我國(guó)大型海水淡化工程建設(shè)運(yùn)營(yíng)現(xiàn)狀及制約因素分析

王銳浩,黃鵬飛,王生輝

(自然資源部 天津海水淡化與綜合利用研究所，天津 300192)

海水淡化作為水資源的開源增量技術(shù)，具有“不淹地、不移民、不爭(zhēng)水、不受氣候影響”的特點(diǎn)，其供水保證率和供水水質(zhì)不受地理位置、環(huán)境狀態(tài)、氣候條件以及社會(huì)等因素的影響，已成為沿海缺水地區(qū)和海島解決水資源短缺問(wèn)題的重要途徑[1]。大型海水淡化工程主要是指規(guī)模在每日萬(wàn)噸級(jí)及以上的海水淡化工程，近年來(lái)，我國(guó)海水淡化年增長(zhǎng)率超過(guò)8%，產(chǎn)能規(guī)模增長(zhǎng)主要來(lái)自于新建萬(wàn)噸以上級(jí)別的大型工程。根據(jù)《2017年全國(guó)海水利用報(bào)告》，截止2017年底，我國(guó)大型海水淡化工程共有36個(gè)，工程規(guī)模105.96萬(wàn)t/d，占全國(guó)海水淡化總規(guī)模的89.11%[2]。從淡化工藝來(lái)看，大型海水淡化工程主要以反滲透海水淡化技術(shù)為主，約占全部大型海水淡化工程的66.07%；從地區(qū)分布來(lái)看，主要分布在天津、浙江、山東等沿海地區(qū)，從用途來(lái)看，主要分為工業(yè)用水和市政用水兩大類。文章從大型海水淡化工程入手，以不同用途的大型海水淡化工程的建設(shè)運(yùn)營(yíng)現(xiàn)狀為例，進(jìn)行分析總結(jié)，找出制約大型海水淡化工程建設(shè)運(yùn)營(yíng)的主要因素，并提出相應(yīng)對(duì)策。

1 我國(guó)大型海水淡化工程建設(shè)運(yùn)營(yíng)現(xiàn)狀

我國(guó)大型海水淡化工程產(chǎn)品水的終端用戶主要分為兩類：一類是工業(yè)用水，另一類是生活用水。其中工業(yè)用水分為企業(yè)自用、工業(yè)園區(qū)“點(diǎn)對(duì)點(diǎn)”供水兩類，生活用水分為城市市政用水和海島居民用水兩大類。在實(shí)際運(yùn)行中，根據(jù)工程產(chǎn)水用途不同，建設(shè)運(yùn)營(yíng)狀況也不盡相同。其中工業(yè)用海水淡化工程建設(shè)運(yùn)營(yíng)狀況通常較好，產(chǎn)水量可達(dá)到設(shè)計(jì)規(guī)模的60%以上；城市市政供水海水淡化工程因受進(jìn)入市政管網(wǎng)的限制，實(shí)際產(chǎn)水量較低；海島居民用海水淡化工程則通常根據(jù)需求量進(jìn)行季節(jié)性運(yùn)營(yíng)。

1.1 首鋼海水淡化工程—企業(yè)自用

首鋼京唐公司海水淡化工程是由該公司依托自身優(yōu)勢(shì)自主設(shè)計(jì)、自主制造、自主建設(shè)、自主運(yùn)營(yíng)的[3]。一期設(shè)計(jì)規(guī)模為5萬(wàn)m3/d，包括4套1.25萬(wàn)t/d主體裝置，采用低溫多效(LT-MED)海水淡化工藝。該工程自建成至今一直處于滿負(fù)荷穩(wěn)定運(yùn)行的狀態(tài)，實(shí)際產(chǎn)水為5萬(wàn)m3/d，每年可生產(chǎn)約1 800萬(wàn)m3淡水，占京唐鋼鐵廠淡水使用總量的50%左右。首鋼京唐公司將海水淡化產(chǎn)生的濃鹽水輸送至化工企業(yè)，將濃鹽水脫鈣脫鎂，進(jìn)行化工制堿，構(gòu)建了海水淡化和鹽化工相結(jié)合的濃海水綜合利用模式，不僅解決了濃鹽水的排放問(wèn)題，還帶來(lái)一定的經(jīng)濟(jì)效益，有效地降低了海水淡化的綜合成本，取得了較大的社會(huì)效益和環(huán)境效益，為海水淡化在沿海鋼鐵、石化、電力等行業(yè)大規(guī)模發(fā)展應(yīng)用起到了示范引領(lǐng)作用[4]。

