李林軍，邱國(guó)玉

（1.深圳國(guó)家高技術(shù)產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新中心，廣東 深圳 518057；2.北京大學(xué) 環(huán)境與能源學(xué)院，廣東 深圳 518055）

水資源與能源是一個(gè)區(qū)域或城市經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的必要條件和戰(zhàn)略性資源。水資源與能源的開(kāi)發(fā)利用之間存在著非常密切的聯(lián)系。水的生產(chǎn)、運(yùn)輸、利用和回收都需要消耗大量能源，尤其是地下水抽取、遠(yuǎn)距離調(diào)水和海水淡化系統(tǒng)，更是能源密集型行業(yè)[1]。為了緩解水資源短缺，所采取的地下水抽取和海水淡化也需要消耗大量的能源[2-4]。據(jù)統(tǒng)計(jì)，美國(guó)電力的4%是用于水的生產(chǎn)和供應(yīng)，而且市政水處理和輸送75%的成本是電費(fèi)[5]。污水處理的能源消耗是其主要經(jīng)濟(jì)成本之一[6]。同時(shí)，能源生產(chǎn)也需要消耗大量水資源，尤其是火電和核電都需要消耗大量水用于冷卻電力設(shè)備[7-9]。美國(guó)化石能源和核能發(fā)電每天共需消耗7.35 億噸的水，約占其淡水使用總量的40%左右[2,10]。2007 年，美國(guó)佐治亞州、亞拉巴馬州嚴(yán)重干旱，導(dǎo)致20 座核電站和煤電站停止運(yùn)營(yíng)[11]。因此，水資源與能源的開(kāi)發(fā)利用之間存在著非常密切的耦合關(guān)系。且在水資源和能源日益緊張的今天，這種水資源與能源之間的耦合關(guān)系比當(dāng)初預(yù)想得更為復(fù)雜、廣泛和深遠(yuǎn)[3-5,12]。

當(dāng)水資源和能源供給較為充足時(shí)，水資源與能源的開(kāi)發(fā)和利用相對(duì)獨(dú)立，其規(guī)劃和管理也各自分開(kāi)進(jìn)行。但隨著經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展和人口的急劇增加，很多城市都出現(xiàn)了水資源短缺和能源短缺問(wèn)題。我國(guó)669 個(gè)城市中就有400 個(gè)處于常年供水不足的狀態(tài)，其中110 個(gè)城市嚴(yán)重缺水，缺水量達(dá)到1 600 萬(wàn)噸/天，由此造成工業(yè)產(chǎn)值的損失高達(dá)2 300 多億元/年[13-15]。同時(shí)，由于未對(duì)水資源和能源開(kāi)發(fā)利用進(jìn)行綜合管理規(guī)劃，從而出現(xiàn)了發(fā)展不協(xié)調(diào)不匹配的情況，甚至由于一方的短缺會(huì)限制另一方的開(kāi)采利用。隨著水資源和能源供求矛盾的日益突出，水資源與能源之間的耦合關(guān)系越來(lái)越受到各界重視，已經(jīng)成為國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)[16-20]。尤其在2014 年，聯(lián)合國(guó)發(fā)起的世界水日主題是“水和能源”，瑞典斯德哥爾摩國(guó)際水研究院舉辦的世界水周論壇主題是“能源和水”，美國(guó)能源部也發(fā)布了“水與能源”主題報(bào)告，其目標(biāo)都是展示水資源利用和能源生產(chǎn)之間存在著廣泛的聯(lián)系，需要對(duì)它們進(jìn)行綜合規(guī)劃和協(xié)調(diào)管理，才能同時(shí)達(dá)到這兩種資源的可持續(xù)開(kāi)發(fā)利用[1,21-23]。

深圳市境內(nèi)無(wú)大江、大河、大湖、大庫(kù)，蓄滯洪能力相對(duì)較弱，本地水資源儲(chǔ)備容量嚴(yán)重不足[24-25]，因此，深圳市目前主要借助東深供水工程和東部供水工程兩大工程，通過(guò)境外引水的方法來(lái)解決本地水資源供給嚴(yán)重不足的問(wèn)題，形成了以市外引水為主、本地水資源為補(bǔ)充的城市水資源供應(yīng)保障格局，從而滿(mǎn)足經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的用水需求。本文以深圳市城市水系統(tǒng)為研究對(duì)象，全面梳理城市遠(yuǎn)程調(diào)水、自來(lái)水生產(chǎn)供應(yīng)、居民終端生活用水、污水處理與再生回用等不同環(huán)節(jié)水處理的能源消耗及綜合經(jīng)濟(jì)成本，并對(duì)比分析遠(yuǎn)程調(diào)水、污水再生回用、雨水收集利用等典型水資源開(kāi)發(fā)利用方式的能源消耗及其經(jīng)濟(jì)性，從而研究更節(jié)約能源、更具有經(jīng)濟(jì)可行性的水資源開(kāi)發(fā)利用方式，對(duì)于促進(jìn)我國(guó)城市合理開(kāi)發(fā)利用水資源和高效集約利用能源具有重要意義。

