我国海水淡化产业区域发展特点及建议

陈爱慧,刘淑静,邹川玲,史玉莲

(国家海洋局天津海水淡化与综合利用研究所,天津 300192)



我国海水淡化产业区域发展特点及建议

陈爱慧,刘淑静,邹川玲,史玉莲

(国家海洋局天津海水淡化与综合利用研究所,天津 300192)

基于我国海水淡化产业发展现状,分析环渤海、长三角和泛珠三角沿海地区海水淡化产业发展的特点和存在问题;针对各区域规模化发展的态势,综合考虑区域布局、产业发展等因素,从淡化水进市政管网、品牌建设、海岛分类示范等方面对我国海水淡化产业区域发展提出了发展建议。

海水淡化产业;非常规水源;区域发展

我国是一个淡水资源严重短缺的国家,人均水资源量为2 200 m3,仅占世界人均水平的1/4,而且时空分布极不均衡。沿海地区是我国经济最发达、人口最密集的地区,同时也是淡水资源最匮乏的地区。人口增长、水源污染、工农业发展及生态环境用水等使我国沿海地区缺水现象日益严重,水资源短缺已成为制约沿海地区经济社会可持续发展的瓶颈。为了缓解水资源短缺压力,沿海各地纷纷提升海水淡化规模,加快海水淡化技术、装备、材料等产业化步伐,培育新的经济增长点。但是,沿海各地海水淡化产业的发展基础及资源禀赋存在较大差距,其产业的定位和发展对于促进我国整体海水淡化产业发展至关重要。笔者通过全面分析我国环渤海、长三角及泛珠三角沿海地区海水淡化产业发展的特点及存在的问题,提出发展建议,对于促进区域海水淡化产业发展具有重要意义。

1 我国海水淡化产业发展现状

我国海水淡化技术研究起步于20世纪60年代,经过半个世纪的发展,我国海水淡化技术取得较快发展,反渗透和低温多效海水淡化技术接近国际先进水平。先后建成了日产百吨级、千吨级和万吨级海水淡化示范工程,开发了一批具有自主知识产权的工程技术,使我国一跃成为世界上掌握海水淡化核心技术的少数国家之一。

“十五”以来,我国海水淡化装机容量以每年25%～30%的速度增长,截至2013年底,全国已建成海水淡化工程及装置100多个,总装机规模已从10年前不足3万t/d提升到90万t/d以上(图1)[1]。此外,浙江、河北、福建等地多个10万吨级工程立项建设,将我国拟建、在建海水淡化工程规模提高到200万t/d,市场发展前景广阔。

图1 我国海水淡化工程规模变化

2 我国海水淡化产业区域发展特点分析

截至2013年底,我国海水淡化工程在9个沿海省市有分布,并总体呈现“北多南少”、“北热南膜”的现象[2]。能源应用主要以传统化石能源为主并逐渐向核能、太阳能、风能、海洋能等清洁能源拓展,研发并建成了一批新能源海水淡化装置。

目前,环渤海、长三角及泛珠三角沿海地区由于在技术研发、装备制造、自然条件等方面的差异较大,各区域海水淡化产业发展也呈现不同特点。

2.1 环渤海沿海地区海水淡化产业发展特点分析

2.1.1 我国工业用海水淡化主要应用地区

环渤海沿海地区包含了天津、山东、辽宁和河北等我国北方重要省市,是我国最大的工业集聚区,也是我国最早开始大规模发展海水淡化并将其应用于工业的地区。该地区依托沿海电力、石化、化工、钢铁等行业发展了一批海水淡化工程,如天津北疆电厂20万t/d海水淡化工程、河北国华沧东5.75万t/d海水淡化工程、曹妃甸阿科凌5万t/d海水淡化工程、红沿河核电站1.1万t/d海水淡化工程等[3]。截至2013年底,环渤海沿海地区海水淡化总装机规模达73.8万t/d,占全国比重的81.9%,其中,用于工业的海水淡化工程28个,装机规模53.9万t/d,占全国总规模的59.8%,占全国工业用海水淡化水的84.6%。

