水看世界 | 东京供水在能源与环境影响上的对策（连载中）
《净水技术》
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编辑语
分享了东京自来水关于总体目标，明确的任务和指标后，东京自来水也非常关注水司与能源环境之间的关系，并核心体现降低总体能耗和环境友好两方面。从国家背景而言，日本是一个土地资源、物资资源都相对匮乏的岛国，客观情况要求整个国家的各个产业恪守环境友好和节能减排的原则。作为耗电量占全东京1%的大型企业，东京自来水具有不可推卸的社会责任。但更值得我们称道的是，在已达到管网漏损率2%低值的杰出成绩面前，东京自来水依然在寻求进一步突破的可能性，这种在管理上精益求精的态度，值得我们国内水司学习。
基于此，《净水技术》杂志社继续粗译了Ei Yoshida和Yugi Daigo编制的《Development of Water Services towards Ensuring Stable Water Supply in the Capital City Tokyo for the Future》报告，以连载形式陆续推出，为国内水司同行提供借鉴。翻译不当之处，还望批评指正。
——阿三
前集提要（点击以下标题可直接跳转）：
为确保东京都未来稳定供水能力而发展的供水服务
（Part D）东京供水在能源与环境影响上的对策
——Ei Yoshida、Yugi Daigo 著，邵宏 译
4.2
能源与环境措施
供水服务的目的是将安全的饮用水稳定地输配给到用户，其源头是利用地球环境中宝贵的水资源。也就是说，供水服务是与全球环境紧密相连的。东京自来水将“能源与环境措施”作为其主要政策之一，通过与环境相关的各种努力进一步提升环境措施，包括管理水源地涵养林、高效使用能源、节约自然资源与循环再利用等。
然而，从原水取水、输送、制水到输配的供水全流程，东京自来水大约消耗约8亿度电，相当于东京总耗电量1%左右。因此，作为一家大型企业，我们必须努力降低能耗。考虑到这一点，我们已尽力采取措施防止管网漏损、引入可再生能源与提高机泵效率，这对减少能耗已产生了积极的效果。但是，由于我们的实际管网漏损率已达2%，如此低的漏损率在世界上已名列前茅，所以想进一步降低漏损率是极其困难的。也就是说，想通过传统方法达到进一步降低能耗的目的已遇到了瓶颈限制。
通过抓住基于“东京自来水设施建设总体规划（2014年4月）”所要求的设施翻新这一窗口机遇，我们需要建造能高效利用能源的供水系统，这既要努力研究开发高能效设施，又要充分提升与完善现有的工艺与方法，如利用可再生能源与提高机泵效率。
东京自来水已制定了旨在进一步改善供水服务能源效率的“东京自来水能源效率10年规划”。在已将稳定供应安全与口感好的自来水作为既定要求的同时，我们还是要根据这一总体规划奋力积极提升与能源有关的方法与措施，以将丰富的自然环境传给下一代。
（图1 东京自来水2013年能耗出处分布）
原水输配10.6%，水厂32.2%，管网输配55.5%
4.2.1 更高能效方面的过往努力与未来挑战
指标
A、过往成果
强化降低管网漏损的措施
降低自来水管网漏损率的目的是为了减少供水全流程中的供水能耗，同时也能够有效地利用宝贵的原水资源，减少水资源的浪费。通过诸如在2000年前对具有战略意义的自来水管线从原来的球墨铸铁替换为不锈钢管等防止漏损的措施，东京自来水已实现了世界领先的低漏损率。
通过2013年所采取的防止漏损措施，当年共比2000年减少电耗4500万度，相当于2000年全年约６％的用电量。
（图2 东京自来水漏损率变化趋势与管材替换之间的关系）
朝着泵机设备高效运转的相关改进
通过在自来水厂或输配水泵站安装新的机泵设备或更新已有的老旧设施，东京自来水有效提升与强化了能源效率，例如，将在低转速区间内会降低能耗效率的液态可变电阻器换成变频控制器，能够有效减少能耗损失。
引入联供发电系统（联供发电系统指以城市燃气作为燃料发电并有效地利用所回收的废热）