1 研究對(duì)象概況

1.1 城市供水及用水特征

城市水系統(tǒng)指的是與城市水資源開(kāi)發(fā)利用有關(guān)的水源取水、遠(yuǎn)程調(diào)水、自來(lái)水生產(chǎn)與供給、終端用水、污水處理與回用等各個(gè)子環(huán)節(jié)系統(tǒng)。水資源供應(yīng)主要由地表水、地下水、再生水、跨流域引水、海水等多種水源構(gòu)成。根據(jù)深圳市水務(wù)局發(fā)布的深圳市水資源公報(bào)，在2014 年深圳市總體供水格局中，地表水源供水量達(dá)到了18.2 億噸，占全市供水總量的94.1%左右，其中境外引水量為14.4 億噸，而本地供水量?jī)H為3.77 億噸；地下水源供水量?jī)H為0.08 億噸，僅占全市供水量的0.4%左右；其他水源供水量為1.06 億噸，占全市供水總量的5.5%左右，其中，污水處理再生回用量為0.91 億噸，雨水利用量0.15 億噸（表1）。2014 年，深圳城市供水總量約為19.34 億噸，而主要用于火（核）電廠(chǎng)冷卻用水的海水用量高達(dá)118.7 億噸，約為深圳年供水總量的6.21 倍。

表1 2014年深圳市供水格局 單位：億噸

2000—2014 年，深圳市每年用水總量由2000 年的12.3 億噸增長(zhǎng)到2014 年的19.34 億噸，年均增長(zhǎng)率為3.1%左右。2010 年以后，深圳市每年用水總量趨向穩(wěn)定，維持在19 億噸左右（圖1）。從用水構(gòu)成來(lái)看，居民終端生活用水占深圳市用水總量的比例最高，為37%左右，而工業(yè)用水、公共用水及其他用水占用水總量的比例分別為28%、26%和9%左右（圖2）。

圖1 2000—2014年深圳市用水總量變化趨勢(shì)

圖2 深圳市城市各部分用水量占比情況

1.2 遠(yuǎn)程調(diào)水

根據(jù)《深圳市水資源綜合規(guī)劃》，目前全市每年總需水量約26.0 億噸，其80%以上的用水量需通過(guò)東深、東部?jī)纱缶惩庖こ探鉀Q。東深供水工程水源取自東江，工程北起東江、南到深圳河，由68 千米專(zhuān)用輸水管線(xiàn)、6 座泵站、2 座電站、2 套獨(dú)立電網(wǎng)、2 座調(diào)節(jié)水庫(kù)和1 座生物硝化站等建筑物組成。工程設(shè)計(jì)供水能力為24.23 億噸/年，其中，香港為11 億噸/年，深圳為8.73 億噸/年，東莞工程沿線(xiàn)八鎮(zhèn)為4.0 億噸/年。東部供水工程?hào)|起惠州市水口街道辦廉福地的東江左岸和馬安鎮(zhèn)老二山的西枝江左岸，西至深圳市寶安區(qū)，干線(xiàn)全長(zhǎng)106 千米，以“長(zhǎng)藤結(jié)瓜”的形式橫穿深惠兩地，每年供給深圳的總供水量為7.2 億噸／年。

