陳愛慧,劉淑靜,鄒川玲,史玉蓮

(國家海洋局天津海水淡化與綜合利用研究所,天津 300192)

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我國海水淡化產(chǎn)業(yè)區(qū)域發(fā)展特點及建議

陳愛慧,劉淑靜,鄒川玲,史玉蓮

(國家海洋局天津海水淡化與綜合利用研究所,天津 300192)

基于我國海水淡化產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀,分析環(huán)渤海、長三角和泛珠三角沿海地區(qū)海水淡化產(chǎn)業(yè)發(fā)展的特點和存在問題;針對各區(qū)域規(guī)?；l(fā)展的態(tài)勢,綜合考慮區(qū)域布局、產(chǎn)業(yè)發(fā)展等因素,從淡化水進(jìn)市政管網(wǎng)、品牌建設(shè)、海島分類示范等方面對我國海水淡化產(chǎn)業(yè)區(qū)域發(fā)展提出了發(fā)展建議。

海水淡化產(chǎn)業(yè);非常規(guī)水源;區(qū)域發(fā)展

我國是一個淡水資源嚴(yán)重短缺的國家,人均水資源量為2 200 m3,僅占世界人均水平的1/4,而且時空分布極不均衡。沿海地區(qū)是我國經(jīng)濟(jì)最發(fā)達(dá)、人口最密集的地區(qū),同時也是淡水資源最匱乏的地區(qū)。人口增長、水源污染、工農(nóng)業(yè)發(fā)展及生態(tài)環(huán)境用水等使我國沿海地區(qū)缺水現(xiàn)象日益嚴(yán)重,水資源短缺已成為制約沿海地區(qū)經(jīng)濟(jì)社會可持續(xù)發(fā)展的瓶頸。為了緩解水資源短缺壓力,沿海各地紛紛提升海水淡化規(guī)模,加快海水淡化技術(shù)、裝備、材料等產(chǎn)業(yè)化步伐,培育新的經(jīng)濟(jì)增長點。但是,沿海各地海水淡化產(chǎn)業(yè)的發(fā)展基礎(chǔ)及資源稟賦存在較大差距,其產(chǎn)業(yè)的定位和發(fā)展對于促進(jìn)我國整體海水淡化產(chǎn)業(yè)發(fā)展至關(guān)重要。筆者通過全面分析我國環(huán)渤海、長三角及泛珠三角沿海地區(qū)海水淡化產(chǎn)業(yè)發(fā)展的特點及存在的問題,提出發(fā)展建議,對于促進(jìn)區(qū)域海水淡化產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有重要意義。

1 我國海水淡化產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

我國海水淡化技術(shù)研究起步于20世紀(jì)60年代,經(jīng)過半個世紀(jì)的發(fā)展,我國海水淡化技術(shù)取得較快發(fā)展,反滲透和低溫多效海水淡化技術(shù)接近國際先進(jìn)水平。先后建成了日產(chǎn)百噸級、千噸級和萬噸級海水淡化示范工程,開發(fā)了一批具有自主知識產(chǎn)權(quán)的工程技術(shù),使我國一躍成為世界上掌握海水淡化核心技術(shù)的少數(shù)國家之一。

“十五”以來,我國海水淡化裝機(jī)容量以每年25%～30%的速度增長,截至2013年底,全國已建成海水淡化工程及裝置100多個,總裝機(jī)規(guī)模已從10年前不足3萬t/d提升到90萬t/d以上(圖1)[1]。此外,浙江、河北、福建等地多個10萬噸級工程立項建設(shè),將我國擬建、在建海水淡化工程規(guī)模提高到200萬t/d,市場發(fā)展前景廣闊。

圖1 我國海水淡化工程規(guī)模變化

2 我國海水淡化產(chǎn)業(yè)區(qū)域發(fā)展特點分析

截至2013年底,我國海水淡化工程在9個沿海省市有分布,并總體呈現(xiàn)“北多南少”、“北熱南膜”的現(xiàn)象[2]。能源應(yīng)用主要以傳統(tǒng)化石能源為主并逐漸向核能、太陽能、風(fēng)能、海洋能等清潔能源拓展,研發(fā)并建成了一批新能源海水淡化裝置。

