大型核电海水淡化商业化可行性分析研究

杨冰

【摘 要】本文介绍了海水淡化工艺，并针对大型核电海水淡化项目，进行对比选择。从技术、经济以及环境方面对大型核电海水淡化项目的商业化可行性进行了论证，得出大型核电海水淡化项目商业化可行性的结论。

【关键词】核电；海水淡化；反渗透；可行性

0 概述

我国是一个缺水型国家，且水资源分布不均。沿海地区经济发达，人口集中，但经常面临着水资源短缺的问题，尤其是北方沿海地区，淡水资源匮乏，人均占有水资源较少，在干旱缺水时节，经常面临着用水难、吃水难等问题。

海水淡化是解决沿海地区淡水资源缺乏的重要手段，具有供水安全性与可靠性等特点，可以很好地解决了当地居民靠天喝水的问题。同时，再结合清洁、安全、可靠的核电作为海水淡化的能源供给，提高资源的整体利用效率，符合我国经济转型的强烈要求。

1 海水淡化工艺介绍

目前应用比较广泛的海水淡化技术主要包括：多级闪蒸、多效蒸馏、压汽蒸馏和反渗透四种。

1.1 多级闪蒸

多级闪蒸在目前全球海水淡化产量中，占有着很大的比例，其技术在海水淡化工业中较为成熟，运行安全性高，适合于大型和超大型的海水淡化厂，总是与火力发电站联合使用。

1.2 多效蒸馏

多效蒸馏对海水水质变化的适应性强，出水品质高，传热系数高，动力消耗低，热利用效率高；但其设备投资以及制水成本相对较高，单体设备规模较小，而且主要与火力发电站联合使用。

1.3 压汽蒸馏

压汽蒸馏设备结构紧凑，过程效率高，设备可靠；但规模一般不大，多为日产千吨级。

1.4 反渗透

反渗透是以压力差为推动力的淡化过程，是目前发展最快、使用最多的海水淡化技术。与传统的热法相比，反渗透法具有以下突出的优点：（1）反渗透海水淡化过程不发生相变，所以，它是最节能的海水淡化方法；（2）设备简单，模块化程度高、效率高；（3）占地面积小；（4）操作方便，容易控制；（5）设备投资低，建设周期短。

2 工艺选择

结合核电清洁、高效、安全、稳定的特点，及四种不同的海水淡化方案主要应用环境与产能情况，综合比较分析，目前，反渗透工艺更加符合大型核电海水淡化的工艺要求。

3 可行性分析

鉴于核电与海水淡化工艺的特点，初步选择反渗透作为首选工艺，现进一步分析核电反渗透海水淡化方案商业化应用的可行性。

商业可行的前提是技术工艺可行，所以首先对技术可行性进行分析论证。

3.1 技术可行性

反渗透海水淡化的主要工艺包括取水、预处理、反渗透过滤、能量回收和后处理等过程。现按照不同阶段工艺流程进行大型核电海水淡化技术可行性分析。

3.1.1 取水可行性

海水淡化的取水方式大致可分为海滩井取水、深海取水、浅海取水三类。

海滩井取水是在海岸线旁边建设取水井，从井里去除经海床过滤的海水，作为海水淡化厂的源水。但海滩井取水方式需要海岸结构的渗水性、海岸沉积物厚度以及海水对岸边海底的冲刷能力符合一定的标准，且海滩井建设占地面积较大，影响了其单井的取水能力。

深海取水是通过修建管道，将外海的深层海水引到岸边，再通过修建在岸边的取水泵房为海水淡化工程供应海水。这种取水方式通常需要距离海岸线较近处就有比较陡峭的海床，如果距离海岸较远取水，会造成巨大的投资，同时，由于工程投资巨大等因素，一般不适合较大规模的取水工程。

浅海取水是最常见的海水淡化取水方式，虽然水质较差，但由于投资少，适应范围较广、应用经验丰富等优势被广泛采用。

对于大型核电海水淡化工程来说，海滩井取水与深海取水均有一定限制，所以采用浅海取水方式最为合适，同时，由于海水淡化与核电结合，可以充分利用核电的取水设施，不仅在技术上可行，而且可以降低大量取水工程的投资费用，实现资源优化配置。

