近年來，隨著國民經(jīng)濟的持續(xù)發(fā)展，中國對能源的需求也在不斷增長，但面臨著全球氣候變化趨勢的加劇以及各國加大應(yīng)對氣候變化政策力度的大環(huán)境，中國政府正在加快推進其能源消費結(jié)構(gòu)的戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型，即在控制傳統(tǒng)高碳能源開發(fā)利用或?qū)崿F(xiàn)此類能源新型清潔化開發(fā)利用的同時，加大低碳、清潔的天然氣及可再生能源的開發(fā)利用程度，提高這些能源在消費結(jié)構(gòu)中的比例。根據(jù)國家發(fā)改委和國家能源局2016年12月發(fā)布的《能源發(fā)展“十三五”規(guī)劃》，煤炭占一次能源消費的比例將從2015年的64%下降到58%，而與此相反，天然氣的比重則要從2015年的5.9%提高到10%，非化石能源的比重從2015年的12%進一步提高到15%。

在上述要求下，煤制氣產(chǎn)業(yè)作為一種以煤炭為輸入原料，以天然氣為輸出產(chǎn)品的新型能源產(chǎn)業(yè)，在近些年來得到了政府和產(chǎn)業(yè)界的快速熱捧。一是因為發(fā)展煤制天然氣不僅擴展了我國低品質(zhì)褐煤的增值利用方向，還順應(yīng)了煤炭深加工和清潔化利用的現(xiàn)代發(fā)展要求；二是，發(fā)展煤制氣有益于改善我國的能源生產(chǎn)和消費結(jié)構(gòu)，從而有力地促進我國現(xiàn)代化能源體系的建設(shè)；三是發(fā)展煤制天然氣能夠改善大氣質(zhì)量、化解環(huán)境約束，助力我國綠色低碳的可持續(xù)發(fā)展。煤制氣對于我國實現(xiàn)“減煤增氣”的能源消費結(jié)構(gòu)戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型具有重要意義。

在各方的大力支持下，我國的煤制氣產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)了快速發(fā)展。據(jù)相關(guān)統(tǒng)計，目前包括已建設(shè)投產(chǎn)、正在建設(shè)、正在做前期工作、計劃中等的煤制氣項目高達50多個。根據(jù)國家能源局2017年2月發(fā)布的《煤炭深加工產(chǎn)業(yè)示范“十三五”規(guī)劃》，2015年全國煤制天然氣的產(chǎn)能為31億立方米/年，實際生產(chǎn)18.8億立方米/年。而如果上述50多個項目全部建成投產(chǎn)，產(chǎn)能可達2000億立方米以上。

在煤制氣產(chǎn)業(yè)快速規(guī)模發(fā)展的同時，越來越多的學(xué)者和機構(gòu)開始關(guān)注煤制氣項目的一些環(huán)境問題。在這些環(huán)境問題中，最受關(guān)注的無疑是煤制氣項目對區(qū)域水資源的影響，主要原因是煤制氣項目在煤炭氣化反應(yīng)生成粗煤氣以及粗煤氣的冷卻過程中需要消耗大量的水。2013年，美國杜克大學(xué)在國際頂級期刊《自然·氣候變化》上指出，煤制天然氣的單位水消耗是常規(guī)天然氣的數(shù)十倍，如果缺乏有效管理，煤制氣的規(guī)模發(fā)展可能對環(huán)境來說是一場災(zāi)難。

對此，我們以中國目前主流采用的煤制氣生產(chǎn)工藝技術(shù)為例，以大唐克旗煤制氣項目為主要研究對象，利用水足跡評價方法，對煤制氣的水足跡進行了評價研究。水足跡的概念于2002年正式提出，其被定義為在一定的時間內(nèi)，一個國家、地區(qū)或一個人消費的全部產(chǎn)品和服務(wù)所需要消耗的淡水資源總量。水足跡指標(biāo)分為藍水足跡、灰水足跡和綠水足跡。對于煤制氣這一工業(yè)產(chǎn)品而言，主要涉及藍水足跡和灰水足跡兩種，藍水足跡衡量的是一段時間內(nèi)所消耗的傳統(tǒng)意義上的地表和地下水資源；而灰水足跡衡量的是將由生產(chǎn)活動向自然界排放的污水到可接受的水質(zhì)所需要的水資源量。