1.2 天津新泉海水淡化工程—工業(yè)園區(qū)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)供水

天津新泉海水淡化工程坐落于天津市大港區(qū)海洋石化園區(qū)內(nèi)，項(xiàng)目投資方為新加坡凱發(fā)集團(tuán)屬下的天津大港新泉海水淡化有限公司，并由其負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)、建造，擁有和營(yíng)運(yùn)海水淡化廠(期限30 a)。項(xiàng)目總建設(shè)規(guī)模為15萬(wàn)m3/d，主要為滿足在大港落戶的石化大企業(yè)和大港海洋園區(qū)內(nèi)的企業(yè)用水，緩解區(qū)域用水緊張狀況。其中，一期建設(shè)規(guī)模為10萬(wàn)m3/d，采用反滲透海水淡化技術(shù)，一期工程于2009-06投產(chǎn)，主要為中石化天津分公司百萬(wàn)噸乙烯煉化一體化項(xiàng)目配套供水，現(xiàn)運(yùn)營(yíng)良好，日供水量在7萬(wàn)m3～8萬(wàn)m3，產(chǎn)能達(dá)到70%～80%。

1.3 浙江六橫海水淡化工程—海島居民供水

浙江六橫島海水淡化工程是舟山市最大的海水淡化工程，由華東勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院和當(dāng)?shù)卣餐顿Y興建，由六橫水務(wù)集團(tuán)進(jìn)行運(yùn)營(yíng)。總投資為7.4億元，設(shè)計(jì)規(guī)模為10萬(wàn)m3/d，采用反滲透海水淡化工藝?，F(xiàn)已建成規(guī)模為5.25萬(wàn)m3/d。生產(chǎn)淡化水直接進(jìn)入市政管網(wǎng)，與水庫(kù)水摻混后供當(dāng)?shù)鼐用耧嬘?。工程采取按需運(yùn)營(yíng)、季節(jié)性運(yùn)行的方式，根據(jù)用水量變化，隨時(shí)調(diào)整淡化水供應(yīng)量。該海水淡化工程目前運(yùn)營(yíng)良好，主要原因有兩個(gè)，一是浙江省對(duì)海水淡化用電由工業(yè)用電轉(zhuǎn)為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用電，降低了海水淡化制水成本；二是浙江省財(cái)政每年都對(duì)淡化工程運(yùn)行的經(jīng)營(yíng)性虧損按照實(shí)際額度進(jìn)行補(bǔ)貼，保證經(jīng)營(yíng)現(xiàn)金流。

1.4 青島百發(fā)海水淡化工程—城市市政供水

青島百發(fā)海水淡化工程是目前我國(guó)最大的市政海水淡化項(xiàng)目，由西班牙百菲薩公司、青島堿業(yè)股份有限公司、青島海潤(rùn)自來(lái)水集團(tuán)有限公司共同投資，由青島海潤(rùn)自來(lái)水集團(tuán)有限公司進(jìn)行運(yùn)營(yíng)，總投資金額為1.09億歐元(約1.51億美元)，設(shè)計(jì)規(guī)模10萬(wàn)t/d，采用雙膜法海水淡化技術(shù)。生產(chǎn)淡化水計(jì)劃全部接入青島市市政管網(wǎng)，納入居民生活用水。通過(guò)向自來(lái)水原水中摻混的方式，百發(fā)海水淡化工程于2017-07首次滿負(fù)荷運(yùn)行，在青島市原水供應(yīng) 5%依靠客水的不利條件下，緩解了青島城市供水的緊張形勢(shì)[5]。該項(xiàng)目也是我國(guó)首個(gè)實(shí)現(xiàn)滿負(fù)荷運(yùn)行的萬(wàn)噸級(jí)海水淡化項(xiàng)目。

