)有新增機組裝機的情景各省份耗水壓力要高于無新增裝機情景，并且機組提前退役情景下各省份耗水壓力變化速度要快于機組自然退役情景。

4種情景下各省份煤電機組耗水量持續(xù)下降，耗水壓力逐年減弱，2030年煤電機組耗水壓力較2019年有所改善。如圖7所示，2030年4種情景全國煤電機組將分別消耗41.88億t、55.92億t、41.30億t、37.78億t的水資源。其中S0、S1、S2情景下華東地區(qū)的耗水量最高，超過全國總耗水的1/3，其次為華北地區(qū)，約占全國的20%。而S3情景機組自然退役且按照現(xiàn)有核準(zhǔn)計劃新增機組主要分布在西北、華東地區(qū)，因此，該情景下西北地區(qū)的機組耗水量約7.87億t，僅次于華東地區(qū)。從耗水壓力的角度看，2030年4種情景下機組耗水壓力較高的省份主要集中在中國北方，西部省份耗水壓力較低，且S1情景下的機組耗水壓力顯著高于其余3種情景。2030年S1情景仍有包括寧夏、天津在內(nèi)的8個省份耗水壓力指數(shù)大于0.8%，而其余三個情景全國均有超過1/2的省份耗水壓力指數(shù)低于0.4%。發(fā)現(xiàn)可用水資源總量豐富且煤電裝機容量不大的長江中上游地區(qū)，如青海、四川、云南等省份2030年機組耗水量占全國可用水資源總量的比例要遠低于0.1%。

圖7 4種情景下2030年煤電機組耗水量及耗水壓力

2040年中國部分省份煤電機組的耗水量已降至0，且全國機組耗水壓力較2030年明顯減弱。如圖8所示，2040年時除S1情景外全國煤電機組總耗水量均降至個位數(shù)，其中華東地區(qū)的耗水量最高，超過全國總耗水量的30%。由于4種情景下機組退役主要集中在2030年之后，且S2、S3情景的退役機組裝機容量要遠高于S0、S1情景，因此4種情景下2040年的水資源消耗較2030年分別減少了50%、36%、82%、86%。而對于機組耗水壓力，2040年S0、S1情景下煤電機組耗水壓力偏高省份仍主要集中在中國北方，其中寧夏、山西的耗水壓力指數(shù)均超過了1%，尤其是S1情景下分別高達10.58%和2.4%。由于S2、S3情景下中國煤電機組于2044年完全退役，因此在2040年時除華東和華中地區(qū)外區(qū)域煤電機組耗水量均減少至1億t以下，且全國各省份耗水壓力指數(shù)均下降到0.4%以下。

圖8 4種情景下2040年煤電機組耗水量及耗水壓力

如圖9所示，隨著煤電轉(zhuǎn)型進程的不斷加快，2050年時僅有S1情景下還有少量煤電機組運行，將消耗共3.71億t的水資源。根據(jù)煤電機組數(shù)據(jù)庫及機組提前退役模型，S0、S2、S3情景下煤電機組2050年前完全退役，而S1情景下機組完全退役需到2055年。因此2050年時S0、S2、S3情景下中國各省份的機組耗水量及耗水壓力指數(shù)均為0，而S1情景下僅有西南和東北地區(qū)的降至0，華東和西北地區(qū)的煤電機組仍將造成3.24億t的水消耗，占全國的近90%。并且發(fā)現(xiàn)S1情景下全國仍有3個省份為非低耗水壓力等級。

圖9 S1情景下2050年煤電機組耗水量及耗水壓力

合理控制煤電發(fā)展，加快推進煤電轉(zhuǎn)型進程，可有效控制煤電機組運行產(chǎn)生的水資源消耗，進一步減少燃煤電廠用于購置工業(yè)用水的支出。如圖10所示，4種情景下全國各省份煤電機組累計耗水量變化逐漸平緩，S2、S3情景下全國機組累計耗水總量于2044年達峰，峰值分別為715.49億t和692.34億t，而S0情景累計耗水量于2049年達峰約886.56億t。較S0情景相比，雖然都按照機組設(shè)計壽命自然退役但S1情景由于不斷有新機組建成投產(chǎn)，到2050年時該情景煤電機組累計耗水將比S0情景多363.17億t，按照2016年中國工業(yè)用水平均水價3.26元/t計算［40］，相當(dāng)于多花費約1 184億元人民幣。若在現(xiàn)有裝機容量條件下嚴控煤電機組新增，只考慮機組是否提前退役，則到2050年時與機組自然退役的S0情景相比，提前退役（S2情景）可節(jié)約近171.07億t的水資源，折合約558億元人民幣。而在考慮按照現(xiàn)有核準(zhǔn)計劃新增煤電裝機的情況下，若煤電機組提前退役即S3情景到2050年較自然退役的S1情景可累計減少共557.39億t的水資源消耗，約1 817億元人民幣。