目前,環(huán)渤海、長三角及泛珠三角沿海地區(qū)由于在技術(shù)研發(fā)、裝備制造、自然條件等方面的差異較大,各區(qū)域海水淡化產(chǎn)業(yè)發(fā)展也呈現(xiàn)不同特點。

2.1 環(huán)渤海沿海地區(qū)海水淡化產(chǎn)業(yè)發(fā)展特點分析

2.1.1 我國工業(yè)用海水淡化主要應(yīng)用地區(qū)

環(huán)渤海沿海地區(qū)包含了天津、山東、遼寧和河北等我國北方重要省市,是我國最大的工業(yè)集聚區(qū),也是我國最早開始大規(guī)模發(fā)展海水淡化并將其應(yīng)用于工業(yè)的地區(qū)。該地區(qū)依托沿海電力、石化、化工、鋼鐵等行業(yè)發(fā)展了一批海水淡化工程,如天津北疆電廠20萬t/d海水淡化工程、河北國華滄東5.75萬t/d海水淡化工程、曹妃甸阿科凌5萬t/d海水淡化工程、紅沿河核電站1.1萬t/d海水淡化工程等[3]。截至2013年底,環(huán)渤海沿海地區(qū)海水淡化總裝機(jī)規(guī)模達(dá)73.8萬t/d,占全國比重的81.9%,其中,用于工業(yè)的海水淡化工程28個,裝機(jī)規(guī)模53.9萬t/d,占全國總規(guī)模的59.8%,占全國工業(yè)用海水淡化水的84.6%。

2.1.2 著力發(fā)展?jié)夂ＫC合利用,延伸海水淡化產(chǎn)業(yè)鏈

環(huán)渤海沿岸地區(qū)是我國重要的產(chǎn)鹽地區(qū),擁有包括營口、普蘭店在內(nèi)的東北鹽區(qū),河北、天津在內(nèi)的長蘆鹽區(qū),以及山東鹽區(qū),鹽田資源豐富,為海水淡化下游產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供了獨特的資源優(yōu)勢。目前,天津北疆電廠形成了“發(fā)電-海水淡化-制鹽及鹽化工”為主的循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式,依托電廠投產(chǎn)20萬t/d低溫多效海水淡化工程和2×10萬t/h的海水循環(huán)冷卻工程,一方面將海水淡化水向市政管網(wǎng)供水,另外也將淡化后的濃海水送到鹽場制鹽[4]。大連海業(yè)石化有限公司正在建設(shè)利用核電、海水淡化等產(chǎn)業(yè)排放的溫濃海水生產(chǎn)溴素、氫溴酸及溴系列產(chǎn)品,發(fā)展鉀肥及工廠化制鹽產(chǎn)業(yè),建立上下游產(chǎn)業(yè)鏈[5]。此外,河北、青島等地也規(guī)劃發(fā)展“發(fā)電-海水淡化-濃海水制鹽-鹽化工制堿-廢物資源化利用”[6]一體化循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式等。

2.1.3 熱法技術(shù)主要應(yīng)用及研發(fā)活躍地區(qū)

環(huán)渤海地區(qū)是我國熱法技術(shù)應(yīng)用的主要地區(qū)。截至2013年底,我國已建成的12個熱法海水淡化工程中,有11個位于環(huán)渤海地區(qū),總裝機(jī)規(guī)模達(dá)32.7萬t/d,占全國總規(guī)模的36.3%。其中,我國首套自主設(shè)計建造的1.25萬t/d、2.5萬t/d低溫多效海水淡化裝置先后在河北國華滄電黃驊電廠建成投產(chǎn)[7]。

在技術(shù)研發(fā)方面,環(huán)渤海地區(qū)擁有包括國家海洋局天津海水淡化與綜合利用研究所、天津大學(xué)、大連理工大學(xué)、眾和海水淡化公司、河北國華滄東發(fā)電有限責(zé)任公司、哈鍋水務(wù)科技分公司、華北電力設(shè)計院工程有限公司等眾多從事海水淡化研究、應(yīng)用與裝備制造的科研院所、高校和企業(yè)，能力涉及海水淡化技術(shù)研發(fā)、裝置設(shè)計、制造及工程設(shè)計、建設(shè)、總包等多個環(huán)節(jié)。