1.5 天津北疆海水淡化工程—城市市政供水

國(guó)投北疆電廠項(xiàng)目是國(guó)家首批循環(huán)經(jīng)濟(jì)試點(diǎn)項(xiàng)目，采用“發(fā)電—海水淡化—濃海水制鹽—土地節(jié)約整理—廢棄物資源化再利用”循環(huán)經(jīng)濟(jì)模式[6]。天津國(guó)投北疆電廠海水淡化工程是與其發(fā)電項(xiàng)目一期工程配套建設(shè)的，總投資約20億元，一期海水淡化產(chǎn)水規(guī)模為20萬(wàn)m3/d，于2010-10投產(chǎn)，采用低溫多效海水淡化工藝。海水淡化作為北疆電廠發(fā)電工藝系統(tǒng)中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，起到承上啟下的作用。利用電廠電力，產(chǎn)生的大量低壓蒸汽以及海水取排水設(shè)施生產(chǎn)淡水，生產(chǎn)淡化水計(jì)劃10%用于電廠自用，40%供給漢沽自來(lái)水水廠，與自來(lái)水以1 ∶3的比例混合后進(jìn)入漢沽市政管網(wǎng)供給城市用水，其余50%直供給工業(yè)用戶。該海水淡化工程目前處于虧損狀態(tài)，雖已并入市政管網(wǎng)，但供水量?jī)H達(dá)預(yù)期的20%，大量產(chǎn)能閑置。

綜合情況見表1。

表1 國(guó)內(nèi)典型大型海水淡化工程建設(shè)運(yùn)營(yíng)情況表Tab.1 Construction and operation table of domestic typical large-scale desalination project

2 大型海水淡化工程建設(shè)運(yùn)營(yíng)制約因素分析

2.1 海水淡化項(xiàng)目建設(shè)投資和運(yùn)營(yíng)成本相對(duì)較高，海水淡化制水企業(yè)很難盈利

我國(guó)大型海水淡化工程由于規(guī)模相對(duì)較大，項(xiàng)目投資水平也相對(duì)較高。根據(jù)國(guó)內(nèi)設(shè)計(jì)技術(shù)和條件，對(duì)于低溫多效海水淡化工程，萬(wàn)噸級(jí)海水淡化工程噸水投資成本約為7 000元/t·d～10 000元/t·d，對(duì)于反滲透海水淡化工程，萬(wàn)噸級(jí)海水淡化工程投資約為6 000元/t·d～8 000元/t·d[7]，占用資金量較大。目前,我國(guó)大型海水淡化工程主要依靠企業(yè)自主投資和銀行貸款，僅有部分市政供水工程可獲得政府補(bǔ)貼，需要支付大量的利息成本。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)萬(wàn)噸級(jí)以上低溫多效海水淡化工程產(chǎn)水成本約為5.51元/t～7.43元/t，萬(wàn)噸級(jí)以上反滲透海水淡化產(chǎn)水成本約為4.03元/t～6.79元/t[7]，均高于我國(guó)現(xiàn)行自來(lái)水價(jià)格，使得海水淡化毫無(wú)優(yōu)勢(shì)。此外，與自來(lái)水有國(guó)家補(bǔ)貼不同，我國(guó)大型海水淡化建設(shè)運(yùn)營(yíng)主要依靠市場(chǎng)調(diào)節(jié)，這就造成了我國(guó)已建大型海水淡化工程很難盈利甚至處于虧損狀態(tài)，商業(yè)投資價(jià)值不高，從而在一定程度上制約了各種資本對(duì)海水淡化工程項(xiàng)目的投入。

