内容提要：能源和水资源是关系我国经济社会可持续发展的重要战略性资源，二者客观上存在的关联互动要求能源政策与法律必须尊重这一客观规律并致力于实现两种资源管理间的协同运行。本文从能-水关联的视角，对我国能源和水资源之间的关联互动情况进行了分析，同时介绍和分析了美国在能-水关联领域的立法探索及其经验教训。最后，结合我国的实际，根据能-水关联理念就我国能源政策与法律的完善提出了建议。

关 键 词：能-水关联  能源法  水资源保护 可持续能源

能源是国民经济的血液，水资源则是生命之源、生产之要、生态之基。与此同时，二者之间也存在相互关联、相互制约、相互依存的关系。随着能源和水资源的关联关系日益得到认识和重视，2014年3月22日联合国世界水日就以“水与能源”为主题，强调能源与水资源之间的相互依存，呼吁各国实施更加“协调、连贯和一致”的能源和水资源管理政策。[1]联合教科文组织2014年《世界水资源发展报告：水与能源》同样以水资源和能源之间的关联关系为报告主题。[2]当前，能-水关联（Energy-Water Nexus）及其政策法律意义已经成为国外研究的热点[3]，然而国内就这一问题的研究则几乎处于空白。就我国而言，这两种重要的战略性和基础性资源能否实现良性互动，而不是恶性循环，关系到我国的能源安全、水安全以及经济社会的可持续发展。本文从能-水关联的视角设计和完善我国能源政策与法律既是尊重自然和社会规律的体现，也是实现经济社会可持续发展的要求。

一、能-水关联的概念和内容

能-水关联是指能源和水资源之间的相互联系、相互制约、相互依存的关系：能源的开发、生产、利用和保护需要利用和消耗水资源，同时也会给水资源的质量造成影响；水资源的开发、生产、利用和保护同样也需要消耗能源，影响能源的生产规模和利用效率。同时，水资源并不仅仅包括水这一物质本身，它还包括水与周围有关事物形成的其他种类的水资源，包括水质、水力、航运能力、纳污容量等，因此水能资源本身既是水资源也是能源。[4]从这一水资源的定义来说，能-水关联包括能源对水资源的影响和水资源对能源的影响以及集能源和水资源属性于一体的水能资源这三个方面：

（一）能源对水资源的影响

能源所需水资源主要包括能源矿产开采、加工、精炼、化石能源废弃物处理、以及种植生物燃料作物所需的水资源。随着能源需求的扩大和水资源的日益紧缺，国际能源机构（IEA）2012年《世界能源展望》指出，能源生产对水资源造成的影响也将逐渐加大，能源生产对水资源的需求将以两倍于能源需求的速度增长。能源所需水资源达到全球总取水量的8%，发达国家的这一比例达到45%。[5]国际能源机构估计2010 年能源生产抽取的水资源为5830 亿立方米。其中，水资源消耗量（即抽取后未返回）为660 亿立方米，而随着发电需求的进一步增长以及生物燃料生产的扩张，到2035 年全球水资源消耗量将提高85%。[6]

不同能源类型的需水情况不同。生产能够产生1吉焦耳能量的常规石油或者天然气的耗水量在1-10升，用油砂则消耗100-1000升，生物质燃料则为10000-100000升。[7]同一类型的能源因使用的生产技术和原料不同也会产生不同的耗水量。石油开采所需的水量是由所应用的开采技术、油田的地质状况和生产史历决定的。二次开采技术（通过使用注水来支持油层压力的技术）的用水需求大约是依靠自然压力开采用水的10倍。[8]就生物质能而言，采用甜菜、玉米、甘蔗、油菜籽、大豆生产1升的生物燃料分别需要大约500、1000、2000、3500和10000升的水。[9]