1.3 自來(lái)水生產(chǎn)與供給

深圳市自來(lái)水供應(yīng)實(shí)行企業(yè)化運(yùn)作，在政府主導(dǎo)下整合形成市水務(wù)集團(tuán)、深水寶安、深水龍崗和深水光明四個(gè)供水集團(tuán)。全市現(xiàn)有供水企業(yè)8家，自來(lái)水廠(chǎng)57 座，日供水能力692 萬(wàn)噸，供水管網(wǎng)總長(zhǎng)度達(dá)1.58 萬(wàn)千米。根據(jù)2014 年深圳市水資源公報(bào)，深圳市地表水源供水量為18.4 億噸。地表水源供水量包括本地蓄水與境外調(diào)入水量。根據(jù)《城市供水定價(jià)成本監(jiān)審辦法（試行）》，固定資產(chǎn)原值原則上按歷史成本核定，固定資產(chǎn)折舊采用年限平均法，按照核定的固定資產(chǎn)原值分類(lèi)確定，殘值率原則上按3%～5%計(jì)算。自來(lái)水企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)成本主要包括原水費(fèi)、固定資產(chǎn)折舊、電費(fèi)、維修（護(hù)）費(fèi)、勞務(wù)費(fèi)、管理費(fèi)。其中，勞務(wù)費(fèi)按深圳市工業(yè)企業(yè)（國(guó)有經(jīng)濟(jì)）人均工資的1.2 倍計(jì)算。

1.4 居民終端生活用水

為了研究城市居民家庭生活用水的能源消耗及其影響因素，本文采取隨機(jī)抽樣問(wèn)卷調(diào)查的方式，綜合考慮深圳市各區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展程度、收入水平和受教育程度等代表性因素，選擇福田區(qū)的黃埔中學(xué)和景秀中學(xué)，龍華區(qū)的民治中學(xué)和新華中學(xué)開(kāi)展問(wèn)卷調(diào)查，重點(diǎn)調(diào)查深圳市居民用水終端的水資源消耗和單位用水量的能源消耗及相關(guān)用水習(xí)慣，識(shí)別城市居民家庭生活用水用電的主要環(huán)節(jié)及其影響因素。家庭常用用水設(shè)備和電器主要包括熱水器、洗衣機(jī)、飲水機(jī)、電壓力鍋、電熱水壺等。每所學(xué)校發(fā)放問(wèn)卷150 余份，總共發(fā)放問(wèn)卷600 余份，收回有效問(wèn)卷320 份，有效問(wèn)卷回收率達(dá)53.3%。

1.5 污水再生回用

截至2014 年底，深圳建成有31 座污水處理廠(chǎng)，日處理能力達(dá)479.5 萬(wàn)噸，污水集中處理率已達(dá)到80%以上，所采用的主要污水處理工藝為傳統(tǒng)活性污泥法、厭氧好氧法（A/O）、厭氧缺氧好氧法（A2/O)、連續(xù)進(jìn)水序批式法（SBR）、氧化溝法（OD）和吸附生物降解法（AB）等，基本包括了我國(guó)城市所采用的主要污水處理工藝。本研究通過(guò)調(diào)研收集深圳市22 座污水處理廠(chǎng)在2012 年每月的污水處理量和用電量等運(yùn)行管理數(shù)據(jù)，計(jì)算各個(gè)污水處理廠(chǎng)單位污水處理的平均能源消耗，以期綜合反映深圳市污水處理的能源消耗總體情況和單位污水處理的能源消耗水平。同時(shí)，本研究選擇一座包含再生水回用環(huán)節(jié)的典型污水處理廠(chǎng)，其一期、二期工程分別采用AB 工藝和A2/O 工藝，通過(guò)深度調(diào)研其污水處理量、電力燃料消耗、投加藥劑用量、進(jìn)出水水質(zhì)、用工勞務(wù)以及再生水回用量等運(yùn)營(yíng)管理數(shù)據(jù)資料，綜合分析其污水處理效果及其各個(gè)環(huán)節(jié)的能源消耗和經(jīng)濟(jì)成本，以期為污水處理廠(chǎng)運(yùn)營(yíng)管理的優(yōu)化提供借鑒。

1.6 雨水收集利用

2014 年深圳市降雨量總量為36.85 億噸，但雨水收集利用率僅為0.41%，因此，本地的雨水收集利用還有很大挖掘潛力。由于未在深圳本地找到合適的雨水收集利用系統(tǒng)進(jìn)行研究分析，本研究選取華東地區(qū)三個(gè)公建項(xiàng)目的雨水回收利用系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)學(xué)對(duì)比分析[26]，它們均通過(guò)屋面及場(chǎng)地雨水收集并經(jīng)過(guò)濾處理達(dá)標(biāo)后，用作綠化、澆灑、景觀用水，以達(dá)到減少市政自來(lái)水用量的目的。三個(gè)公建項(xiàng)目工程造價(jià)分別為35.32 萬(wàn)元、31.39 萬(wàn)元、26.03 萬(wàn)元，年可回收雨水量分別為5 345 噸、4 561 噸、2 354 噸，具體概況如表2 所示。

