劉淑靜，張拂坤，王 靜，邢淑穎，陳愛慧，李 磊

(自然資源部天津海水淡化與綜合利用研究所，天津 300192)

推動京津冀協(xié)同發(fā)展是國家重大戰(zhàn)略，隨著人口、產(chǎn)業(yè)的集聚和京津冀一體化進程的加快，水資源短缺問題日益加劇，現(xiàn)已成為制約京津冀經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展的瓶頸。海水淡化是水資源開源增量技術(shù)，是從根本上解決水短缺問題的有效途徑[1-2]。為保障京津冀協(xié)同發(fā)展國家戰(zhàn)略的深入實施，有必要深挖海水淡化補給京津冀水資源供給的潛力。然而，現(xiàn)階段的海水淡化技術(shù)在國內(nèi)大規(guī)模應(yīng)用還存在一定阻礙，亟須開展海水淡化在補給京津冀水資源安全供給中的戰(zhàn)略分析和對策研究。

1 京津冀地區(qū)水資源短缺現(xiàn)狀分析

水是基礎(chǔ)性自然資源和戰(zhàn)略性經(jīng)濟資源，人口密集、經(jīng)濟發(fā)達的京津冀地區(qū)是我國缺水最嚴重的地區(qū)之一。其中，京津冀地區(qū)的水資源總量為217.2億m3[3]，占全國總量的0.8%；人均淡水資源量為161 m3，為全國平均水平的7.7%，遠低于國際公認的年人均水資源警戒線1 700 m3[4]，屬極度缺水地區(qū)之一。資源性缺水和水質(zhì)性缺水并存，水生態(tài)環(huán)境長期處于嚴重超載狀態(tài)，水資源短缺嚴重。表1為京津冀地區(qū)水資源量及供水情況[5-7]。

表1 京津冀三地水資源量及供水情況

目前，解決京津冀水資源短缺問題主要靠節(jié)水、利用本地水和遠距離調(diào)水以及海水淡化水、可再生水等非常規(guī)水資源利用。隨著節(jié)水型社會建設(shè)的深入推進，京津冀地區(qū)工業(yè)用水效率在全國處于領(lǐng)先水平[8]，在緩解區(qū)域水短缺問題上發(fā)揮了重要作用。分析表1可知，由于本地水資源量有限，京津冀地區(qū)現(xiàn)主要依賴南水北調(diào)水、引黃水等客水和超采地下水來支撐經(jīng)濟社會發(fā)展。由于大量超采地下水，現(xiàn)華北地區(qū)地下水超采累計虧空1 800億m3左右，超采面積達到18萬km2，已導(dǎo)致部分區(qū)域出現(xiàn)地面沉降、海水入侵等一系列環(huán)境災(zāi)害問題?？梢?，調(diào)水并未從根本上解決京津冀協(xié)同發(fā)展面臨的水危機，水資源短缺和水環(huán)境惡化依然是制約京津冀地區(qū)經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展的瓶頸和“短板”，迫切需要開發(fā)新水源，彌補水缺口。

海水淡化是水資源開源增量技術(shù)，既可用于飲用又可用于工業(yè)、生態(tài)等用水。與長距離調(diào)水相比，海水淡化具有占地少、投資小、技術(shù)靈活、不受氣候影響等優(yōu)勢，是解決沿海水資源短缺的有效途徑。再生水是指將生活污水、工業(yè)廢水等經(jīng)適當再生工藝處理后使水質(zhì)達到一定標準[9]，并在與標準相適應(yīng)的范圍內(nèi)重復(fù)使用的水，成本低，主要用于農(nóng)業(yè)灌溉、景觀水體、城市綠化和工業(yè)用水等，一般不做飲用水。為從根本上破解京津冀面臨的水危機問題，有必要在繼續(xù)加大節(jié)水力度、適度跨流域調(diào)水及加快發(fā)展再生水的同時大規(guī)模發(fā)展海水淡化，一方面可以解決沿海一線用水問題，另一方面也可向北京、雄安新區(qū)等供水，保障區(qū)域水資源安全供給和可持續(xù)利用。

