王杭州：“雙碳”背景下，供水企業綠色低碳發展的途徑

　　2020年9月，習近平總書記在第七十五屆聯合國大會上鄭重承諾，中國二氧化碳排放量將在2030年前實現碳達峰，2060年前實現碳中和。近年來，中國又在多次國際會議上重申“雙碳”目標，表現出堅定不移落實“雙碳”目標的態度，各行各業都在探討如何實現碳中和，作為供水行業綠色低碳轉型勢在必行。目標有了，那么該如何實現這一轉型？在2022（第七屆）供水高峰論壇上，珠海水務環境控股集團有限公司副總工程師王杭州分享了珠海水控的思考——“‘雙碳’背景下供水企業綠色低碳發展的途徑”。

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　　珠海水控集團副總工程師王杭州

　　一、供水系統的碳足跡

　　要想知道如何降碳，首先要知道碳在哪里產生。供水系統可以分為原水系統、凈水系統、市政管網輸送系統、用戶內部配給系統，不同系統碳排放情況不同。

　　原水系統中，泵房運行需要消耗大量能耗，屬于碳排放邊界條件里的間接排放，而原水在輸送過程中并不會通過生化反應產生直接排放或者產生碳匯。取水(一級)泵站和原水管網規劃布局的不合理、管網漏損造成的水耗增加以及水泵運行不合理均會導致輸送過程中能耗的增加，同時，日益增長的長距離輸水系統也帶來了更高的能耗。

　　凈水系統中，無論水廠的規模大小，送水泵房在水廠中的能耗最高，約占84%~88%，其次是過濾約占7%~14%，混凝沉淀約占2%左右，廢水處理約占2%左右，因此水廠節能的重點在送水泵房以及濾池單元。

　　市政管網輸送系統的主要能耗來自兩部分，一部分來源于輸水和配水的管道系統設計不合理及管網漏損，另一部分來源于中途加壓泵站設計不合理、泵站日常運行的能耗。

　　用戶內部配給系統包括供水管網、水池（地下或高位）、加壓泵房及其他配套設施，在這些組成部分中，加壓泵站日常運行的能耗、供水系統設計不合理和管網設施漏損加大導致泵站額外增加的能耗屬于碳排放的間接排放，是影響用戶內部供水系統碳排放的主要因素。

　　供水系統流程

　　供水各階段的排放路徑已經基本明了，如何測算出具體的碳排放量呢？王杭州指出，回到最本質的過程，從能量轉化的角度來說，供水就是以能耗換水質、壓力和水量。供水企業使用大量電能以去除原水中的雜質和污染物，同時滿足用戶對水壓、水量的要求，間接產生大量二氧化碳排放；其次是水處理需要消耗藥劑，間接排放溫室氣體；此外，工作用車和人員呼吸也會釋放二氧化碳。供水主要通過消耗電能進行碳排放，因此可以依據電能消耗初步量化不同階段的碳排放情況。在此基礎上，王杭州分享了對供水系統供給側和需求側碳排放情況的測算結果。

　　供給側包括原水、凈水、市政管網輸送系統，每年電耗約為225億kWh。

　　需求側主要是用戶內部配給系統。2020年用水人口6.85億，擁有二次供水設施約21萬套，按照每一套設備的裝機容量二十千瓦計算，全國裝機容量420萬kW，按照城鎮居民水量50%需要加壓、噸水耗電量0.7544kWh/m3計算，全國每一年居民生活用水的二次加壓耗電量約在158億kWh，如果加上其他非居民二次加壓的耗電量，估計比出廠前的耗電量還要多。

　　2022年3月15日，生態環境部發布的《關于做好2022年企業溫室氣體排放報告管理相關重點工作的通知》，全國電網排放因子為0.581tCO2/MWh，就是581gCO2/度電。計算出全國供水系統間接碳排放量為2225萬噸CO2。

　　對珠海來說，原水環節和水廠環節的能耗占比更高，這是珠海特殊的原水條件造成的。結合其他城市的研究表明，在大多數情況下，二次供水環節的能耗占比相對更加突出。

　　二、低碳綠色發展途徑

　　根據各環節碳足跡情況可以看出，雙碳的重點在泵房，再加上2021年新水價管理辦法的出臺，明確了二次加壓環節的電費等將計入供水成本，說明需要圍繞加壓泵房開展更多深入的思考。因此，王杭州提出從水泵的能耗公式探索碳減排方法——

　　C代表能耗，η1·η2·η3代表變頻器、電機、水泵的效率，H代表水頭。在供水行業，η1·η2·η3綜合效率一般為70%，由此可得供水系統千噸米耗電一般為3.89kWh/千m3·m?？梢钥吹?，C要減小，H就要減小，η1·η2·η3就要提高，珠海水控基于此提出了低碳綠色發展途徑：

　　1.選擇高效機組并高效運行；

　　2.確定合理的輸送距離和管徑，降低水泵所需揚程；

　　3.降低管網漏損，提高管網效率。

不同環節碳減排措施　　

王杭州建議，要將碳減排路徑推廣到從源頭到龍頭的全流程，在供水系統的不同階段，采取不同的手段。

　　具體而言，原水系統中，要合理選擇水源以及提升原水輸送管網效率；凈水系統中，進行工藝升級改造、使用高效機組、智慧加藥以及合適的工藝，在保證水質的基礎上選擇低碳工藝；市政管網輸送系統中，推動管網升級改造、降低漏損、加壓泵站盡量使用疊壓；用戶內部配給系統中，完成二供系統改造，使用集中加壓、建立區域化泵站等手段提高運行效率。與此同時，智慧水務為雙碳帶來了新的機遇，例如智慧加藥、智慧水泵等，有助于實現供水系統高效運行。

　　王杭州進一步提出針對供水系統的供給側和需求側采取不同的碳減排措施。

　　供給側要“穩”：從源頭到用戶紅線全鏈條統籌、持續優化。供水行業已經進行了一系列能耗優化改進工作，成效顯著。具體而言，提高水泵和電機運行效率，是設備節能的關鍵，加強對管網系統需求變化、機泵特性曲線與實際運行情況之間的匹配程度分析，對匹配情況差異性較大的進行重新設計改造，尋求最佳泵組效率組合；統籌考慮水廠和供水水庫泵站一體化調度運行模式；在新建、技改等項目中把好設備選型關（H、Q額定值應是運行最長時間值，而不是最大值），優先采用環保型、節能型電氣和設備，逐步淘汰高能耗、低能效設備。

編輯：王媛媛