表2 華東地區(qū)三個(gè)公建項(xiàng)目雨水回收利用系統(tǒng)項(xiàng)目概況

通過(guò)技術(shù)工程經(jīng)濟(jì)學(xué)分析，雨水回收利用系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)投入成本環(huán)節(jié)主要包括基建設(shè)備投入、藥劑費(fèi)、電費(fèi)、維修（護(hù)）費(fèi)、勞務(wù)費(fèi)、管理費(fèi)等。由于運(yùn)營(yíng)期間勞務(wù)人工、管理成本相對(duì)較小，由各個(gè)公建項(xiàng)目物業(yè)管理方附帶承擔(dān)，因此，并未將其成本單列在雨水回收利用系統(tǒng)中?；ㄔO(shè)備投入按其使用壽命30 年進(jìn)行折舊，不計(jì)殘值。

2 結(jié)果分析與討論

2.1 遠(yuǎn)程調(diào)水

隨著東深、東部?jī)纱缶惩庖こ痰慕ǔ?，深圳市境外引水量占全市供水總量的比重?000 年的40%增加到2014 年的75.4%。2014 年，東深供水工程供水總量約為24 億噸，年耗電總量約為6.5 億度電[27]。其中，東深供水工程對(duì)深圳供水量為7.2 億噸左右，約占其供水總量的30%左右，經(jīng)測(cè)算每年向深圳供水的電力消耗約為1.95 億度，其單位供水的能源消耗約為0.270 度/噸。東部供水工程2014 年供給深圳的總供水量約為7.2 億噸，參照東深供水工程的能源消耗及干線(xiàn)長(zhǎng)度差異，可以估算東部供水工程的年度能源消耗約為3.01 億度電，其單位供水的能源消耗約為0.418 度/噸。2014 年，深圳居民家庭的生活用水量約為6.96 億噸，假設(shè)其均來(lái)源于遠(yuǎn)程調(diào)水工程，則其遠(yuǎn)程調(diào)水大約需要消耗2.39 億度電，平均單位遠(yuǎn)程調(diào)水能源消耗約為0.343 度/噸。同時(shí)，根據(jù)深圳市對(duì)6 家遠(yuǎn)程調(diào)水聯(lián)網(wǎng)水庫(kù)單位的原水定價(jià)成本的核查報(bào)告，2014 年6 家單位原水供應(yīng)量為9.4 億噸，遠(yuǎn)程調(diào)水總成本約為8.31 億元，單位調(diào)水成本約為0.88元/噸。其中，原水資源費(fèi)占比40.1%，電費(fèi)及專(zhuān)用燃料費(fèi)占比約20.4%，勞務(wù)費(fèi)占比19.0%，具體如圖3 所示。

圖3 深圳市遠(yuǎn)程調(diào)水工程各組分經(jīng)濟(jì)成本占比

2.2 自來(lái)水生產(chǎn)與供給

由《深圳統(tǒng)計(jì)年鑒2015》可知，深圳市自來(lái)水生產(chǎn)與供給環(huán)節(jié)的總能耗為12.4 億度/年。而2014 年深圳自來(lái)水供水總量為18.2 億噸，其中居民生活用水總量約為6.96 億噸，因此，可估算用于居民生活用水的深圳市自來(lái)水生產(chǎn)與供給的能源總消耗約為4.74 億度電。自來(lái)水生產(chǎn)與供給環(huán)節(jié)包括自來(lái)水生產(chǎn)環(huán)節(jié)與管網(wǎng)供水環(huán)節(jié)。自來(lái)水制水單位能源消耗絕大部分是電力消耗，且有研究顯示深圳自來(lái)水生產(chǎn)的單位能源消耗為0.217度/噸[28]，由此可計(jì)算得到深圳自來(lái)水生產(chǎn)環(huán)節(jié)一年的總能源消耗約為1.51 億度電。通過(guò)將深圳自來(lái)水生產(chǎn)與供給環(huán)節(jié)的總能源消耗，減去自來(lái)水生產(chǎn)環(huán)節(jié)的能源消耗，可得到深圳市管網(wǎng)供水的年度能源消耗大約為3.23億度電，單位能源消耗約為0.464 度/噸。