（二）水资源对能源的影响

水资源的开采、输送、供给、加工和处理的过程同样也会消耗一定的能源。根据水资源的类型不同，生产或者获取清洁用水所消耗的能源也不同。据统计，从地表水即河流或者湖泊中生产或者获取1立方米大约需要0.37千瓦时；从回收使用的废水中则需要0.62-0.87千瓦时；通过海水淡化技术需要2.58-8.5千瓦时。[10]获取地下水所消耗的能源要多于地表水，并且随着地下水水位的下降而增加。就水资源的输送而言，将1立方米的水资源水平输送350千米所消耗的能源能够淡化1立方米的海水。[11]废水处理过程同样需要消耗能源。以污水处理厂为例，污水处理厂所消耗的电能主要用于污水生物处理过程，其比例高达70%，而污泥处理过程占20%，并且污水处理厂的单位处理能源消耗随着其规模的扩大而降低。[12]另一方面，水资源的短缺也给能源生产带来了影响。2014年联合国《世界水资源发展报告：水资源和能源》指出：不断增长的对有限的水供给的需求增加了水密集型能源生产者寻求替代方法的压力，特别是在能源与其他主要水用户（如农业、制造业、饮用水和城市卫生设施服务）相互竞争的区域以及水的使用可能被限制在维持健康的生态系统的区域。[13]

（三）同时作为能源和水资源的水能资源

在能水关联中，水电生产具有特殊性，也是能水关联最直接的体现方式。水电生产是对水能的直接利用。根据是否采用蓄水方式进行发电，水力发电方式可以分为蓄水式发电和径流式发电。这两种发电方式的重要区别在于径流式发电一般不调节河流流量，而蓄水式发电需要对通过蓄水产生落差从而进行发电，因此蓄水式发电方式将对河流流量的时际变化产生影响，但是对水量本身产生的影响较小。然而，与自由流动的河流相比，水库表面的区域增加将导致额外的水从地表蒸发。有研究指出，因水坝建设而增加的水域面积将会对水的蒸发量产生重要影响。^[14]对于水电而言，水量的多少对其发电能力有着直接影响。在干旱时期，用于发电的水量可能会受到其他利用需求的影响，例如灌溉或者饮水需求。

能水关联对能源政策与法律的设计和制定具有重要意义。例如，作为减少化石能源带来的污染以及能源多元化战略的重要组成部分，生物质能发展政策往往未对其所需成本进行多角度评价，包括其发展对能源、水资源、土地以及生物多样性影响，然而在能水关联视角下则需要根据其耗水量有区别地对待不同种类的生物能源的发展。[15]再如，非常规天然气尤其是页岩气的开采一方面能够增加能源供给，但是另一方面，采用水力压裂技术开采页岩气也会给水资源带来压力。[16]因此，在能源政策与法律中要充分重视能源和水资源之间的关联关系，实现能源产业的最优化和可持续发展。

二、中国的能源和水资源关联状况分析

我国是世界上最大能源生产国同时也是最大的能源消费国，能源安全对于我国这样一个拥有世界上最多人口的国家的经济社会发展而言具有极其重要的意义。然而，由于我国水资源需求的不断增加以及严峻的水污染形势，水安全更是关系国计民生的重要战略问题。能源和水资源之间的相互依存和相互制约关系对我国经社会的可持续发展提出了挑战。就我国能水关联状况而言，其主要表现为以下两个特点：