2.1.2 着力发展浓海水综合利用,延伸海水淡化产业链

环渤海沿岸地区是我国重要的产盐地区,拥有包括营口、普兰店在内的东北盐区,河北、天津在内的长芦盐区,以及山东盐区,盐田资源丰富,为海水淡化下游产业发展提供了独特的资源优势。目前,天津北疆电厂形成了“发电-海水淡化-制盐及盐化工”为主的循环经济发展模式,依托电厂投产20万t/d低温多效海水淡化工程和2×10万t/h的海水循环冷却工程,一方面将海水淡化水向市政管网供水,另外也将淡化后的浓海水送到盐场制盐[4]。大连海业石化有限公司正在建设利用核电、海水淡化等产业排放的温浓海水生产溴素、氢溴酸及溴系列产品,发展钾肥及工厂化制盐产业,建立上下游产业链[5]。此外,河北、青岛等地也规划发展“发电-海水淡化-浓海水制盐-盐化工制碱-废物资源化利用”[6]一体化循环经济发展模式等。

2.1.3 热法技术主要应用及研发活跃地区

环渤海地区是我国热法技术应用的主要地区。截至2013年底,我国已建成的12个热法海水淡化工程中,有11个位于环渤海地区,总装机规模达32.7万t/d,占全国总规模的36.3%。其中,我国首套自主设计建造的1.25万t/d、2.5万t/d低温多效海水淡化装置先后在河北国华沧电黄骅电厂建成投产[7]。

在技术研发方面,环渤海地区拥有包括国家海洋局天津海水淡化与综合利用研究所、天津大学、大连理工大学、众和海水淡化公司、河北国华沧东发电有限责任公司、哈锅水务科技分公司、华北电力设计院工程有限公司等众多从事海水淡化研究、应用与装备制造的科研院所、高校和企业，能力涉及海水淡化技术研发、装置设计、制造及工程设计、建设、总包等多个环节。

2.2 长三角地区海水淡化产业发展特点分析

2.2.1 海水淡化技术主要应用于海岛地区

长江三角洲经济区包括江苏、上海和浙江两省一市,是我国海水淡化应用规模第二大区域。截至2013年底,长三角地区共建成海水淡化工程31个,总装机规模为12.06万t/d,占全国总量的13.4%。

该地区海岛众多,作为长三角地区海水淡化技术研发及应用最早的浙江省,早在1997年,就建成了我国首个民用海水淡化工程。截至2013年底,该地区用于海岛居民用水的海水淡化工程有27个,装机规模为6.39万t/d,占我国海岛海水淡化总装机的82.7%。此外,在当地政府的推动下,如浙江嵊泗、衢山岛等海岛,海水淡化水已作为当地居民重要水源纳入市政管网供生活使用。

2.2.2 风能海水淡化崭露头角

随着我国能源结构的调整,长三角沿海地区也依托风能资源优势,积极开展风能与海水淡化技术研发。2011年,江苏省宏观经济研究院、江苏风盛海水淡化科技有限公司以及南京大学“江苏省非并网风电与高载能工程实验室”在大丰市建成日产100 t淡水的风电海水淡化示范工程。2014年3月,大丰市1万t非并网风电淡化海水示范项目首台生产线5 000 t/d正式调试出水,实现了新能源利用与海水淡化有机结合,解决了影响我国海水淡化的成本、资金、环保难题[8-9]。

为进一步推进江苏省海水淡化产业发展,2014年4月江苏省海洋与渔业局编制了江苏省海洋经济创新发展区域示范总体实施方案,提出到2017年,完成日产万吨级非并网风能海水淡化示范工程;建成1万t/d可再生能源微网反渗透海水淡化示范工程等。