2.2 海水淡化項(xiàng)目供需不能實(shí)現(xiàn)有效對(duì)接，配套管網(wǎng)建設(shè)存在滯后性

海水淡化供需不能實(shí)現(xiàn)有效對(duì)接主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面，一是海水淡化建設(shè)規(guī)模與用戶實(shí)際需求之間對(duì)接不夠充分，通常存在一定的誤差；另外一方面則是表現(xiàn)在海水淡化供水管網(wǎng)建設(shè)滯后，產(chǎn)品水輸出困難。明確用戶需求是確定海水淡化工程規(guī)模的首要因素，如果在海水淡化工程建設(shè)之前未確定目標(biāo)用戶用水量或入網(wǎng)的基本水量，將會(huì)出現(xiàn)淡化工程建好后水售不出去、工程投資不能回收的情況。但在實(shí)際應(yīng)用中，常常由于規(guī)劃變動(dòng)或者其他原因造成海水淡化工程的目標(biāo)用戶實(shí)際用水量與預(yù)計(jì)用水量存在一定程度的誤差，從而導(dǎo)致海水淡化工程供水量與實(shí)際需求量不匹配的現(xiàn)象，造成海水淡化工程產(chǎn)能不足甚至閑置。由于受成本限制，大型海水海水淡化工程對(duì)外供水范圍較窄，富裕的淡化水另尋供水出路較為困難[8]。此外，輸水管網(wǎng)的建設(shè)也是制約海水淡化項(xiàng)目建設(shè)運(yùn)營(yíng)的關(guān)鍵因素，相對(duì)工程建設(shè)而言，輸水管網(wǎng)的建設(shè)往往具有滯后性，若海水淡化工程運(yùn)營(yíng)單位與管網(wǎng)無(wú)法形成有效銜接，不能滿足產(chǎn)品水的輸送需求，也會(huì)限制海水淡化工程的運(yùn)營(yíng)。

2.3 海水淡化項(xiàng)目扶持政策較為宏觀，缺乏具體可操作政策

海水淡化作為沿海地區(qū)和海島水資源短缺的重要途徑，日益受到黨和國(guó)家的重視及社會(huì)各界的關(guān)注，我國(guó)雖然將海水淡化列入國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展、戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)、節(jié)能減排和循環(huán)經(jīng)濟(jì)、海洋事業(yè)等一系列國(guó)家重要規(guī)劃、法規(guī)及重要文件中，但出臺(tái)的指導(dǎo)性政策多為宏觀層面的指導(dǎo)性、綱領(lǐng)性文件，可操作性較差，且不具備法律約束性。除了稅法規(guī)定的海水淡化企業(yè)可享受所得稅三免三減半以外，其他優(yōu)惠政策大多為地方政府出臺(tái)的扶持政策。如：浙江省政府將本省海水淡化用電由工業(yè)用電價(jià)格轉(zhuǎn)為農(nóng)業(yè)用電價(jià)格，并對(duì)海水淡化工程建設(shè)運(yùn)營(yíng)進(jìn)行資金補(bǔ)助和產(chǎn)水成本補(bǔ)貼；山東省政府將省內(nèi)海水淡化項(xiàng)目用電價(jià)格按照非居民用電價(jià)格執(zhí)行，并對(duì)市政用水海水淡化項(xiàng)目售價(jià)與成本差額給與財(cái)政補(bǔ)貼；河北省則給予國(guó)華滄電海水淡化企業(yè)“增加發(fā)電時(shí)數(shù)，以電補(bǔ)水”的扶持政策。這些扶持政策均在一定程度上降低了海水淡化成本，為海水淡化工程的穩(wěn)定運(yùn)營(yíng)提供了保障，但尚未在全國(guó)進(jìn)行實(shí)行推廣。