2.2 長三角地區(qū)海水淡化產(chǎn)業(yè)發(fā)展特點分析

2.2.1 海水淡化技術(shù)主要應(yīng)用于海島地區(qū)

長江三角洲經(jīng)濟(jì)區(qū)包括江蘇、上海和浙江兩省一市,是我國海水淡化應(yīng)用規(guī)模第二大區(qū)域。截至2013年底,長三角地區(qū)共建成海水淡化工程31個,總裝機(jī)規(guī)模為12.06萬t/d,占全國總量的13.4%。

該地區(qū)海島眾多,作為長三角地區(qū)海水淡化技術(shù)研發(fā)及應(yīng)用最早的浙江省,早在1997年,就建成了我國首個民用海水淡化工程。截至2013年底,該地區(qū)用于海島居民用水的海水淡化工程有27個,裝機(jī)規(guī)模為6.39萬t/d,占我國海島海水淡化總裝機(jī)的82.7%。此外,在當(dāng)?shù)卣耐苿酉?如浙江嵊泗、衢山島等海島,海水淡化水已作為當(dāng)?shù)鼐用裰匾醇{入市政管網(wǎng)供生活使用。

2.2.2 風(fēng)能海水淡化嶄露頭角

隨著我國能源結(jié)構(gòu)的調(diào)整,長三角沿海地區(qū)也依托風(fēng)能資源優(yōu)勢,積極開展風(fēng)能與海水淡化技術(shù)研發(fā)。2011年,江蘇省宏觀經(jīng)濟(jì)研究院、江蘇風(fēng)盛海水淡化科技有限公司以及南京大學(xué)“江蘇省非并網(wǎng)風(fēng)電與高載能工程實驗室”在大豐市建成日產(chǎn)100 t淡水的風(fēng)電海水淡化示范工程。2014年3月,大豐市1萬t非并網(wǎng)風(fēng)電淡化海水示范項目首臺生產(chǎn)線5 000 t/d正式調(diào)試出水,實現(xiàn)了新能源利用與海水淡化有機(jī)結(jié)合,解決了影響我國海水淡化的成本、資金、環(huán)保難題[8-9]。

為進(jìn)一步推進(jìn)江蘇省海水淡化產(chǎn)業(yè)發(fā)展,2014年4月江蘇省海洋與漁業(yè)局編制了江蘇省海洋經(jīng)濟(jì)創(chuàng)新發(fā)展區(qū)域示范總體實施方案,提出到2017年,完成日產(chǎn)萬噸級非并網(wǎng)風(fēng)能海水淡化示范工程;建成1萬t/d可再生能源微網(wǎng)反滲透海水淡化示范工程等。

2.2.3 技術(shù)應(yīng)用全部為反滲透

在技術(shù)應(yīng)用上,長三角地區(qū)海水淡化技術(shù)全部采用反滲透法。其中,2011年,我國自主設(shè)計建造的六橫一期2萬t/d反滲透海水淡化系統(tǒng)建成投產(chǎn)。2014年4月,六橫二期首臺1.25萬t/d反滲透海水淡化系統(tǒng)建成投產(chǎn),該工程是目前我國反滲透海水淡化單機(jī)最大工程,也是我國自主設(shè)計制造的單機(jī)最大的反滲透海水淡化系統(tǒng)[8]。

在膜法技術(shù)研發(fā)方面,長三角地區(qū)擁有杭州水處理技術(shù)研究開發(fā)中心、浙江大學(xué)、江蘇大學(xué)、南方泵業(yè)等眾多從事膜法海水淡化研究、應(yīng)用與裝備制造的科研院所、高校和企業(yè),掌握了具有自主知識產(chǎn)權(quán)、達(dá)到國際先進(jìn)水平的萬噸級反滲透海水淡化裝置成套制造技術(shù);研發(fā)生產(chǎn)出海水淡化高壓泵,并在舟山六橫萬噸級反滲透海水淡化示范工程中成功應(yīng)用[10]。

