1、 水资源.合同节水.虚拟水厂.区块链目录CONTENTS一、水资源状况及对策二、虚拟水厂概念三、合同节水管理模式四、区块链应用我国人均水资源量只有世界平均的 1/4，黄淮海和西北地区甚至不足世界平均的 1/11，是世界上水资源十分紧缺的国家，随着经济社会发展，水的供需矛盾日趋突出。人多水少、水资源时空不均、与耕地矿藏等经济要素空间不适配是我国基本水情，加之经济规模不断扩大、城市化快速发展、重工业比例高、农业严重依赖灌溉等特点，从上世纪 80年代以来，我国水资源短缺问题日益凸显甚至成为经济社会发展的重要制约因素。我国水资源基本状况（1）公有性：水资源归国家所有。为每个公民和组织提供必要的水资源是2、政府不可推卸的责任。（2）短缺性：水资源短缺是我国基本国情，世界平均水资源量的四分之一，水资源短缺列我国3大水问题之首。（3）共有性：水是生命之源、生产之要、生态之基，每个公民和组织都不可缺少。我国水资源的特点国家只能采用根据不同用水对象，分配基本用水权力，向公民和机构提供必需的水资源保障。（1）通常以用水定额来表示计划用水量分配。超出用水定额就会采用价格调节机制实行多级累进水价制度，提高用水成本，限制用水总量过快增长。（2）用分配用水水权的方式管理用水量。不用的水权可以进行交易，可以获得一定的回报。（3）鼓励节约用水。实施国家节水行动方案（4）大力推广先进适用节水技术。水资源管理手段针对水资3、源短缺、水环境污染、水生态恶化的情况，习近平总书记在2014年“314”讲话中指出：中国的水问题严重到已经影响中华民族的生存了，更不要提实现“两个一百年目标”的实现。要用“节水优先、空间均衡、系统治理、两手发力”新时期治水思路解决中国的水问题。习近平总书记同时在“314”讲话中提出要大力推广先进适用节水技术。党中央新时期治水思路节水优先节水优先：鄂竟平提出，只有先确定节水标准，才能说清楚什么叫节水，即建立节水标准定额体系，并且这个标准定额体系要覆盖各行业、各领域，如对不同农业作物的亩均用水量、不同工业的单位产品用水量、不同建筑业的单位面积用水量、不同服务业的单位用水量，都要提出相应的节水定额。4、按照节水优先的原则，定额可以分为先进值和通用值等不同的等级，用水量低于先进值的可以称之为节水，用水量超过通用值的可以认为是效率低下、用水浪费。水利部鄂竟平部长对十六字方针的解读两手发力：就是要发挥好政府与市场在解决水问题上的协同作用。水是公共产品，政府该管的要管严管好，同时也要充分发挥市场在资源配置中的决定作用。水利行业是公益性为主，水资源的价格以计划管理为主。水资源的价格与价值严重背离。要实现两手发力就必须首先更好的发挥政府的作用，再让市场在“水”资源配置中起决定性作用。政府要充分利用政治、经济、法律、行政、市场等系统手段，出台适合市场发力的政策体系，使得水资源的价格体系趋近其实际价值，让投5、资节水和水环境治理工程能够获得更好的直接受益，才会让市场这一手真正发力。水利部鄂竟平部长对十六字方针的解读实体水厂与虚拟水厂实体水厂：以水为主要原材料，生产合格的自来水，排出部分废水。依靠售水获得主要收入。虚拟水厂：水作为生产、生活的必需品之一，使用生产合格的自来水，进行生产其它产品，排出部分废水。通过节水改造将定额内没有用完的水出售，获得一定的经济回报。自来水厂水源地自来水废水排放实体水厂节水量用水户废水排放虚拟水厂管网生产其它产品 每个用水户需要使用水资源，国家保证提供基本定额的水量，这个基本定额水量可以定义为每个用水户的基本用水权力。基本用水权力就是鄂竟平部长所提到的用水定额通用值，按照6、地区水资源状况、每个行业按照平均用水量优化而来，公平赋予，不分先后，生而有之。当节水服务机构采用成熟先进节水技术为用水户提供节水改造服务，低于通用用水定额的水量，达到先进值就可以视为节水改造的直接产出-水量，用水户就成为一个虚拟水厂。虚拟水厂具有特性：规模可大可小、数量十分可观、不用国家投资、减少污水排放70%以上，总体水量巨大、免除水源地、水库、输水、污水处理工程建设投资和运行成本。