同時(shí)，根據(jù)深圳市對(duì)22 家自來(lái)水企業(yè)供水定價(jià)成本的核查報(bào)告，2014 年22 家單位自來(lái)水供應(yīng)量為13.8億噸，供水總成本約為37.9 億元，單位供水成本約為2.64元/噸。其中，原水費(fèi)占比43.4%，勞務(wù)費(fèi)占比24.4%，固定資產(chǎn)折舊占比12.5%，而電費(fèi)僅占比約7.6%，具體如圖4 所示。

圖4 深圳市自來(lái)水企業(yè)各組分經(jīng)濟(jì)成本占比

2.3 居民終端生活用水

根據(jù)深圳市居民終端生活用水的問(wèn)卷調(diào)查結(jié)果，計(jì)算各用水電器的日均用水量求得日均單位用水用電量，結(jié)果如表3 所示。用水電器按照日均單位用水用電量從大到小排序依次為電壓力鍋、飲水機(jī)、電磁爐、電飯鍋、電熱水壺、熱水器、洗衣機(jī)。通過(guò)加權(quán)計(jì)算得出用水電器的家庭日均用電量為6.14 度/天，日均用水量為825.3 升/天，用水電器平均每消耗1 噸水需要消耗7.43 度電。用水電器用電總量占到居民家庭用電總量21.6%～31.0%。用水電器中用電量最大的是熱水器，占用水用電總量的52.0%～56.8%，占家庭用電總量的11.2%～17.6%。冬春季用水電器用電總量占到居民家庭用電總量的31.0%，而夏秋季這個(gè)比例為21.6%，因?yàn)橄那锛鹃_(kāi)空調(diào)導(dǎo)致非用水電器用電量增加很多。相關(guān)結(jié)果及分析詳見(jiàn)QIU 等[29]的研究。

表3 華東地區(qū)三個(gè)公建項(xiàng)目雨水回收利用系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)成本投入情況

2014 年深圳居民終端生活用水總量約為6.96 億噸，需要消耗能源的用水量約占60%左右，即4.176 億噸，而居民生活用水的單位能源消耗7.43 度/噸，則其總能耗約為31.02 億度，用電總成本約為21.09 億元。居民終端生活用水電器日均用電量從高到低排序依次是熱水器、電飯鍋、電壓力鍋、飲水機(jī)、電熱水壺、洗衣機(jī)、電磁爐，其中熱水器的日均用電量為約3.40 度/天，占用水電器用電總量的55.41%，遠(yuǎn)高于其他用水電器。因此，居民終端生活用水電器日均用電成本從高到低排序依次也是熱水器、電飯鍋、電壓力鍋、飲水機(jī)、電熱水壺、電磁爐、洗衣機(jī)（圖5），其中熱水器、電飯鍋分別占居民終端生活用水電器用電總成本的55.4%和13.7%。

圖5 深圳市居民終端生活用水電器用電成本

在居民家庭用水構(gòu)成中，洗浴這一環(huán)節(jié)所占的比例最大為83.11%，其次是洗衣環(huán)節(jié)，為13.22%，餐飲環(huán)節(jié)所占的比例最小僅為3.67%。就用水電器的用電成本來(lái)說(shuō)，洗浴環(huán)節(jié)的占比最高為55.37%，餐飲環(huán)節(jié)次之為40.07%，洗衣環(huán)節(jié)占比最少僅為4.56%（圖6）。由于餐飲環(huán)節(jié)涉及的用水電器較多，而且諸如電磁爐、電熱水壺、電壓力鍋和電飯鍋等的功率都較高，故而餐飲環(huán)節(jié)雖然用水量小但所占居民家庭用水用電成本的比例比較高。

圖6 深圳市居民終端生活用水電器用電成本占比

2.4 污水處理與再生回用

污水處理過(guò)程可分為預(yù)處理、生化處理、消毒及化學(xué)除磷、污泥脫水和再生水處理等子過(guò)程。根據(jù)對(duì)22 個(gè)污水處理廠(chǎng)在2012 年的電力消耗進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)深圳市單位污水處理的能耗變化范圍為0.12 ～0.38度/噸，置信區(qū)間為0.20±0.06 度/噸。污水處理廠(chǎng)C單位污水處理消耗的能量（0.382 度/噸）比污水處理廠(chǎng)A（0.258 度/噸）和B（0.261 度/噸）都要多，主要是由于C 廠(chǎng)增加了再生水處理子過(guò)程，相關(guān)結(jié)果及分析詳見(jiàn)LI等[30]的研究。這意味著再生水處理環(huán)節(jié)的增加，會(huì)給整個(gè)污水處理帶來(lái)大約20%以上的額外能源消耗。