2.3 泛珠三角沿海地區(qū)海水淡化產(chǎn)業(yè)發(fā)展特點分析

2.3.1 海水淡化作為戰(zhàn)略性儲備水源

泛珠三角沿海地區(qū)包括廣東、福建、廣西和海南4個省區(qū)。該地區(qū)的主要水系在珠三角地區(qū),年降雨量多在3 000 mm以上[11],相對于環(huán)渤海和長三角地區(qū)而言,除海島地區(qū)外,該地區(qū)水資源量充沛,當(dāng)前水資源供需矛盾不突出,海水淡化應(yīng)用較少。截至2013年底,該地區(qū)已建成海水淡化產(chǎn)水規(guī)模為4.26萬t/d,僅占全國總量的4.7%。但隨著海峽西岸、北部灣經(jīng)濟(jì)區(qū)建設(shè)及“一帶一路”等國家戰(zhàn)略的實施,該地區(qū)沿海產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整,水資源需求量將不斷增加。為此,泛珠三角沿海地區(qū)將海水淡化作為戰(zhàn)略性儲備水源,廣東、福建等地紛紛加大海水淡化應(yīng)用規(guī)模,寶鋼廣東湛江鋼鐵基地2×1.5萬t/d熱法海水淡化工程,福建古雷港10萬t/d海水淡化工程等一批擬在建工程,將進(jìn)一步推進(jìn)泛珠三角沿海地區(qū)海水淡化產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

2.3.2 積極開展太陽能、海洋能等可再生能源海水淡化技術(shù)研發(fā)與應(yīng)用

泛珠三角沿海地區(qū)海島眾多,很多海島缺水、缺電嚴(yán)重制約了海島經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。對于海島而言,風(fēng)、光和海洋能等可再生資源極為豐富,為此,該地區(qū)立足自身能源優(yōu)勢,大力發(fā)展太陽能、風(fēng)能、潮汐能、波浪能等可再生能源海水淡化,不僅解決了海島用水難的問題，同時也解決了用電難的問題。2009年,中科院廣州能源研究所在擔(dān)桿島研建了一套海島可再生獨立能源系統(tǒng)[12],利用海島的風(fēng)能、波浪能、太陽能發(fā)電,除為島上居民用戶提供穩(wěn)定的電力外,多余的電力用于海水淡化。2010年,該地區(qū)分別在廣東汕頭澳縣南彭島和福建漳州東山島銅陵鎮(zhèn)對面嶼建成2臺與風(fēng)能和太陽能結(jié)合的海水淡化裝置;2013年,國內(nèi)首個太陽能光熱海水淡化商業(yè)示范項目在海南省樂東黎族自治縣正式投產(chǎn)。

3 存在的問題

3.1 環(huán)渤海地區(qū)市政用海水淡化工程利用率較低

海水淡化是戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè),發(fā)展海水淡化產(chǎn)業(yè)是一個系統(tǒng)工程，特別是在海水淡化水利用方面需要建立起較為完善的體制機(jī)制。為緩解區(qū)域居民用水壓力,環(huán)渤海地區(qū)建成了一批市政用海水淡化工程,包括北疆電廠20萬t/d海水淡化工程、青島百發(fā)10萬t/d海水淡化工程、山東威海榮成石島5 000 t/d海水淡化工程等。但目前由于海水淡化成本高、海水淡化水未納入地區(qū)水資源配置、相關(guān)配套管網(wǎng)建設(shè)不完善以及民眾接受度低等因素導(dǎo)致工程產(chǎn)水進(jìn)入市政管網(wǎng)困難較大,實際產(chǎn)水量較低。據(jù)報道[13],2011年北疆電廠海水淡化工程一期建成產(chǎn)水規(guī)模為10萬t/d,而實際產(chǎn)水量僅為1.8萬t/d,其中1萬t供電廠自用,8 000 t并入漢沽市政管網(wǎng)。截至2014年底,該工程外供水量也僅為4萬t/d。

3.2 長三角地區(qū)膜法海水淡化產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢面臨挑戰(zhàn)

目前,長三角地區(qū)膜法海水淡化技術(shù)、裝備制造及工程建造能力居于全國領(lǐng)先地位。但是,隨著國家一系列利好政策的推進(jìn),長三角地區(qū)膜法海水淡化產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢面臨挑戰(zhàn)。一方面國外知名制造商如日本東麗、GE、海德能等搶占我國海水淡化市場;另一方面沿海其他地區(qū)如天津、青島、河北等地也紛紛規(guī)劃建設(shè)海水淡化產(chǎn)業(yè)基地,加大膜法技術(shù)研發(fā)及裝備制造能力建設(shè)。同時,國內(nèi)一些企業(yè)如貴陽時代沃頓科技有限公司、天津膜天膜科技股份有限公司等膜產(chǎn)品的市場占有率及工程建造能力也不斷提升。