2.2.3 技术应用全部为反渗透

在技术应用上,长三角地区海水淡化技术全部采用反渗透法。其中,2011年,我国自主设计建造的六横一期2万t/d反渗透海水淡化系统建成投产。2014年4月,六横二期首台1.25万t/d反渗透海水淡化系统建成投产,该工程是目前我国反渗透海水淡化单机最大工程,也是我国自主设计制造的单机最大的反渗透海水淡化系统[8]。

在膜法技术研发方面,长三角地区拥有杭州水处理技术研究开发中心、浙江大学、江苏大学、南方泵业等众多从事膜法海水淡化研究、应用与装备制造的科研院所、高校和企业,掌握了具有自主知识产权、达到国际先进水平的万吨级反渗透海水淡化装置成套制造技术;研发生产出海水淡化高压泵,并在舟山六横万吨级反渗透海水淡化示范工程中成功应用[10]。

2.3 泛珠三角沿海地区海水淡化产业发展特点分析

2.3.1 海水淡化作为战略性储备水源

泛珠三角沿海地区包括广东、福建、广西和海南4个省区。该地区的主要水系在珠三角地区,年降雨量多在3 000 mm以上[11],相对于环渤海和长三角地区而言,除海岛地区外,该地区水资源量充沛,当前水资源供需矛盾不突出,海水淡化应用较少。截至2013年底,该地区已建成海水淡化产水规模为4.26万t/d,仅占全国总量的4.7%。但随着海峡西岸、北部湾经济区建设及“一带一路”等国家战略的实施,该地区沿海产业结构调整,水资源需求量将不断增加。为此,泛珠三角沿海地区将海水淡化作为战略性储备水源,广东、福建等地纷纷加大海水淡化应用规模,宝钢广东湛江钢铁基地2×1.5万t/d热法海水淡化工程,福建古雷港10万t/d海水淡化工程等一批拟在建工程,将进一步推进泛珠三角沿海地区海水淡化产业发展。

2.3.2 积极开展太阳能、海洋能等可再生能源海水淡化技术研发与应用

泛珠三角沿海地区海岛众多,很多海岛缺水、缺电严重制约了海岛经济的发展。对于海岛而言,风、光和海洋能等可再生资源极为丰富,为此,该地区立足自身能源优势,大力发展太阳能、风能、潮汐能、波浪能等可再生能源海水淡化,不仅解决了海岛用水难的问题，同时也解决了用电难的问题。2009年,中科院广州能源研究所在担杆岛研建了一套海岛可再生独立能源系统[12],利用海岛的风能、波浪能、太阳能发电,除为岛上居民用户提供稳定的电力外,多余的电力用于海水淡化。2010年,该地区分别在广东汕头澳县南彭岛和福建漳州东山岛铜陵镇对面屿建成2台与风能和太阳能结合的海水淡化装置;2013年,国内首个太阳能光热海水淡化商业示范项目在海南省乐东黎族自治县正式投产。

3 存在的问题

3.1 环渤海地区市政用海水淡化工程利用率较低

海水淡化是战略性新兴产业,发展海水淡化产业是一个系统工程，特别是在海水淡化水利用方面需要建立起较为完善的体制机制。为缓解区域居民用水压力,环渤海地区建成了一批市政用海水淡化工程,包括北疆电厂20万t/d海水淡化工程、青岛百发10万t/d海水淡化工程、山东威海荣成石岛5 000 t/d海水淡化工程等。但目前由于海水淡化成本高、海水淡化水未纳入地区水资源配置、相关配套管网建设不完善以及民众接受度低等因素导致工程产水进入市政管网困难较大,实际产水量较低。据报道[13],2011年北疆电厂海水淡化工程一期建成产水规模为10万t/d,而实际产水量仅为1.8万t/d,其中1万t供电厂自用,8 000 t并入汉沽市政管网。截至2014年底,该工程外供水量也仅为4万t/d。