根據(jù)我們課題組的評價結(jié)果，我國當(dāng)前每千立方米煤制氣生產(chǎn)的水足跡為51.29噸。對這一結(jié)果可以進行兩方面的解讀：一方面是從藍水足跡和灰水足跡的角度來看，用于反映煤制氣生產(chǎn)所直接消耗掉的水資源的藍水足跡為6.86噸，而灰水足跡為44.43噸，這意味著絕大多數(shù)（約87%）的新鮮水消耗是由于稀釋煤制氣生產(chǎn)過程排放到自然界中的污水所需要的水；另一方面是從直接消耗水和間接消耗水來看，煤制氣生產(chǎn)過程本身的水消耗為33.92噸，占66%；而隱含在煤炭等原料和其他投入的間接水消耗為17.37噸，占34%，這說明煤制氣項目的水消耗大多來源于煤制氣生產(chǎn)本身。

通過進一步對比煤制氣與其他煤化工產(chǎn)品，如直接煤制油、間接煤制油、煤制甲醇、煤制二甲醚發(fā)現(xiàn)，煤制氣的水足跡最低，這意味著相對于其他煤化工項目，煤制氣在水足跡方面具有優(yōu)勢。盡管如此，如果與天然氣相比，煤制氣的水足跡仍然非常高。據(jù)相關(guān)研究，僅與藍水足跡相比較，煤制氣的藍水足跡為6.86噸/千立方米，而常規(guī)天然氣僅為0.1-0.2噸/千立方米。

由此可見，煤制氣項目發(fā)展對水資源的影響理應(yīng)納入煤制氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展的布局當(dāng)中。然而，課題組通過分析現(xiàn)有或規(guī)劃的煤制氣項目的地域分布，發(fā)現(xiàn)多數(shù)分布在新疆、內(nèi)蒙古等地，這種分布最大限度地實現(xiàn)了煤炭資源的就地利用，減少了煤炭長距離運輸?shù)葐栴}，但是這些地區(qū)也是水資源稀缺地區(qū)。如果將灰水消耗納入進來，我們發(fā)現(xiàn)，內(nèi)蒙古鄂爾多斯、新疆準(zhǔn)東、遼寧阜新等地區(qū)的煤制氣項目在全投產(chǎn)的情況下，僅來自煤制氣產(chǎn)業(yè)的水消耗就將占到這些地區(qū)水資源總量的40%以上，這意味著煤制氣產(chǎn)業(yè)的發(fā)展將與這些地區(qū)其他產(chǎn)業(yè)部門產(chǎn)生嚴(yán)重的用水競爭問題。

綜上，為了保證煤制氣產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，相關(guān)部門在制定煤制氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃與布局當(dāng)中，一是要強調(diào)穩(wěn)步推進，不能一哄而上，防止對區(qū)域水資源產(chǎn)生不可逆的影響；二是在產(chǎn)業(yè)布局當(dāng)中，加大對區(qū)域水資源可承受性的研究與考量，做到區(qū)域生態(tài)的和諧發(fā)展；三是大力提高煤制氣工藝技術(shù)的升級以及水處理技術(shù)和處理標(biāo)準(zhǔn)，這主要是由于煤制氣生產(chǎn)過程自身以及稀釋污水的水消耗占總水足跡的比重最大。通過上述三方面措施的共同實施與同步推進，煤制氣產(chǎn)業(yè)才能更好地發(fā)揮其對我國能源戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型的支撐作用。

(作者為中國石油大學(xué)（北京）副教授)