通過(guò)技術(shù)工程經(jīng)濟(jì)學(xué)分析測(cè)算，深圳三個(gè)典型污水處理廠(chǎng)單位污水處理的經(jīng)濟(jì)成本，分別為：A 廠(chǎng)0.71元/ 噸，B 廠(chǎng)0.89 元/ 噸，C 廠(chǎng)0.87 元/ 噸。電 力 消耗和勞務(wù)是這三個(gè)污水處理廠(chǎng)的兩大主要成本。其中，電力消耗占總經(jīng)濟(jì)成本的比例分別為36.7%、25.6%、16.5%；而勞務(wù)工資與福利投入占總經(jīng)濟(jì)成本的比例分別為25.6%、42.1%、22.6%。C 廠(chǎng)的管理成本相對(duì)較高，占據(jù)了總成本的19.5%。這些結(jié)果表明，降低污水處理的電力消耗、提高人員效率與管理水平是降低單位污水處理成本的主要途徑。另外，C 廠(chǎng)在增加再生回用環(huán)節(jié)后，單位污水處理的經(jīng)濟(jì)總成本在原有基礎(chǔ)上增加0.39元/噸。這主要?dú)w因于為了再生水回收利用，增加了藥劑投入成本。

2.5 雨水回收利用

根 據(jù)《深 圳 市總體規(guī)劃修 編（2007—2020）》，到2020 年深圳居住用地面積達(dá)到220 平方千米，取綜合徑流系數(shù)0.56 進(jìn)行估算，每年居民小區(qū)居住用地徑流總量約為2.25 億噸。根據(jù)《深圳市小區(qū)雨水綜合利用規(guī)劃指引》，深圳中心城區(qū)里居住小區(qū)的一半以上將建雨水利用設(shè)施，若將雨水利用率提高至35%以上，則可替代1/10 的居住小區(qū)生活用水，因此，居民雨水資源利用的潛力是相當(dāng)大的。

通過(guò)技術(shù)工程經(jīng)濟(jì)學(xué)分析測(cè)算，華東地區(qū)三個(gè)公建項(xiàng)目雨水收集利用系統(tǒng)每年經(jīng)濟(jì)投入成本分別為1.30 萬(wàn)元、1.14 萬(wàn)元、0.91 萬(wàn)元[26]，單位雨水回用成本分別為2.44 元/噸、2.51 元/噸、3.88 元/噸，單位雨水回用能耗分別為0.08 度/噸、0.05 度/噸、0.03 度/噸。由此可見(jiàn)，A 項(xiàng)目和B 項(xiàng)目單位雨水回用成本顯著低于居民生活終端自來(lái)水用水價(jià)格3.45 元/噸，而C 項(xiàng)目由于工程造價(jià)較高，雨水回用規(guī)模較小，其單位雨水回用成本高于當(dāng)時(shí)自來(lái)水用水價(jià)格，經(jīng)濟(jì)性相對(duì)較差，但低于目前自來(lái)水用水價(jià)格。另外，建設(shè)期基建設(shè)備投入成本占雨水回收利用系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)投入總成本90%以上，而運(yùn)營(yíng)期藥劑、電費(fèi)等其他投入只占很小比例（圖7）。對(duì)于雨水回收利用系統(tǒng)，初期基建工程投入往往較大，項(xiàng)目投資回收期預(yù)計(jì)10 年左右，導(dǎo)致社會(huì)投資建設(shè)積極性不是很高，因此，需要政府部門(mén)加大對(duì)雨水回收系統(tǒng)的工程建設(shè)補(bǔ)貼支持。

2.6 城市水系統(tǒng)