2.4 宣傳普及力度不夠，社會(huì)公眾對(duì)海水淡化存在認(rèn)知偏見

社會(huì)公眾對(duì)海水淡化認(rèn)知程度和態(tài)度也是影響海水淡化項(xiàng)目建設(shè)和運(yùn)營(yíng)的重要因素。海水淡化作為新鮮事物，由于宣傳和普及力度不夠，導(dǎo)致社會(huì)公眾對(duì)其認(rèn)知和接受程度較低，存在一定程度的顧慮，尤其是進(jìn)入市政管網(wǎng)的淡化水，由于淡化水純度較高，硬度、堿度等指標(biāo)較低，在輸送管網(wǎng)中穩(wěn)定性較差，遇到鑄鐵管、水泥管及供水壓力、方向變化時(shí)容易出現(xiàn)黃水現(xiàn)象，影響自來(lái)水的感官印象。部分人誤認(rèn)為飲用淡化水會(huì)對(duì)身體健康造成影響，對(duì)淡化水的飲用存在抵觸心理。此外，社會(huì)公眾對(duì)水資源短缺的形勢(shì)認(rèn)識(shí)不夠，雖然我國(guó)絕大大數(shù)地區(qū)水資源短缺形勢(shì)已經(jīng)十分嚴(yán)峻，但由于可采用調(diào)水、開采地下水等其他方式進(jìn)行補(bǔ)充，導(dǎo)致了社會(huì)公眾未認(rèn)識(shí)到缺水的嚴(yán)重性，從而也就對(duì)海水淡化喪失了一定的興趣，甚至認(rèn)為海水淡化工程的建設(shè)可有可無(wú)。這也在一定程度上導(dǎo)致了社會(huì)公眾對(duì)海水淡化熱情不夠、影響了大型海水淡化工程的建設(shè)和運(yùn)營(yíng)。

3 我國(guó)發(fā)展海水淡化工程的對(duì)策及建議

3.1 積極發(fā)展海水淡化技術(shù)，降低海水淡化成本

經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，我國(guó)海水淡化技術(shù)已經(jīng)達(dá)到或接近國(guó)外先進(jìn)水平，但總體而言，一些核心技術(shù)還沒有完全掌握，關(guān)鍵技術(shù)、部件仍然依賴進(jìn)口。目前國(guó)內(nèi)已建成的大型海水淡化工程幾乎全部采用國(guó)外技術(shù)[9]，這也是工程投資和成本偏高的主要原因之一。因此，我國(guó)應(yīng)積極支持與海水淡化相關(guān)的關(guān)鍵基礎(chǔ)材料、核心基礎(chǔ)零部件、先進(jìn)基礎(chǔ)工藝、產(chǎn)業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)“四基”水平的提升，增強(qiáng)海水淡化基礎(chǔ)技術(shù)創(chuàng)新能力，提高海水淡化產(chǎn)業(yè)整體素質(zhì)和核心競(jìng)爭(zhēng)力[10]；加大對(duì)海水淡化基礎(chǔ)技術(shù)研發(fā)的支持力度，引導(dǎo)產(chǎn)業(yè)投資基金和創(chuàng)業(yè)投資基金投向海水淡化項(xiàng)目，提升海水淡化技術(shù)裝備水平；發(fā)展海水淡化裝備先進(jìn)制造技術(shù)，提升關(guān)鍵零部件和成套裝置制造能力，提高裝備使用壽命和能效水平，從而降低海水淡化工程建設(shè)投資和成本。

3.2 做好海水淡化項(xiàng)目供需銜接，完善配套管網(wǎng)建設(shè)