政府按照水资源的价值保底购买节水效果-合同节水管理模式；通过水资源交易市场卖出更高价格，获得更多收益。虚拟水厂的功能 Lf0 改造前的用水量 Lf1 改造后的用水量 Lf2 超出旧定额用水量PLK2Lf1Lf2L7、f0L1L00K1K0改进多级累进水价关系图改进多级累进水价关系图K0基础水价 K2惩罚性水价K3市场调节水价 L0 旧用水定额对应水量通用值L1 新用水定额对应水量先进值节水量可以高于水资源价值低于市场调节水价进行交易K3市场调节水价=当地工业用水最高水价+非居民排放污水处理费+建设水源工程投资折旧+输水工投资投资折旧+工程长期运维费用水资源价值国家投资建设实体水厂，按照新近审批调水项目国家投资建设实体水厂，按照新近审批调水项目，输水，输水2550元每元每立米；立米；水源工程水源工程100500元元/立立方米；污水处理厂投资按照方米；污水处理厂投资按照10元元/立方米立方米，总体，总体1358、560元元/立方米。还没有立方米。还没有计算每年各项工程运行计算每年各项工程运行维护费用。维护费用。在定额先进值内实行原来优惠水价，超过定额先进值与定额通用值之间实行市场水价，超出定额通用值采用惩罚性的特殊用水价格。市场水价是计算了水源地建设、输水过程、制水成本、排污处理等全过程费用，远高于水资源的价值。虚拟水厂生产的水直接在市场上出售，政府必须按照水资源价值（保底价格）出价回购，没有出更高价格的购买者则交易成功；其他用水户如果用水量超过其定额先进值，将按照市场水价付费，或从水资源交易平台竞价购买虚拟水资源，既可以降低自身用水成本，也可以给虚拟水厂带来更多效益，促进节水改造的广泛实施。虚拟水厂9、的效益 合同节水管理是建立在技术进步的基础上，由政府和社会力量合作为加强水资源节约、保护和利用而建立的一套行政管理与市场行为紧密结合的服务机制。政府水资源管理部门与用水户及节水服务机构签订合同，由用水户配合节水服务机构完成节水项目投资、建设和长期运营服务，政府按照“水资源价值”购买节水效果服务。l 合同节水管理是建立在技术进步的基础上，而不是任何用水场合都能实施，不能搞一刀切。l合同节水管理的核心是政府以水资源的价值向节水服务机构购买节水效果服务。合同节水管理l 首先，政府依托创新节水技术，及时编制该技术所涉应用领域新的用水定额（先进值）。l 其次，在该领域实行按照新旧定额（先进值和通用值）划10、定多级累进水价区间的多级累进水价制度。用水量在新定额（先进值）范围内水价格不变，实行基础水价，用水量在新旧定额的之间实行按照水资源的实际建设成本与运行费用计算的市场调节水价，超出旧定额实行特殊水价。l 最后，在该技术所涉应用领域推行合同节水管理，由社会力量投资、建设、运营节水工程，用水精确计量，根据节水量（通用值和先进值之差），政府按照水资源价值购买节水修改服务。合同节水管理实施步骤 Lf0 改造前的用水量 Lf1 改造后的用水量 Lf2 超出旧定额用水量PLK2Lf1Lf2Lf0L1L00K1K0虚拟水厂实行的多级累进水价制度多级累进水价关系图K0基础水价 K1市场调节水价 K2惩罚性水价L11、0 旧用水定额对应水量（通用值）L1 新用水定额对应水量（先进值）水资源的价值既与水量和水质相关，也与其对经济发展和生态环境的支撑作用相关。水资源与经济发展最直接的指标就是万元GDP耗水量和万元工业增加值耗水量，即单位水资源能够支撑产生的GDP或工业增加值，也代表单位水资源能够支撑产生的公共效益（公共效益的税收应该用于包括水资源节约及保护等公共事业。水资源的价值=f(总量、水质、价值系数、公共效益)V=LZP/G单位水资源的公共效益（100%）公共效益的最低税收（6%）水资源价值（2%）水资源公共效益与价值关系图 L为单位水量，能够供给公众的水资源总量，以m3为单位；Z为水质系数，水资源的质量12、越好，水质越纯净，价值就越大。为了便于计算，设定工业用水为标准用水，其水质系数设为1。G为万元GDP或万元工业增加值的耗水量，1/G水资源的公共效益，以万元工业增加值的耗水量来计算。P是价值系数。单位水资源能够支撑当地工业增加值所产生的直接税收的一部分计算水资源的价值系数。