（一）能源和水资源的地理分布和能源结构在客观上增加了我国能源生产的水资源压力。作为我国主要能源类型的煤炭主要分布于水资源压力较重的北方地区。煤炭行业用水目前是占据中国最大用水份额的工业用水类型。中国的煤炭资源主要集中在西部和北部地区，但是这些地区的水资源是稀缺的。例如，山西、陕西、内蒙古和新疆拥有中国煤炭资源总量的74%，但是只拥有7%的水资源。^[17]鉴于煤炭生产以及相应的火力发电对水资源的大量消耗，这种地理分布情况加重了我国面临的能源水资源关联问题。煤炭生产和火力发电数量和规模的扩大受制于日益紧缺的水资源供应，同时其数量和规模的扩大也对其他用水户用水需求的满足带来压力。一方面，随着我国能源生产规模的扩张，水资源将面临越来越大的压力，但是同样重要的是，能源发展受到缺水的显著的威胁。水或能源供应能力下降有可能削弱我国持续的经济增长和发展。煤炭的开采和加工以及火力发电厂的取水量占取水总量的20%。目前火力发电提供了70%的电力并且在未来十年将增长30%。这将导致能源行业的用水需求大大增加。^[18]我国西部地区煤炭、石油等能源资源丰富，但是其开采过程中所需要的大量水资源也加剧了这一地区本身就很紧张的水资源短缺情况。能源开中抽采的地表水和地下水资源以及建设的拦蓄洪水的水坝使得当地地下水水位下降，其他用水户的用水受到影响。以煤炭开采为例，其对水资源的影响包括水量和水质影响两个方面。就水量而言，煤炭开采影响水资源循环系统的正常运行。煤炭开采排水所形成的大规模疏干漏斗使得采煤区地下水位严重降低，进而改变地表水的下渗速度，而且其产生的地表土层裂缝则使得地表径流遭受损失。就其对水质的影响而言，煤炭开采过程中会产生大量的矿井废水、煤泥水、酸性淋溶水，以及其他的工业废水^[19]。这些废水一方面会通过下渗影响地下水水质，另一方面则进入附近河流或者湖泊污染地表水。

（二）我国经济社会发展的能源需求和水资源需求的不断增加对这两种资源均提出了严峻挑战。国际能源机构预测，在2010年至2035年之间，中国能源生产用水增加将38%，或4000亿立方米。能源部门消耗水量则会上升83%，或者1400亿立方米，从而增加水资源的压力。^[20]我国《能源发展“十二五”规划》要求坚持集中与分散开发利用并举，以风能、太阳能、生物质能利用为重点，大力发展可再生能源。到2015年，风能发电装机规模达到1亿千瓦；太阳能发电装机规模达到2100万千瓦；生物质能发电装机规模达到1300万千瓦，其中城市生活垃圾发电装机容量达到300万千瓦。同时，我国《能源发展“十二五”规划》还要求稳步推进大型煤电基地建设^[21]。尽管我国把可再生能源作为能源开发利用的重点，但是应当指出的是，不同的可再生能源对水资源的消耗程度不同，因此需要对可再生能源作进一步的细分，结合各地区水资源的实际状况对可再生能源进行开发利用，否则会造成可再生能源发展脱离当地水资源实际，进一步加剧当地水资源压力。对于大型煤电基地建设而言，尽管我国相关规划中要求考虑水资源和环境承载能力，采用节水技术进行煤电基地建设，但是规划中大型煤电基地所在地的客观水资源环境决定了大规模煤电开发势必会造成当地水资源供应的紧张。

三、美国能水关联政策与法律探索

关于能源和水资源关联互动规律及政策的研究发轫于上世纪70年代末的美国。1978年，美国能源和环境领域的物理学家哈特（Harte）在《科学》上发表的《能源与水资源》一文，通过对比不同能源生产技术和方案，指出淡水资源是制定能源政策的一项重要考虑因素，未来能源产业的发展将受到水资源短缺的严重影响，但同时能源对水资源的依赖受到很多不确定因素的影响。[22]然而，鉴于当时能源和水资源的供求矛盾尚不突出，对这一问题的研究并没有得到广泛的关注。随着能源和水资源的供求矛盾因人口增加、经济发展以及气候变化等因素而日益激化，能水关联相关科学以及政策和法律问题也逐渐得到重视。