3.2 长三角地区膜法海水淡化产业优势面临挑战

目前,长三角地区膜法海水淡化技术、装备制造及工程建造能力居于全国领先地位。但是,随着国家一系列利好政策的推进,长三角地区膜法海水淡化产业优势面临挑战。一方面国外知名制造商如日本东丽、GE、海德能等抢占我国海水淡化市场;另一方面沿海其他地区如天津、青岛、河北等地也纷纷规划建设海水淡化产业基地,加大膜法技术研发及装备制造能力建设。同时,国内一些企业如贵阳时代沃顿科技有限公司、天津膜天膜科技股份有限公司等膜产品的市场占有率及工程建造能力也不断提升。

3.3 泛珠三角沿海地区海岛海水淡化示范不足

泛珠三角沿海地区海岸线长,且海岛众多,有常住人口的海岛近200个,一些海岛如西沙、南沙等群岛更是军事要冲,具有重要的战略地位。但由于淡水资源匮乏,海岛的军民生活、生产受到限制,严重制约了海岛经济社会发展。泛珠三角沿海地区是我国最早开始利用海水淡化技术的地区,1981年西沙永兴岛就建成我国第一套200 t/d电渗析海水淡化装置,但目前建于海岛地区工程仅13个,总产水规模不足1 000 t/d。

4 发展建议

a. 环渤海沿海地区要加快推进海水淡化水进入市政管网。环渤海地区是我国缺水最严重的地区,同时也是我国海水淡化技术主要应用及国家首个海水淡化供水试点地区,因此要联合各方力量加快推进海水淡化水进入市政管网的政策示范及海水淡化水利用机制探索。在现有海水淡化扶持政策的基础上,尽快出台海水淡化水进入市政管网的实施细则及相关海水淡化水生产、运营、使用及基础设施建设的财税补贴政策;加强对淡化水的统一配置应用,尽快建立淡化水的统购统销管理模式,先行先试,摸索相关海水淡化水进入管网的技术、标准及运营模式等,为今后其他地区海水淡化水供应提供支持。

b. 长三角地区要发挥技术优势,打造我国膜法海水淡化品牌。长三角地区膜法海水淡化技术、装备及工程建设能力处于全国领先水平,因此要充分发挥技术优势,注重创新,围绕膜法海水淡化技术装备产业链,引导相关企业积极发展,加大反渗透海水淡化膜元件及膜压力容器、反渗透用系列海水高压泵、能量回收装置等的攻关力度,加快膜法装备产业基地建设。同时,还要依托上海自贸区及“一带一路”区位优势,积极开拓海外海水淡化市场,加大膜法海水淡化技术、产品出口,打造我国膜法海水淡化品牌。

c. 泛珠三角沿海地区要开展海岛海水淡化分类示范。确立海水淡化水作为泛珠三角海岛及沿海地区重要战略性基础资源的战略定位。因地制宜,选取有条件且缺少生活生产用水关系国家海洋权益的战略性海岛、工业基础较好的工业海岛及人口稀少的小型海岛,开展海岛海水淡化分类示范,鼓励将海水淡化水作为这些海岛新增供水的第一水源,促进海水淡化在泛珠三角海岛地区的应用和规模发展。

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[13] 毛振华,牛琪.中国部分海水淡化工程产能闲置需统筹规划[EB/OL].[2015-04-23].http://news.xinhuanet.com/fortune/2011-10/30/c_111133827_2.htm.

中国海洋发展研究会资助项目(CAMAQN201414);中央级公益性研究院所基本科研业务费专项资金(K-JBYWF-2013-T5)

陈爱慧(1984—),女,江苏泗洪人,助理工程师,硕士,从事海水利用发展战略研究。E-mail: chenaihui757@sina.com

10.3880/j.issn.1003-9511.2015.06.014

P747

A

1003-9511(2015)06-0061-04

2015-07-30 编辑：方宇彤)