3.1.2 其他工艺可行性

由于预处理、反渗透过滤、能量回收和后处理工艺均在海水淡化厂房内完成，与一般海水淡化厂大致相同，且核电厂也拥有相应的海水淡化工程业绩，所以技术可行，且可以应用于商业化工程项目中。

3.2 经济可行性

商业化可行的关键是在成熟技术的基础上具有广阔的市场前景与盈利能力，以下主要对大型核电海水淡化的市场与经济性进行分析，并论证其可行性。

3.2.1 市场分析

1）全球市场

目前，全球有海水淡化厂1.3 万多座，海水淡化日产量约3500 万吨左右，其中80%用于饮用水，解决全球1 亿多人的供水问题。主要市场集中在中东、美国等地区。

全球海水淡化装置容量年增长速度为10%-20%，世界海水淡化工程合同金额十年内预计将达800亿美元。

2）我国市场

截至目前，我国已建成海水淡化装置100多套。最近几年，我国海水淡化增长的速度在20%以上，快于全球的平均速度。

3）规划与政策

“十一五”期间，我国在《海水利用专项规划》中详细的部署了海水淡化的未来发展，提出发展海水淡化产业的相关政策和保障措施。

2011年3月，《我国国民经济和社会发展“十二五”规划纲要》中提到：“大力推进再生水、矿井水、海水淡化和苦咸水利用。” 在此总体纲领的指引下，国家各部门陆续发布了多个文件，对海水淡化在“十二五”期间的具体目标作了详细规划。

4）核电规划与政策

随着在“十三五”的到来，我国核电建设在政策力推下将进入发展高峰，国务院印发的《能源发展战略行动计划》中明确提出2020年的核电发展目标，同时，在“一带一路”战略背景下，我国不仅会大力推动内陆核电打发展，还要让核电机组“走出去”，发展核电产业已经成为国家级战略。

在不断扩大的海水淡化市场与核电的利好政策的支持下，以核电+的模式，综合配置资源，不仅符合市场的需求，也是对国家政策的准确把握，所以，大型核电海水淡化的发展不仅可行，更应大力发展。

3.2.2 经济分析

1）投资成本

我国海水淡化技术经过 40 多年的研究已经趋于成熟，但核心部件的技术仍与国外有很大差距，仍需依赖进口。这也导致了我国海水淡化装置的总体投资成本仍然较高。

通过资料分析，海水淡化的主要成本为能源成本（即电费），以及设备成本，对于大型核电海水淡化来说，对电能的综合利用可以大幅度降低海水淡化能源成本，提高盈利能力。

2）售水价格

海水淡化水价包括资源水价、工程成本、环境水价、水费、利润等五部分。其中，由于国家尚未对海水利用征收水资源费用，因此海水资源水价可按0元计算；根据国家相关规定，自2008年1月1日起，免征海水淡化企业所得税。因此，海水淡化售水价格只包括工程成本、环境水价、利润三部分

通过对比分析可知，海水淡化水每吨售价约在4.2元～6.5元之间。

3）盈利能力

综合比较售水价格与主要城市阶梯水价及工业用水价格，分析了解到，海水淡化价格与主要城市居民饮用水第一阶梯水价具有部分交集，与第二阶梯水价接近，在大型核电海水淡化工程在能源成本降低的优势条件之下，具有潜在盈利能力；由于工业用水价格比居民用水价格高，所以，大型核电海水淡化应用于工业用水具有盈利能力。

4 结论

通过以上技术、经济与环境方面的分析，综合论证了大型核电海水淡化的商业化可行性，不仅可以共用核电厂的取水设施，向海水淡化厂提供高品质的源水，还可以充分发挥电能综合利用的优势，降低造水成本，提高盈利能力，更是促发展、惠民生的高品质项目。

随着我国核电厂的广泛建设，以及对海水淡化市场需求的逐渐提高，大型核电海水淡化将会受到高度的重视并具有广阔的市场。

[责任编辑：王伟平]