做好海水淡化項(xiàng)目的供需銜接，在確定海水淡化工程建設(shè)規(guī)模之前提前做好需求分析工作，充分對(duì)接淡化工程建設(shè)和用戶需求，確定目標(biāo)用戶和用戶需求水量，盡量保持供需一致，避免淡化工程出現(xiàn)產(chǎn)能過(guò)?；蛘唛e置的現(xiàn)象。對(duì)于工業(yè)企業(yè)，鼓勵(lì)沿海地區(qū)有條件利用海水的工業(yè)企業(yè)和新增工業(yè)企業(yè)使用海水淡化水，提高淡化水對(duì)工業(yè)供水量的貢獻(xiàn)率；對(duì)于市政供水，建立水資源統(tǒng)籌協(xié)調(diào)機(jī)制，將地表水、地下水、外調(diào)水和淡化水的輸送、配置與供給進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)劃，推進(jìn)海水淡化水在市政社會(huì)供應(yīng)的規(guī)模和能力。對(duì)于產(chǎn)能過(guò)?；蛘唛e置的海水淡化企業(yè)，積極聯(lián)系下游企業(yè)、開發(fā)多目標(biāo)用戶、與海水淡化水接收用戶對(duì)接、加快建設(shè)海水淡化輸水管道等，提高海水淡化水的輸送與應(yīng)用，提高實(shí)際產(chǎn)水量。完善配套管網(wǎng)建設(shè)，保證項(xiàng)目建設(shè)單位與配套管網(wǎng)的有限銜接，保證海水淡化產(chǎn)品水的輸送。

3.3 出臺(tái)具體的、可操作性強(qiáng)的扶持政策

將淡化水納入水資源統(tǒng)一管理規(guī)劃，明確其在水資源配置特別是在市政供水中的作用，保障其作為海島新增供水的第一水源，沿海地區(qū)供水的補(bǔ)充水源和戰(zhàn)略儲(chǔ)備的地位。加大對(duì)大型海水淡化工程尤其是市政供水為主要目的的海水淡化工程的投資力度，實(shí)施金融和價(jià)格支持政策，鼓勵(lì)金融機(jī)構(gòu)在風(fēng)險(xiǎn)可控和商業(yè)可持續(xù)的前提下，創(chuàng)新信貸品種和抵質(zhì)押方式，加大對(duì)海水淡化項(xiàng)目的信貸支持；支持符合條件的海水淡化企業(yè)采取發(fā)行股票、債券等多種方式籌集資金，拓展融資渠道；引導(dǎo)民間資本合理、規(guī)范地進(jìn)入海水淡化產(chǎn)業(yè)。效仿山東、浙江等地的做法，為大型海水淡化工程提供建設(shè)補(bǔ)助、水價(jià)補(bǔ)貼、優(yōu)惠電價(jià)等扶持政策；建立科學(xué)合理的淡化水水價(jià)形成機(jī)制，提高供水企業(yè)使用淡化水的積極性[11]。

3.4 加大宣傳力度

加強(qiáng)輿論宣傳引導(dǎo)，營(yíng)造推進(jìn)海水利用規(guī)模化應(yīng)用的良好社會(huì)氛圍。充分利用廣播、電視、報(bào)刊、互聯(lián)網(wǎng)等各種宣傳媒體，開展形式多樣的宣傳活動(dòng)，發(fā)揮科普教育基地作用，提高公眾的水資源憂患意識(shí)和海水利用的戰(zhàn)略認(rèn)識(shí)[12]。普及海水淡化知識(shí)，公開海水利用相關(guān)信息，加強(qiáng)海水淡化技術(shù)及成功示范案例的宣傳，消除公眾對(duì)海水淡化水作為飲用水源的疑慮，提高對(duì)海水淡化水的接受程度。要將海水淡化的原理、工藝流程、國(guó)內(nèi)外應(yīng)用情況、發(fā)展歷程等進(jìn)行宣傳，也可在不影響生產(chǎn)、保證安全的前提下，將淡化廠打造成科普教育基地，對(duì)公眾開展體驗(yàn)式科普，讓公眾了解海水變成淡水的每一步歷程，從而更深層次地了解海水淡化。