K1=P/G水资源价值节水总量的计算 政府按照水资源的价值购买节水服务，合同节水项目节水量以什么为依据呢？水利部在水资源管理方面对各行各业取用水都制定了用水定额，现有用水定额就是节水计算的基准。节水量=定额通用值水量-实际用水量（小于定额先进值）Lj=Lod-Lh（Lnd）（2）合同节水管理模式实际是促进水资源管理领域技术研13、发和推广转化的机制。只有在某个用水行业研发产生了节水效果更好实用技术产品，才能够在该行业推行合同节水管理。另外，为了计算方便，可以直接用新旧定额（先进值和通用值）用水量之差作为节水量。购买服务的费用 V1=(LjR/G）（3）V1：项目节水服务费 Lj：项目节约水资源总量 G：当地万元工业增加值耗水量 R：节水价值系数，取值范围需要科学核算节水服务费用的计算 Lf0 改造前的用水量 Lf1 改造后的用水量 Lf2 超出旧定额用水量PLK2Lf1Lf2Lf0L1L00K1K0改进多级累进水价关系图改进多级累进水价关系图K0基础水价 K1水资源价值K2惩罚性水价K3市场调节水价 L0 旧用水定额对14、应水量通用值L1 新用水定额对应水量先进值节水量可以高于水资源价值低于市场调节水价进行交易K3市场调节水价=当地工业用水最高水价+非居民排放污水处理费+建设水源工程投资折旧+输水工投资投资折旧+工程长期运维费用水资源价值国家供给每个用水户基本定额的水资源量，这是用水户不可侵犯的财产，用水户应该可以自由处置，包括买卖。但是用水户节约的水量，也就是虚拟水厂的产出量是体现在公共管网之中，对于用水户来讲是个虚拟财产。所有者用水户处理起来十分被动，需要建立一种确保用水户方便、有效、可靠处理水资源财产的机制，利用互联网、物联网、云计算和区块链技术建立新型的水资源费用征收和虚拟水量交易的一体化水资源交易平台15、一体化水资源交易平台十分必要。一体化水资源交易平台用水户用水、排水、节水情况进行实时监测；按照多级累进水价征收水费、水资源税、环境税；完成虚拟水量交易和结算；用水量计划管理、供需水量预测；为推动政府购买服务形式的合同节水管理模式实施提供保障。水资源交易平台的功能 虚拟水量在水资源交易平台上进行交易，其相关原始数据的真实性、可靠性、安全性、保密性和可追溯性非常重要。利用区块链技术将虚拟水厂作为一个节点，可以形成一个与水资源使用、消耗、排放、节约等数据相关的区块链，通过区块链分布式存储解决数据信息的真实性、可靠性、安全性、保密性和可追溯性需求。区块链颠覆传统的监管模式区块链是分布式数据存储、点对点16、传输、共识机制、加密算法、智能合约等一系列相关技术集成应用。第一、一经发布就拥有不可抵赖第一、一经发布就拥有不可抵赖性。性。有了区块链技术后，这些信息会在各个平台服务器分布式保存，其实每个人都在保存这些信息，如果后面出事了，大家都可以拿出数据来为你伸冤平反。某个机构想删除数据赖账，那是不可能了，他能删除自己服务器上的数据，但无法删除其他用户服务器的数据，这就保证了数据的安全和公正性。第二、数据共享，全民第二、数据共享，全民监管。监管。以前的数据都是以各自为中心的，都是相互隔离的，因此容易遭到保管方的任意修改删除，这是给监管带来很大的难题。有了区块链后，数据都是共享保存在各个平台机器上的，因此全17、民都可以监管，你再不能随意修改删除某些数据了，这是去中心化的一个非常好的一面。区块链颠覆传统的监管模式第三、点对点对接，去中心化。第三、点对点对接，去中心化。中心化交易很多时候效率比较慢，而且要收费的，而点对点对接后，那么交易效率就会提升，而且也免去了不必要的费用支出。例如你使用支付宝来交易，消费者支付是不用费用，但商家及用户大额提现时候，机会收取一定费用了，其实就是一种间接的收费手段，最终还是要收费的。那么点对点交易后，才做到真正的去了不必要的费用支出了。第四、更透明更安全更多人参与。第四、更透明更安全更多人参与。中心化交易平台都是各自为主的，相互之间连通性比较差，而区块链技术就能很好解决这18、个难题，使得各个领域都相互打通，因此参与的人会更多。