2 京津冀海水淡化發(fā)展現(xiàn)狀

國際上海水淡化技術(shù)成熟、應(yīng)用廣泛。海水淡化水作為主要增量水源應(yīng)用范圍遍及160多個國家和地區(qū)，有3億多人因此受益。截至2018年6月，全球淡化(海水及咸水)工程規(guī)模為9 820萬t/d[10]，約60%淡化水作為市政供水。經(jīng)過多年發(fā)展，我國海水淡化已經(jīng)攻克反滲透和低溫多效主流海水淡化技術(shù)，是世界上少數(shù)幾個同時掌握熱、膜兩種主流海水淡化技術(shù)的國家之一。截至2018年底，全國已建成海水淡化工程規(guī)模120.17萬t/d[11]。

京津冀地區(qū)是我國海水淡化發(fā)展應(yīng)用先進地區(qū)之一，海水淡化水作為補充水源，已在天津、河北兩地發(fā)揮了重要作用。截至2018年底，京津冀地區(qū)現(xiàn)有海水淡化裝機規(guī)模已達到49.07萬t/d[11]，占全國總規(guī)模的40.83%，并以大型海水淡化工程為主。工程規(guī)模及全國占比如表2所示。其中，天津海水淡化裝機規(guī)模31.72萬t/d、河北海水淡化裝機規(guī)模17.35萬t/d。天津北疆電廠20萬t/d低溫多效海水淡化工程和天津大港新泉10萬t/d反滲透海水淡化工程分別是全國最大的低溫多效和反滲透海水淡化工程。

表2 京津冀海水淡化工程規(guī)模

3 海水淡化補給京津冀水資源供給的SWOT矩陣分析

3.1 基于SWOT矩陣的戰(zhàn)略分析

3.1.1優(yōu)勢(S-Strengths)

a.發(fā)展海水淡化需求迫切。作為全國經(jīng)濟最具活力、開放程度最高、創(chuàng)新能力最強、吸納人口最多的區(qū)域之一，京津冀地區(qū)水資源匱乏，水資源情況與生產(chǎn)力布局不相適應(yīng)的矛盾十分突出。該區(qū)域以全國2.3%的國土面積，承載了全國8%的人口和10%的GDP，但水資源量的占比不足1%[12]。隨著人口、產(chǎn)業(yè)的集聚和京津冀一體化進程的加快，水資源短缺問題日益加劇，發(fā)展海水淡化需求迫切。

b.區(qū)位條件優(yōu)良。京津冀地區(qū)位于華北平原北部，東鄰渤海灣，海陸兼?zhèn)?，擁?00多公里海岸線[13]，海水利用條件便利。而且，長蘆鹽場、南堡鹽場分布在天津、河北兩地，具有綜合利用海水淡化排放濃海水的地理區(qū)位條件。

c.技術(shù)創(chuàng)新能力強。京津冀地區(qū)是我國最早開展海水淡化技術(shù)研發(fā)及應(yīng)用的地區(qū)，是我國海水淡化科技創(chuàng)新資源最富集的區(qū)域之一，擁有一批從事海水淡化及綜合利用研究、應(yīng)用與裝備制造的科研院所、高校和企業(yè)，整體研發(fā)實力全國領(lǐng)先，掌握熱、膜兩種海水淡化技術(shù)。

d.地方政府支持。天津、河北兩地積極推進海水淡化水在當?shù)氐膽?yīng)用。如：為鼓勵企業(yè)供水，天津市采用了“提高上網(wǎng)電價”的方式對天津國投北疆電廠20萬t/d海水淡化工程的產(chǎn)水成本進行補貼；河北省以“每年增加發(fā)電量100小時”的形式，對國華滄東發(fā)電有限公司5.75萬t/d海水淡化工程的產(chǎn)水成本予以補貼。