美国自然资源委员会（Natural Resources Defense Council）和美国太平洋研究院（Pacific Institute）在其2004年《能源消耗：加利福尼亚供水的隐形成本》这一报告中，就加利福尼亚供水过程中产生的能源消耗进行分析，认为决策者在水资源规划中并没有充分考虑其政策对能源产生的影响，并且这一报告指出节约水资源的措施同样也能降低能源消耗。[23]因此该报告建议在有关水资源的决策中，通过规划和相关管理部门的协调，把能源事项纳入水资源政策，进而实现成本节约和环境保护的目标。在这一报告发布以后，关于能源和水资源关联关系的科学技术和政策研究的速度和数量显著提高，而美国能源部2006年向美国国会提交的报告，即《能源对水资源的需求：关于能源和水资源之间的相互依赖性向国会提交的报告》[24]使得能水关联这一研究问题在世界范围内广泛传播。[25]自2009年以来，美国国会的一系列法案则使得这一问题由学术研究领域向直接的立法实践转化。因此，对美国能水关联立法实践的考察将会对我国能源法的完善提供重要的借鉴意义。

（一）美国能-水关联立法的内容

当前，美国能-水关联立法实践主要由3个代表性法案即2009年《能源和水资源一体化法案》[26]、2009年《能源和水资源一体化研究法案》[27]、 2014年《以可持续性为目的的能源水资源关联法案》[28]构成，其主要内容如下：

1. 2009年《能源和水资源一体化法案》

该法案第1条规定在《能源和水资源一体化法》生效90天后，能源部部长应当商内政部长和环保署署长同美国国家科学院就美国能源开发和生产对水资源产生的影响进行深入分析达成一项安排。根据协议，美国国家科学院的研究范围包括以下三个方面：（1）运输部门的评估，对运输所需燃料以及电力生产的取水量和消耗量进行一项生命周期评估，从而计算出取耗水数量与消耗这些燃料或电力所能行使的里程数之间的比例；（2）电力部门评估，对电力生产所需取水量和消耗量进行一项生命周期评估，从而计算出取耗水数量与所生产电力数量的比例；（3）其他额外影响，即运输和电力部门以外的与某一特定能源有关的活动对水资源所产生的影响，例如开采或采矿活动、把原材料从开采地点运输至加工地点的过程、把燃料从加工地点运输至消费地点的过程以及对仅存在于一个或者以上特定地质区域的能源进行定位的活动。此外，该法案还要求能源部以及内政部部长分别就发电厂水资源和能源利用效率以及主要复垦工程的水资源和能源节约组织实施研究。在与水资源有关的能源消耗方面（主要包括水资源获取、处理和输送过程中的能源消耗），这一法案要求主管部长进行一项评估，该项评估将包括农业、工业、家庭以及市政用水中的能源消耗情况。此外，法案还要求在其生效之后90天内，能源部长就应对未来成本合理、可靠并且可持续的电力和能源生产所面临的与水资源有关的挑战制定一份“能-水研究路线图”。

2. 2009年《能源和水资源一体化研究法案》

该法案全称为《确保在能源部的能源研究、开发和示范项目中考虑水资源强度，从而保证能源和清洁水资源高效、可靠和可持续的供给》。这一法案指导能源部长将水资源方面的考量整合到能源部能源研究、开发以及示范规划和项目之中。法案要求美国能源部部长在法律生效后9个月内向国会提交并每3年（最多5年）更新一份战略计划，这一计划需要识别研究、开发和示范此类计划和项目的需要。同时，这一法律要求部长在制定此类计划时，要特别考虑下列事项：（1）为能源发电和燃料生产提供的新的先进的冷却技术；（2）现有冷却技术的性能改进和降低与使用这些技术有关的成本；（3）能源发电和燃料生产中创新性的水资源再利用、回收和处理技术；（4）利用高效用水设计策略的碳捕获和储存系统技术开发；（5）具有生命周期成本效益的技术；（6）能-水关联相关问题系统分析和建模；（7） 处理和利用石油、天然气、煤层气以及其他能源生产过程中排放的废水和采出水的技术；（8）用能源发电和燃料生产非常规水资源的利用所需的先进材料；（9）生物质能生产和利用及其对水文系统的影响；（10）减少能源资源开发对水资源的影响的技术；（11）水分配和收集系统中的节能技术；（12）水分配和收集系统发电技术；和（13）部长认为合适的其他考虑因素。