3.3 泛珠三角沿海地區(qū)海島海水淡化示范不足

泛珠三角沿海地區(qū)海岸線長,且海島眾多,有常住人口的海島近200個,一些海島如西沙、南沙等群島更是軍事要沖,具有重要的戰(zhàn)略地位。但由于淡水資源匱乏,海島的軍民生活、生產(chǎn)受到限制,嚴(yán)重制約了海島經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展。泛珠三角沿海地區(qū)是我國最早開始利用海水淡化技術(shù)的地區(qū),1981年西沙永興島就建成我國第一套200 t/d電滲析海水淡化裝置,但目前建于海島地區(qū)工程僅13個,總產(chǎn)水規(guī)模不足1 000 t/d。

4 發(fā)展建議

a. 環(huán)渤海沿海地區(qū)要加快推進(jìn)海水淡化水進(jìn)入市政管網(wǎng)。環(huán)渤海地區(qū)是我國缺水最嚴(yán)重的地區(qū),同時也是我國海水淡化技術(shù)主要應(yīng)用及國家首個海水淡化供水試點地區(qū),因此要聯(lián)合各方力量加快推進(jìn)海水淡化水進(jìn)入市政管網(wǎng)的政策示范及海水淡化水利用機(jī)制探索。在現(xiàn)有海水淡化扶持政策的基礎(chǔ)上,盡快出臺海水淡化水進(jìn)入市政管網(wǎng)的實施細(xì)則及相關(guān)海水淡化水生產(chǎn)、運營、使用及基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的財稅補(bǔ)貼政策;加強(qiáng)對淡化水的統(tǒng)一配置應(yīng)用,盡快建立淡化水的統(tǒng)購統(tǒng)銷管理模式,先行先試,摸索相關(guān)海水淡化水進(jìn)入管網(wǎng)的技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)及運營模式等,為今后其他地區(qū)海水淡化水供應(yīng)提供支持。

b. 長三角地區(qū)要發(fā)揮技術(shù)優(yōu)勢,打造我國膜法海水淡化品牌。長三角地區(qū)膜法海水淡化技術(shù)、裝備及工程建設(shè)能力處于全國領(lǐng)先水平,因此要充分發(fā)揮技術(shù)優(yōu)勢,注重創(chuàng)新,圍繞膜法海水淡化技術(shù)裝備產(chǎn)業(yè)鏈,引導(dǎo)相關(guān)企業(yè)積極發(fā)展,加大反滲透海水淡化膜元件及膜壓力容器、反滲透用系列海水高壓泵、能量回收裝置等的攻關(guān)力度,加快膜法裝備產(chǎn)業(yè)基地建設(shè)。同時,還要依托上海自貿(mào)區(qū)及“一帶一路”區(qū)位優(yōu)勢,積極開拓海外海水淡化市場,加大膜法海水淡化技術(shù)、產(chǎn)品出口,打造我國膜法海水淡化品牌。

c. 泛珠三角沿海地區(qū)要開展海島海水淡化分類示范。確立海水淡化水作為泛珠三角海島及沿海地區(qū)重要戰(zhàn)略性基礎(chǔ)資源的戰(zhàn)略定位。因地制宜,選取有條件且缺少生活生產(chǎn)用水關(guān)系國家海洋權(quán)益的戰(zhàn)略性海島、工業(yè)基礎(chǔ)較好的工業(yè)海島及人口稀少的小型海島,開展海島海水淡化分類示范,鼓勵將海水淡化水作為這些海島新增供水的第一水源,促進(jìn)海水淡化在泛珠三角海島地區(qū)的應(yīng)用和規(guī)模發(fā)展。

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中國海洋發(fā)展研究會資助項目(CAMAQN201414);中央級公益性研究院所基本科研業(yè)務(wù)費專項資金(K-JBYWF-2013-T5)

陳愛慧(1984—),女,江蘇泗洪人,助理工程師,碩士,從事海水利用發(fā)展戰(zhàn)略研究。E-mail: chenaihui757@sina.com

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1003-9511(2015)06-0061-04

2015-07-30 編輯：方宇彤)