水资源及“双碳”目标约束下山西能源转型研究-摘要

山西省作为中国重要的能源基地，面临实现“双碳”目标的多重压力，包括碳排放总量大、强度高、能源转型进展缓慢、能源结构“一煤独大”以及煤水冲突等问题。本课题从低碳、节水视角出发，利用TIMES-Water模型，构建水资源和“双碳”目标约束下的能源转型优化模型，并设定不同情景进行模拟分析，以探析最优能源转型路径。

主要内容与结论：

1. 能源转型进展与机理分析：山西省碳排放总量约占全国的5%，80%以上来自煤炭消费，能源生产和消费结构“一煤独大”。水资源缺乏导致不同部门、环节、技术间的用水竞争，与碳排放目标形成冲突。
2. 模型构建与情景设定：采用TIMES-Water模型，包含水资源、能源系统、气候模块，设定BASE、P30、P25三种情景，结合碳排放、水资源、煤炭清洁高效利用技术进行组合分析。
3. 能源转型优化路径：预测未来能源行业用水量和碳排放量，分析不同情景下的转型路径，得出最优方案。
4. 可再生能源规划与政策建议：提出风能、太阳能等绿色能源的时空规划，以及煤炭、煤层气等传统能源的转型建议，同时强调失业工人的就业再安置问题。

关键数据与结论：

• 碳中和路径特征：非化石能源占比将呈指数增长，2060年前占比超50%；电力系统需高比例非化石能源和CCS技术，交通和工业部门需大规模电气化和CCS技术应用。
• 煤炭产量与用水量：2020-2030年煤炭产量先增后降，开采和洗煤耗水最高可达3.46亿吨和2.54亿吨，能源系统用水增加约3亿吨。
• 碳排放影响：碳排放目标约束加强，达峰时间提前约五年，峰值下降约5%；煤炭清洁高效利用主要影响2020-2035年电力部门，水资源约束影响较小。
• 水资源需求：碳排放约束增强导致用水需求下降，化石能源开采用水持续减少，煤化工和CCUS火力发电机组耗水小幅增加。
• 成本与就业风险：更强的目标约束导致成本上升，P30和P25情景总成本分别为BASE情景的1.79倍和1.86倍；煤炭相关行业产值缩水53%，就业岗位缩减88%。

政策建议：

• 传统能源转型：科学规划煤电规模，提高煤炭清洁高效利用水平，开展节水行动，审慎利用水价工具。
• 清洁能源转型：加大煤层气抽采力度，开发低浓瓦斯利用技术，引导企业参与CCER项目。
• 绿色能源转型：探索采煤沉陷区光伏发电、储能设施布局、城市分布式光伏等模式。
• 就业再安置：提前部署政策，构建援企稳岗帮扶机制，实现社会公正转型。