圖10 4種情景下全國煤電機組2020—2050年累計耗水量對比圖

5 結(jié)論

該研究基于煤電機組數(shù)據(jù)庫對中國煤電機組耗水量的空間分布及耗水壓力現(xiàn)狀進行分析，并在全球2℃溫升目標(biāo)下根據(jù)是否有新增裝機和機組是否提前退役設(shè)定了4種情景對中國煤電機組未來的耗水量、耗水壓力及水資源消耗減少帶來的經(jīng)濟效益進行了評估。主要結(jié)論如下。

（1）根據(jù)公開數(shù)據(jù)整理出一個煤電機組數(shù)據(jù)庫，依此計算得出2019年中國煤電機組的總耗水量約48.29億t，占全國總用水量的不到1%，占工業(yè)用水量的4%。從機組耗水壓力的角度看，2019年全國有近1/3的省份為極高耗水壓力省份，且主要集中在黃河中下游及淮河流域等北方地區(qū)，特別是大型煤炭、煤電基地所在的省份，而南方地區(qū)的耗水壓力普遍偏低。

（2）分析發(fā)現(xiàn)4種情景下中國煤電機組裝機容量及耗水量變化趨勢幾乎一致。在無新增機組容量的S0、S2情景下機組裝機容量及耗水量均呈持續(xù)下降趨勢，且分別于2049年、2044年降至0?！笆奈濉逼陂gS1、S3情景下仍有少量煤電裝機新增，因此2025年時機組耗水量隨煤電裝機同步達峰，峰值分別為58.84億t、49.91億t。隨著煤電轉(zhuǎn)型進程的加快、低耗水空冷技術(shù)的大力發(fā)展以及燃煤電廠管理水平的提高，煤電機組耗水量逐年下降。2040年時考慮煤電機組提前退役的S2和S3情景下的機組耗水量分別降至7.14億t、5.42億t。

（3）在全球2℃溫升目標(biāo)下，中國煤電機組耗水壓力逐年減弱。2050年時S0、S1、S2情景下中國各省份的耗水壓力指數(shù)均降至0.1%以下，S3情景下僅有3個省份為非低等級耗水壓力地區(qū)。隨著煤電機組的有序退役，從空間分布的角度看，S0、S1情景下中國煤電機組耗水壓力偏高地區(qū)逐漸向北方地區(qū)聚集，而S2、S3情景下則逐漸向黃河、長江下游地區(qū)等東部省份聚集。

（4）嚴格控制新增煤電，合理退役煤電機組可以有效減少水資源消耗并帶來一定的經(jīng)濟效益。研究發(fā)現(xiàn)與S0情景相比，若考慮新增煤電裝機則機組累計耗水總量將比S0情景多363.17億t，相當(dāng)于多花費1 184億元人民幣。若在現(xiàn)有煤電條件下嚴控煤電新增且機組提前退役，則到2050年可節(jié)約近171.07億t水，折合約558億元人民幣。如果按照現(xiàn)有核準(zhǔn)計劃新增煤電裝機，則到2050年煤電機組提前退役的S3情景可以比自然退役的S1情景累計減少557.39億t的水資源消耗，約1 817億元人民幣。

基于上述結(jié)論，提出以下政策建議：①燃煤電廠需要優(yōu)化水資源管理方式，選擇耗水量較低的燃煤技術(shù)以提高水資源利用效率。對于新建機組，在東北和西北地區(qū)可以大力推廣空冷技術(shù)，而在華東、華北等沿海地區(qū)可以采用海水冷卻技術(shù)。②水資源管理部門要加強取用水量等相關(guān)用水指標(biāo)的實時監(jiān)測，保證信息公開透明，鼓勵與能源部門的數(shù)據(jù)共享，推動能水關(guān)系的研究。③電力部門應(yīng)當(dāng)落實“以水定量、以水定產(chǎn)”制度，重視煤電規(guī)劃建設(shè)風(fēng)險預(yù)警，結(jié)合區(qū)域政策及資源約束條件修正預(yù)警結(jié)果［41］。例如，可以通過評估新建機組對水資源的影響合理布局新建煤電機組，減少水資源匱乏地區(qū)的電廠建設(shè)，以確保水資源的可持續(xù)發(fā)展。同時需要制定遠期的煤電有序退出路線圖，加快發(fā)展可再生能源等替代性電源，降低對燃煤發(fā)電的需求，嚴格控制煤炭消費，有效降低煤電發(fā)展對生態(tài)環(huán)境的影響。