深圳市城市居民生活用水系統(tǒng)的遠(yuǎn)程調(diào)水環(huán)節(jié)總能耗為2.39 億度/年，單位能耗為0.343 度/噸；自來(lái)水生產(chǎn)環(huán)節(jié)總能耗為1.51 億度/年，單位能耗為0.217度/噸；管網(wǎng)配水環(huán)節(jié)總能耗為3.23 億度/年，單位能耗為0.464 度/噸。2014 年深圳市居民家庭生活用水總量約為6.96 億噸，在用水過(guò)程中需要消耗能源的用水量約占60%左右，即4.176 億噸，則其總能源消耗約為31.02 億度。污水處理的單位能源消耗約為0.2 度/噸，其總能源消耗約為1.39 億度/年。根據(jù)深圳市水資源公報(bào)可知，污水深度處理再生回用量約為0.91 億噸，而其單位能源消耗約為0.083 度/噸，則其污水處理再生回用的總能源消耗約為0.076 億度電。由此可知，深圳市城市居民生活用水系統(tǒng)的總能源消耗約為39.62 億度/年。居民家庭生活用水是城市水系統(tǒng)能源消耗的主要環(huán)節(jié)，約占其總能耗的78.3%左右，緊隨其后的依次為管網(wǎng)供水（8.15%）、遠(yuǎn)程調(diào)水（6.03%）、自來(lái)水生產(chǎn)（3.81%）、污水處理（3.51%）和再生水回用（0.19%）。再生水回用能耗占比最低的原因，一方面是深圳污水處理后進(jìn)行再生水深度處理新增的單位能源消耗較低；另一方面是由于深圳再生水回用比例不高，僅為0.91 億噸。

深圳市城市居民生活用水系統(tǒng)的遠(yuǎn)程調(diào)水環(huán)節(jié)總成本為6.13 億元/年，單位調(diào)水成本為0.88 元/噸；自來(lái)水生產(chǎn)環(huán)節(jié)總能耗為18.37 億元/年，單位生產(chǎn)供應(yīng)成本為2.64元/噸；居民生活終端用水總成本為29.58 億元，單位用水成本為4.25 元/噸；污水處理總成本為5.70 億元，單位處理成本為0.82 元/噸；再生水回用量只有0.91 億噸，回用總成本為0.35億元，單位回用成本為0.39元/噸（圖8）[29]。

圖8 深圳市城市居民生活用水系統(tǒng)各個(gè)環(huán)節(jié)的單位能耗及經(jīng)濟(jì)成本

3 主要結(jié)論和展望

深圳城市水系統(tǒng)主要通過(guò)境外引水來(lái)解決本地水資源供應(yīng)不足的問(wèn)題，但其水源取水、遠(yuǎn)程調(diào)水、自來(lái)水生產(chǎn)與供給、終端用水、污水處理與回用等各個(gè)環(huán)節(jié)均需要消耗大量能源。深圳用于居民家庭生活用水部分的遠(yuǎn)程調(diào)水的單位能源消耗約為0.343 度/噸，每年大約需要消耗2.39 億度電，經(jīng)濟(jì)投入成本為6.13 億元。自來(lái)水生產(chǎn)及供應(yīng)單位能源消耗為0.341 度/噸，總能耗為4.74 億度，生產(chǎn)供應(yīng)總成本為18.37 億元。居民家庭生活用水的單位能源消耗為7.43 度/噸，總能耗約為31.02 億度/年，用水總成本為29.58 億元。污水處理的單位能源消耗約為0.2 度/噸，其總能源消耗約為1.39億度/年，處理總成本為5.70 億元。污水深度處理再生回用單位能源消耗約為0.083 度/噸，總能源消耗約為0.076 億度/年，回用總成本0.35 億元。因此，深圳市城市居民終端生活用水系統(tǒng)的總能耗為39.6 億度/年，總用水成本為60.1 億元/年。居民終端生活用水和遠(yuǎn)程調(diào)水是深圳市水系統(tǒng)能源消耗的主要環(huán)節(jié)，其占城市水系統(tǒng)總能耗的占比接近85%，尤其是居民生活用水用電量占比高達(dá)78.3%，具有廣泛的節(jié)水節(jié)能空間，而且節(jié)約居民終端生活用水可帶來(lái)雙重節(jié)能效果。污水處理再生回用以及雨水收集利用的單位能耗要遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于遠(yuǎn)程調(diào)水的能耗，可見(jiàn)污水再生回用和雨水資源利用等本地水資源開(kāi)發(fā)利用方式，要比遠(yuǎn)程調(diào)水更節(jié)能，可大大減少深圳城市水系統(tǒng)的總能耗。不過(guò)，雨水回收利用初期建設(shè)投資成本較高，項(xiàng)目投資回收期較長(zhǎng)，導(dǎo)致社會(huì)投資建設(shè)的意愿和積極性不高，因此，需要政府層面加大對(duì)雨水回用系統(tǒng)建設(shè)的補(bǔ)貼支持。