3.1.2劣勢(W-Weaknesses)

a.海水淡化水大規(guī)模進入市政供水管網(wǎng)存在困難。由于淡化水出口不暢、缺少接收用戶，已建海水淡化工程產(chǎn)能閑置嚴重[14]，如：天津北疆電廠20萬t/d低溫多效海水淡化工程是目前國內(nèi)最大規(guī)模工程，其實際產(chǎn)能僅為3萬～5萬t/d，不足設(shè)計產(chǎn)能的25%，大規(guī)模海水淡化水進入市政管網(wǎng)存在困難。

b.自主技術(shù)工程化應(yīng)用能力不足。區(qū)域內(nèi)大型海水淡化廠的裝備技術(shù)幾乎都是國外技術(shù)，自主技術(shù)應(yīng)用少，協(xié)同創(chuàng)新和集聚度不夠，自主技術(shù)裝備的創(chuàng)新能力和成果轉(zhuǎn)化水平有待提升，全產(chǎn)業(yè)鏈條尚未形成。

c.海水淡化排放的濃海水受納海區(qū)為半封閉海灣。區(qū)域內(nèi)海水淡化濃海水排海的主要受納海域為渤海灣海域。該海域?qū)儆诎敕忾]海灣，灣內(nèi)海水與外海海水交換周期長，擴散條件不佳。根據(jù)《渤海綜合治理攻堅戰(zhàn)行動計劃》和有關(guān)要求，在渤海，特別是渤海灣海域增設(shè)濃海水排放口將會受到較為嚴格的限制。

3.1.3機遇(O-Opportunities)

a.京津冀協(xié)同發(fā)展戰(zhàn)略深入實施需要安全的水資源供給。當前，京津冀協(xié)同發(fā)展正在向縱深推進，水資源供給的安全保障至關(guān)重要。從長遠看，京津冀水資源現(xiàn)有存量已不能解決現(xiàn)有問題，地下水壓采、限采日益嚴格，只能通過尋找增量，即應(yīng)用海水淡化水來解決。

b.華北地區(qū)地下水超采綜合治理迫切需要多渠道增加水源補給。2019年1月，水利部、財政部、國家發(fā)展改革委、農(nóng)業(yè)農(nóng)村部聯(lián)合印發(fā)了《華北地區(qū)地下水超采綜合治理行動方案》，明確提出要加大當?shù)厮头浅Ｒ?guī)水利用，在有條件的沿海城鎮(zhèn)，將淡化海水作為市政新增供水及應(yīng)急備用水源。

c.自主海水淡化技術(shù)經(jīng)濟可行。經(jīng)過多年發(fā)展，我國已攻克低溫多效和反滲透海水淡化技術(shù)，物耗能耗等技術(shù)指標與國際接軌，技術(shù)成熟度較好，工程建設(shè)投資和造水成本與國際水平基本持平，具備了規(guī)模化發(fā)展的條件。

d.海水淡化產(chǎn)生的濃海水直接排海是國際通用做法[15]。一般采取混合排放、擴散排放以及科學(xué)選址等措施降低影響[16-18]，通過多年監(jiān)測，尚未發(fā)現(xiàn)濃海水排海對海洋生態(tài)環(huán)境有不利影響。

3.1.4威脅(T-Threats)

a.社會公眾對海水淡化的認知存在誤區(qū)。對海水淡化水是否適合飲用、濃海水排放是否會影響海洋環(huán)境等仍存在疑慮。

b.現(xiàn)有規(guī)劃政策的約束性不強。雖然國家及天津、河北出臺了一些規(guī)劃意見政策，但由于非強制性要求，一些規(guī)劃政策仍難以真正落地實施。

c.海水淡化成本仍然偏高。目前，我國海水淡化水的噸水成本約4.5～8元/t，與沿海自來水 2～5元/t的水價相比，全成本核算的海水淡化成本仍然偏高。

d.關(guān)鍵核心部件依賴進口。反滲透膜、能量回收裝置、高壓泵等關(guān)鍵核心部件材料仍需要進口，自主關(guān)鍵技術(shù)、核心部件亟須熟化與驗證。

3.2 基于SWOT分析的戰(zhàn)略選擇

根據(jù)對海水淡化補給京津冀水資源供給的現(xiàn)狀條件分析，梳理海水淡化在補給京津冀水資源供給中的優(yōu)劣勢和機遇挑戰(zhàn)，建立SWOT分析矩陣，開展戰(zhàn)略選擇研究(表3)。