由于区块链数据是分布式存放的，不会遭到某个组织的擅自修改，因此数据是更透明更公正更安全的。正因为拥有众多的优点，因此会得到非常多的人支持和参与。区块链颠覆传统的监管模式 作为虚拟水厂一次性投入节水改造资金较大，每年按照产水量获得收益，政府履约信誉和交易平台可靠性、是否能够及时支付费用等成为关键因素。在以区块链技术建立的水资源交易平台，政府、用水户和节水服务机构都是平等的，通过共识机制进行约束每一个节点的行为。解决政府、用水户和节水服务机构之间的信任问题，虚拟水量在交易平台顺利完成交易，及时获得回报。实现没有中心控制的情况下，在互相没有信任基础19、的用水户之间就虚拟水量和价格机制交易的合法性等达成共识的共识机制 共识机制：区块链技术的核心是在没有中心控制的情况下，在互相没有信任基础的个体之间就交易的合法性等达成共识的共识机制。区块链是一种分布式记账系统。在分布式系统中，最为关键的问题就是一致性问题。一致性问题指的是对于给定一组服务器节点指定一系列操作，在某个协议保障下，使得各服务器节点对处理结果达成一致，其中用到的协议也被称作为共识算法。也可以采用由代表国家的那些节点按照形成的共识负责记账数据验证计算和发布。区块链技术在交易平台应用 所有用水户都是虚拟水厂，参与交易的节点数量巨大，交易的行为要提高效率，自动实施，采用智能合约可降低合约欺20、诈造成的损失，降低仲裁和强制执行所产生的成本以及其它的交易成本。可以保证双方的利益，使得合约不再需要个人批准就可以自动执行，结算采用数字货币进行。代表国家的节点智能合约：必须按照多级累进水价收取水费，以水资源的价值竞价购买虚拟水量。虚拟水厂智能合约：按照多级累进水价支付水费，按照预期价格自动出售或购买的虚拟水量。智能合约：智能合约是一个由计算机处理、可执行合约条款的交易协议，其总体目标是满足协议既定的条件，例如支付、抵押、保密协议。这可降低合约欺诈造成的损失，降低仲裁和强制执行所产生的成本以及其它的交易成本。节约水量的价值交易采用智能合约后，可以保证双方的利益，使得合约不再需要个人批准就可以自21、动执行，结算采用的数字货币可以是专门的水资源币或未来央行发行法币。区块链技术在交易平台应用央行发行的DCEP是以国家信用为基础法定货币的数字化形式。把各个虚拟水厂消耗和生产的水资源按照其价值用DCEP进行量化，通过交易平台实现自动交易。在系统中的每个区块节点就是一个虚拟水厂。代表国家的政府也是其中一个节点，负责以水资源的价值出价向每个虚拟水厂购买虚拟水资源，在没有更高出价时立即成交。当有其它用水户用水量超出可承担的范围时，可以购买虚拟水资源降低用水成本，通过竞价以高出水资源价值购买，则虚拟水厂以最高价格出卖虚拟水资源，获得最好收益。交易的周期可以按照月进行。区块链技术在交易平台应用 1 1.水22、资源的特点决定我国必须执行水资源的特点决定我国必须执行“节水优先、空间均衡、系统治理、两手发力节水优先、空间均衡、系统治理、两手发力”的治水思路的治水思路。实行最严格的水资源管理制度。严格执行多级累进水价管理。实行最严格的水资源管理制度。严格执行多级累进水价管理。2.2.将每将每一个用水一个用水户转变成为户转变成为水资源的生产者。国家分配的用水基本水资源的生产者。国家分配的用水基本定额通用值以内定额通用值以内用不完的水用不完的水，是是节水量节水量，属于，属于自己的资产，可以交易出售自己的资产，可以交易出售，用水户的用水量控制在先进值以内，用水户就是一个，用水户的用水量控制在先进值以内，用水户就是一个虚拟虚拟水厂。水厂。3 3.合同节水管理模式就是通过社会资本投资、建设、运营用水户节水改造项目，合同节水管理模式就是通过社会资本投资、建设、运营用水户节水改造项目，是促使用水是促使用水户户从耗水者成为产水者的创新模式。从耗水者成为产水者的创新模式。4 4.以互联网、物联网、云计算和区块链技术搭建的水资源管理交易平台以互联网、物联网、云计算和区块链技术搭建的水资源管理交易平台，可以保证水费征收有，可以保证水费征收有效、水量交易的可靠、政府与用水户更加互信。效、水量交易的可靠、政府与用水户更加互信。总 结