2009年《能源和水资源一体化研究法案》第3条建议能源部长还应当配合其他相关联邦机构，建立一个能-水架构委员会，从而促进和支持能源和水资源数据收集、报告和技术创新的改善。能-水架构委员会承担以下职责：（1）就目前从事收集能-水关联数据的机构和数据采集和通信的标准以及技术方案提出建议；（2）就改进联邦用水数据从而加强对于能源发电和燃料生产中有关趋势的理解；（3）推荐从现有的监测网络利用信息的最佳实践，从而提供全国统一的水和能源使用以及基础设施数据；（4）进行年度技术研讨会，促进专家之间交流能够鼓励水和能源节约和高效利用的技术。

3. 2014年《以可持续性为目的的能源水资源关联法案》

这一法案的主要内容是成立由能源部和内政部领导的跨机构协调委员会或者分委会，这一机构将主要关注能源与水资源在生产、利用以及利用效率等方面的关联关系。这一机构由美国国家科技政策办公室主任负责组建，能源部和内政部部长共同领导。其主要职能包括：（1）作为研制有关能-水关联的一般性联邦目标和计划的平台；（2）促进联邦各部门和机构之间在能-水关联事项上的活动的协调，而且这些部门主要包括美国的能源部、内政部、陆军工程兵团、农业部、国防部、国务院、环境保护署、环境质量委员会、美国国家标准与技术研究所、国家海洋与大气管理局、国家科学基金会、管理与预算办公室、科学和技术政策办公室以及其他适当的联邦部门和机构；（3）协调和发展数据收集、分类以及联邦部门和机构之间数据传播的能力，同时致力于联邦部门和机构之间的信息交流。

（二）美国能-水关联立法实践的经验和教训

美国的上述法案仍处于能-水关联立法的初级阶段，即主要着眼于能-水关联状况的数据收集以及科学研究政策与法律规定、能源和水资源管理部门协调机构的设立、能-水关联相关信息的收集和整理、战略规划的制定等，其立法实践既有经验也有教训。

美国能-水关联立法实践的经验主要包括以下两个方面：

1. 重视数据收集和基础研究

设计和制定能-水关联政策与法律需要充分的关于能源和水资源的信息，缺乏对现状的充分理解就无法有效地制定计划以及评估管理进展。[29]随着资源瓶颈进一步发展，相关决策需要在对每一技术进行全面分析的基础上作出，所收集和获取的数据应当具有连续性和一致性，从而可以在不同部门和地区之间进行比较。因此，搜集信息以及进行报告的手段和要求应该标准化。[30]

2. 建立能源和水资源管理的协调机制

在传统的能源和水资源分部门管理的体制下，能源和水资源管理的协调机制是确保能源和水资源事项得到一体化考虑的重要保障。有学者指出：建立这种协调不仅应该包括数据共享，还应该包括联合计划和讨论，从而了解如何最好地在一个领域内以对另一个领域最小的影响计划相关项目，同时机构协调机制也可以成为未来政策的来源，因为这些组织是最了解情况的利益相关者并且可以预测所拟定政策与法律的潜在影响。[31]

就美国能-水关联立法实践的教训而言，尽管美国已经在能-水关联法律与政策制定领域有了一定的发展，但是上述法案至今并未被通过成为法律，其中一个重要的原因在于单独协商机构的设置的合理性问题。在传统的能源和水资源分部门管理的体制下，关于节水、节能、水污染防治等问题的科学技术研究和政策与法律已经比较详尽。建立额外的能源和水资源管理协调机构以及进行相关科学研究可能会导致机构职能的重叠和工作的重复，进而增加了不必要的成本投入。在2009年《能源和水资源一体化研究法案》的听证过程中，有代表建议删除第3条关于设立能-水架构委员会的规定。该代表认为在法案已经要求各相关部门进行协调的情况下，没有必要设立新的委员会，并且关于水资源或者能源的研究已经有很多机构在负责实施。[32]另外，鉴于美国在能-水关联立法中存在的障碍，在资源分部门管理的体制下，实现能-水关联理念向政策和法律的转化更多的应该更多地采用政策这种软法形式，从而增加资源管理制度的弹性，推动能源和水资源相关管理部门的协商，同时增强制度对社会需求的回应性，降低创制成本。[33]