表3 海水淡化補給京津冀水資源供給SWOT矩陣分析和戰(zhàn)略選擇

當前，京津冀協(xié)同發(fā)展正在向縱深發(fā)展，水資源供給的安全保障至關(guān)重要。根據(jù)SWOT矩陣分析結(jié)果，海水淡化補給京津冀水資源供給的戰(zhàn)略選擇應(yīng)以SO戰(zhàn)略為主，即在京津冀地區(qū)大規(guī)模發(fā)展海水淡化，充分釋放現(xiàn)有產(chǎn)能，應(yīng)用海水淡化水置換出大量生活工業(yè)用水，提高區(qū)域內(nèi)海水淡化水配置比例，全面補給京津冀水資源供給。同時，集聚產(chǎn)業(yè)發(fā)展，以科技創(chuàng)新引領(lǐng)發(fā)展自主海水淡化裝備制造業(yè)，突破關(guān)鍵核心技術(shù)裝備，構(gòu)建完整產(chǎn)業(yè)鏈條，形成新的海洋經(jīng)濟增長點。

4 海水淡化在補給京津冀水資源供給中的對策建議

綜合分析可知，海水淡化在補給京津冀水資源供給中所面臨的形勢是機遇與挑戰(zhàn)并存，但機遇大于挑戰(zhàn)。為進一步提高區(qū)域水資源承載力、促進海水淡化規(guī)模化應(yīng)用、保障水資源安全供給，結(jié)合SWOT矩陣分析結(jié)果，研究提出海水淡化在補給京津冀水資源供給中的對策建議。

4.1 加大海水淡化科普宣傳教育

通過電視、網(wǎng)絡(luò)、報紙等多種媒體宣傳報道、舉辦科普展覽和組織參觀示范工程等多種方式，加大海水淡化宣傳力度，引導(dǎo)民眾科學(xué)對待海水淡化，推廣海水淡化水使用安全性、穩(wěn)定性的應(yīng)用理念，走出“海水淡化水不宜長期飲用”等認識誤區(qū)。

4.2 加強京津冀水資源的統(tǒng)一調(diào)配和管理

合理配置區(qū)域內(nèi)地表水與地下水、本地水與外調(diào)水、再生水與海水淡化水等非常規(guī)水源供水，將海水淡化水作為京津冀地區(qū)的主要增量水源，提高其在區(qū)域水資源供給中的配置比例，構(gòu)建多水源供水保障體系。

4.3 充分釋放京津冀已有海水淡化產(chǎn)能

進一步加大體制機制政策創(chuàng)新，通過工業(yè)“點對點”供水、政府建設(shè)公共輸水管線、沿海新增高耗水企業(yè)必須使用海水淡化水等措施，充分釋放已有海水淡化產(chǎn)能，海水淡化水主要供給京津冀沿海一線的工業(yè)、市政用水，彌補地下水超采水資源缺口。

4.4 建立海水淡化京津冀區(qū)域供水工程

依托天津濱海新區(qū)、滄州渤海新區(qū)和唐山曹妃甸等沿海一線工業(yè)園區(qū)，建設(shè)自主大型海水淡化項目，開展自主首臺(套)海水淡化裝備的應(yīng)用和為園區(qū)供水的技術(shù)、政策、模式示范，為解決區(qū)域水資源短缺提供樣板。

4.5 突破大型海水淡化裝備制造瓶頸

整合優(yōu)勢資源，依托京津冀海水淡化科技力量，開展協(xié)同聯(lián)合攻關(guān)，重點開展“高效、節(jié)能、低成本、高可靠、生態(tài)化”的海水淡化關(guān)鍵技術(shù)和裝備研究以及濃海水綜合利用，突破大型海水淡化裝備制造技術(shù)瓶頸，形成定型產(chǎn)品。

4.6 構(gòu)建自主海水淡化產(chǎn)業(yè)鏈條

海水淡化產(chǎn)業(yè)鏈條長，涉及材料、設(shè)備、零部件制造、藥劑生產(chǎn)等多領(lǐng)域，市場規(guī)模巨大。依托京津冀已有技術(shù)產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢，構(gòu)建集研發(fā)設(shè)計、整機制造、裝備集成、設(shè)備加工、關(guān)鍵材料部件與藥劑生產(chǎn)、工程總包于一體的海水淡化產(chǎn)業(yè)鏈，培育具有國際競爭力的領(lǐng)軍企業(yè)，提高區(qū)域競爭力。