东京自来水已依次在大型自来水厂中引入了采用联供发电系统的不间断发电设备。不间断发电设备通过城市燃气发电。我们已努力节约电能，例如利用回收废热产生蒸汽发电；另外，这些蒸汽还可用于剩余污泥脱水过程中的加热。
引入可再生能源
通过引入利用自来水输配中所产生的多余压力的水力发电系统或在输配调蓄水库顶上安装太阳能发电设备，东京自来水的各自来水厂与自来水供水站已实现了清洁能源发电。
高效的供水运行
东京自来水业已运作全面能源管理系统，这一系统可识别原水输送、制水以及自来水输配中的能耗情况。通过运用这套系统，我们已努力使供水运行沿着更少能耗的路径进行。
上述提到的措施已带来了更高效的能源利用效果，这部分的节约的相关能耗大约相当于2000年的15%。
4.2.2 计划编制的原则
指标
为了进一步改进所有自来水设施的能效以应对社会整体对降低能耗的要求（如就应当对东京都政府制定的相关目标做出一定贡献而言），东京自来水需要对全流程工作的每一个方面都做出考虑。
因此，我们决定通过制定下列政策以实施每一项措施。
通过抓住新建或翻新自来水设施的机会，我们将对设施进行调整与重组以充分利用设施在原水取水与输送、制水以及自来水输配流程中的潜能，实现更高的能效。
尽可能地改进现有的方法与措施，将机泵设备调整为更高效运行；引入联供发电系统与清洁能源。
4.2.3 计划目标
指标
相关计划从2015~2024年为期10年，其制定的目标如下。
目标1（现有工况下优化能耗）
水厂引入深度处理工艺系统将不可避免地增加水厂能耗，但这是确保稳定供应安全与口感更好的自来水所必需的。除此之外，与2000年相比，预计到2024年，届时的传统水处理系统中至少20%甚至更多的能耗将被更高效地运用。
由于从2000年开始引入深度处理工艺系统，预计到2024年能耗将增加大约16%。因此，就所增加的能耗在内的总能耗而言，被更高效地运用的那部分能耗将大约为10%。
（图3 现有工况下东京自来水能耗优化的计划示意图）
目标2（发展新能源替代传统能源）
由于增加使用可再生能源（例如太阳能或小型水力发电）以及通过联供发电系统回收余热，东京自来水将在通过提高能源利用效率减少公用电力使用量的同时，增加使用可再生能源的比例。
需要特别指出的是，我们将在各类水处理设施以及建筑物屋顶上引入太阳能发电系统，即到2020年将太阳能总发电量将增加到8000千瓦、到2024年将增加到1万千瓦甚至更多。与此相比较的是，东京都政府计划在其所属包括东京自来水在内的各类设施中，预计到2020年实现太阳能总发电量为2.2万千瓦；到2024年，整个东京的太阳能发电量将为100万千瓦。
另外，我们将在大型自来水厂中引入联供发电系统，预计到2014年总发电量为5.4万千瓦；而东京都政府的目标是，到2024年，整个东京来自联供发电系统的总发电量为60万千瓦。
东京自来水的确日常耗能巨大，为了在已做出的各项努力之上进一步减少能耗，我们因此需要对相关措施进行一次根本性的转变，即提高与改善我们整个自来水系统本身的能源利用效率而不是局限在扩大那些传统方法的规模。
根据这一计划，东京自来水致力于建造一个高效利用能源的自来水系统，即从提高与改善能源利用效率的角度在每一个领域开展服务，从发展规划、生产运行直到设施维修都是如此。
（图5 2020年东京自来水计划太阳能的使用量占全东京都的比重，约38%）
（图6 2024年东京自来水计划联共能源能源的使用量占全东京都的比重，约9%）
（未完待续，下一篇：Part E 东京供水在水质和口感提升上的对策）
本篇翻译：邵宏 编辑：阿三
编辑结语：长期以来，通过阅读量和转载量，《净水技术》一直在默默观察并尝试了解我们的读者的阅读兴趣点。其中，对于国外情报高价值情报资料的阅读热情在各类型的报道内容中居高不下。为此，作为“情报中心”的定位，《净水技术》花费大量精力、时间，搜集国内外的科技情报动态，并予以翻译和校对，力求坚持一本行业科技期刊的本位，用媒体的方式，为广大同行服务。
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