四、以能-水关联视角完善我国能源政策与法律的建议

鉴于能源和水资源之间存在的关联互动关系，在制定能源政策与法律时需要综合考虑能源与水资源之间的相互影响而不能仅仅从能源部门的单一视角出发，忽视其对水资源带来的影响。基于上述关于能-水关联问题的探讨以及美国在能源政策领域的探索，同时结合我国的实际情况，笔者认为我国可以从下述方面就现有能源管理政策与法律进行完善：

第一，建立能源和水资源管理协调机制。鉴于我国对能源和水资源进行分部门管理，为防止各部门仅仅从部门的视角或者部门的利益出发制定出相互矛盾的政策，需要建立“事权清晰、分工明确、行为规范、运转协调”的政策规划协调机制。由于国家机构改革的要求，设立新的实体性协调机构并不现实，但是可以利用政务管理工作平台[34]和非实体性的协调机构（例如领导小组）的形式，就相关部门的政策规划进行协调。

第二，整合能源和水资源管理政策和法律。以能源和水资源的关联规律为指导，在制定能源开发、生产、运输和消费政策时，充分考虑其对水资源产生的影响，同时使之与我国的最严格水资源管理制度相协调。一方面，根据我国不同地区的能源和水资源匹配情况，因地制宜地制定能源生产政策和发展规划，避免或者减少在干旱缺水地区进行需水量和耗水量过大的能源生产或者开采活动。另一方面，在新能源发展政策方面，要充分评估新能源生产对水资源产生的影响，鼓励和支持耗水量较少或者基本不消耗和污染水资源的新能源发展。在水资源开发、输送、利用以及处理领域，提高能源利用效率，促进低耗水量的清洁能源和可再生能源在这一领域内的推广。

第三，加强能-水关联规律的基础科学研究和数据收集。政策和立法的科学化需要以科学规律为指导，以客观现实情况为基础。对于我国能-水关联规律和相应数据需要进一步地研究和收集，而这同样也需要以政策与法律作为保障，以确保高效节能节水技术的发展和应用以及收集和获取的数据具有连续性和一致性。

五、结语

[1] 关于联合国世界水日的介绍请参见联合国官方网站：http://www.un.org/zh/events/waterday/。

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[7] Stockholm Environment Institute. The Water, Energy and Food Security Nexus: Solutions for the Green Economy[R].2011: 18.

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[9] Stockholm Environment Institute. The Water, Energy and Food Security Nexus: Solutions for the Green Economy[R].2011: 20.

[10] United Nations World Water Assessment Programme. The United Nations World Water Development Report 2014: Water and Energy[R]. Paris, UNESCO, 2014: 24.

[11] Stockholm Environment Institute. The Water, Energy and Food Security Nexus: Solutions for the Green Economy[R].2011: 22.

[12] 赵庆良，胡凯：《城市污水处理厂污泥处理的能耗分析》，载《给水排水动态》，2009年2月。

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^[21] 我国《煤炭工业发展“十二五”规划》提出，“十二五”期间要重点建设14个大型煤炭基地，即晋东、晋中、晋北、陕北、黄陇、宁东、神东、蒙东、新疆、冀中、鲁西、河南、两淮和云贵。

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[27] Bill for “Energy and Water Research Integration Act of 2009”. https://www.govtrack.us/congress/bills/111/hr3598/text.

[28] Bill for “Nexus of Energy and Water for Sustainability Act of 2014”. https://www.govtrack.us/congress/bills/113/s1971/text.

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