能源-水资源关联视角下区域多水源水资源优化配置及增效评估研究

Within the overall context of water resources and energy crisis, the correlation and binding characteristics between two resources has been increasingly prominent, and water resources system will be indispensable important part for supporting regional low carbon development. The existing water resources management mode is difficult to solve the conflict and contradiction between regional development and water resources allocation, energy consumption and carbon emissions, and it is desired to explore water resources optimal allocation theory and method under the perspective of energy-water nexus. Therefore, this study aims to identify the related energy-water relationship and the uncertainties factors in water resources allocation, and develop the energy dissipation analysis model and the carbon footprint calculation method in water taking and treatment process for clearly explaining energy consumption intensity and carbon intensity. In addition, inexact risk-aversion water resources allocation optimization model and increasing efficiency effects evaluation model under the perspective of energy-water nexus have been proposed for obtaining a reasonable water resources management schemes. This study could deal with the problems that exist in real work and challenges, and provide technical support for generating a regional water resources planning and management scheme under energy conservation and green low carbon.

在全球水资源及能源危机的大背景下，两者之间的相关性与约束性特征日益突出，水资源系统将成为区域低碳发展不可缺少的重要组成部分，然而现有的水资源管理模式难以解决区域发展与水资源配置、能源消耗、碳排放激增之间的冲突与矛盾，亟需从能源与水资源关联的角度下探寻水资源优化配置理论和方法。因此，本研究着眼于水资源配置过程中能源-水资源关联互动关系及其不确定性因素的识别和表征，构建水资源配置全过程能源耗散分析模型以及碳足迹核算方法，明确制水取水能源消耗强度以及碳排放强度，并在此基础上建立能够综合反映能源-水资源互动关系与不确定性风险规避影响的水资源优化配置和增效评估方法，以应对现有工作中存在的问题和挑战，并为形成能源节约、绿色低碳的区域水资源规划管理方案提供技术支持。

水资源和能源是人类生存和发展不可或缺的资源。随着人口增长、经济社会发展，能源与水资源的系统风险问题日益突出，水资源-能源纽带关系相互交织、错综复杂，揭示互动机理、协同优化相互作用关系具有重要的科学意义。本项目对能源-水资源关联视角下区域多水源水资源优化配置进行研究，这对我国多资源要素协同可持续发展具有重要实际意义。具体研究内容包括：1）探索能源与水资源系统在不同尺度上的互动机理，实现能源与水资源以及其他资源环境要素的耦合架构；2）重点针对能源、环境、水资源、技术、政策等不确定因素以及各因子之间的交互关系，综合考虑不确定性及其引发的系统风险，开发了多重不确定性分析方法以及风险规避方法，包括考虑下方风险的区间随机模糊优化方法、区间随机多阶段费用-风险均衡优化方法、两阶段随机分式规划等；3）针对济宁、山东、江苏、重庆、淄博、天津等地开展实例研究，建立了多套能源-水资源纽带关联下能源系统和水资源系统规划管理模型，开展能源-水资源互动关联下，考虑碳减排政策、资源消耗总量控制政策、污染物减排政策下水资源与能源之间的纽带关系和协同发展策略，量化能源-水资源关联下资源优化配置的联带效应，平衡和解决区域发展与水资源配置、能源消耗、碳排放激增之间的冲突与矛盾，实现复杂不确定条件和政策变化下的地区能源、水资源、环境系统与社会经济的可持续发展。总体来看，研究立足于全球水资源及能源危机的大背景，基于复杂条件下水资源系统优化及调控，从能源与水资源关联的角度下探寻区域水资源优化配置的理论和方法，从而为制定能源节约、绿色低碳的区域水资源安全保障策略提供借鉴与参考。