我国海水利用产业发展形势与存在问题分析

姜祖岩

（自然资源部海洋发展战略研究所，北京 100161）

引 言

我国是淡水资源贫乏国家，人均水资源量仅为2 068.31立方米[1]。全国水资源分布不均衡，与人口、土地和经济布局不相匹配。全国660多个城市中，有400多个城市缺水，其中108个为严重缺水城市[2]。根据水利部《2017年中国水资源公报》、国家统计局《中国统计年鉴》（2018）中数据，2017年，我国沿海11省、区、市创造了全国56.34%的国内生产总值（GDP），但水资源总量仅占全国的26.08%；总供（用）水量2 381.3亿立方米，为全国的39.4%。北方沿海地区（包括天津、河北、辽宁和山东4省、市）人均综合用水量约234.39立方米，属资源性缺水。

此外，我国面积大于500平方米的岛屿有6 500多个，大多因缺乏淡水水源而无法居住和开发，有常驻居民的400多个岛屿也普遍存在缺水问题。海岛具有重要的经济和军事战略地位，关系到国家权益和国家安全，而能否解决水资源供应，决定了海岛能否维持人类生活，这是海岛开发必须解决的首要问题[2]。

地球上的水资源总量，淡水仅占2.5%，海水占97.5%[2]。在此情形下，向海要水，大力推动海水利用产业的发展，弥补淡水资源缺口，对于缓解沿海地区紧张的用水形势、促进咸水和微咸水淡化利用、保障水资源的可持续供给意义重大，也是我国发展循环经济、建设资源节约型和环境友好型社会、拓展蓝色经济空间的必然选择。

海水利用，是指海水资源在工业生产和居民生活中的开发与利用，包括海水淡化、海水直接利用与海水化学资源利用。其中，海水淡化是指脱除海水中的盐分，生产淡水的利用方式；海水直接利用是以海水为原水，直接替代淡水作为工业用水或生活用水等海水利用方式的统称；海水化学资源利用是指从海水中提取各种化学元素及其深加工利用方式的统称[3]。

部分国家对于海水利用的相关实践起步较早，在技术和发展模式方面都已形成较为成熟的经验，我国专家学者对此展开相关研究。邢淑颖等（2014）对以色列、西班牙、新加坡、沙特阿拉伯和科威特五个国家海水淡化水纳入市政供水的运营经验和定价机制进行研究，并提炼出对我国的借鉴与启示[4]。刘淑静等（2014）深入分析美国、澳大利亚、中东等国家和地区海水淡化技术选择决策，并从指标选取、评价方法选择等方面对我国海水淡化事业的发展提出相关建议[5]。有些学者比较关注海水淡化的地区发展。王静等（2013）分别对沿海地区、内陆地区、海岛地区海水利用产业的发展模式提出相应建议，针对性较强[6]。陈爱慧等（2015）对环渤海、长三角、泛珠三角沿海地区海水利用产业的发展特点和现存问题进行梳理，并针对我国海水利用产业的区域发展提出建议[7]。王佳鑫等（2018）系统评估了青岛市发展海水淡化的必要性和可行性[8]。刘勇波等（2018）对深圳市海水利用的发展提出建议[9]。李磊等（2014）对天津滨海新区海水淡化的发展潜力进行评估，并对其今后的发展模式提出建议[10]。此外，部分研究人员对海水利用管理立法工作建言献策。阮春菊（2018）指出，我国现有法律规定对于海水利用缺乏有效支撑，建议应理顺海水利用领域管理体制机制，强化海水利用管理法治保障[11]。刘家沂（2011）通过对美国海水淡化法律制度和我国香港地区立法经验的研究，从宏观与微观的角度对我国海水资源开发、利用、保护等方面提出立法建议[12]。周珂等（2018）认为在国际和国内层面我国都已具备海水利用管理的立法客观条件，建议从完善海水利用市场产业规划制度、激励制度等角度实现立法突破[13]。

1 海水利用产业发展现状与政策环境

当前，我国海水利用产业迎来重大发展机遇期。海水利用先后被列入一些国家重大政策和行动计划。《中华人民共和国国民经济和社会发展第十三个五年规划纲要》明确提出要“推动海水淡化规模化应用”。2016年，国家发展改革委和国家海洋局联合发布的《全国海水利用“十三五”规划》统筹部署了新阶段我国海水利用发展目标和重点任务。海水利用作为重要内容写入了科技创新、海洋经济、全民节水和工业绿色发展等多个部门规划，并列为“十三五”海洋经济创新发展区域示范重点支持的三大产业之一。2015年4月2日，国务院发布《水污染防治行动计划》（水十条），明确要求“推动海水利用。在沿海地区电力、化工、石化等行业，推行直接利用海水作为循环冷却等工业用水。在有条件的城市，加快推进淡化海水作为生活用水补充水源。”国家海洋局、国家发展改革委、财政部、科技部等部委为推动海水利用产业发展，先后出台了《海水利用专项规划》《海水淡化产业发展“十二五”规划》《海水淡化科技发展“十二五”专项规划》《全国海水利用“十三五”规划》等一系列政策性文件。

近年来，在国家的大力推动下，海水利用产业取得了长足发展。海水淡化规模不断增加，海水直接利用规模扩大，海水化学资源利用持续稳定[3]。

沿海各地不断推进产学研用结合，打造海水利用产业集聚创新平台。根据2017年7月发布的《全国海水利用报告》显示：2016年海水利用产业全年实现增加值15亿元，比上年增长6.8%。新发布标准15项，其中国家标准2项、行业标准12项、地方标准1项[3]。

在海水淡化方面，截至2016年底，全国已建成海水淡化工程131个，其中2016年全国新建成海水淡化工程10个。产水规模为118.806 5万吨/日，较2015年增加17.924万吨/日。最大海水淡化工程规模为20万吨/日。全国已建成万吨级以上海水淡化工程36个，千吨级以上、万吨级以下海水淡化工程38个，千吨级以下海水淡化工程57个[3]。

在海水直接利用方面，2016年海水冷却技术在我国沿海核电、火电、石化等行业得到广泛应用，年利用海水量稳步增长。截至2016年底，年利用海水作为冷却水量为1 201.36亿吨，其中2016年新增用量75.7亿吨[3]。

在海水化学资源利用方面，2016年，除海水制盐外，我国海水提钾、提镁、提溴等也发展较快，产品主要包括溴素、氯化钾、氯化镁、硫酸镁、硫酸钾[3]。在浓盐水综合利用及产品高值化产业化技术研究方面也取得较大进展。

2 相关地区实践

2.1 天津

天津市海水淡化与综合利用技术发展起步较早，全市以提高海水利用产业核心竞争力为目标，围绕海水淡化国产技术、装备开展研发攻关，海水淡化产能长期处于国内领先水平，形成系列国产高性能膜产品。成功研发高通量疏水膜、中空纤维超滤膜、纳滤膜、膜法卤水精制等新型膜和制膜工艺，形成了高效海水淡化国产膜系列产品，其指标与质量达到国际先进水平且成本较低，具有较强的竞争力。目前，新型膜系列产品已在膜天膜公司完成中试生产，将进一步提高国产膜的市场占有率。同时，首次将超滤膜技术应用于浓海水（卤水）精制领域，获批建设“膜材料与膜应用”国家重点实验室，这也是膜行业首个企业国家重点实验室。

此外，海水淡化关键装置与新技术取得突破。完成海水淡化能量回收装置、海水淡化高压柱塞泵、多效板式蒸馏淡化装置等海水淡化核心装置的研发，打破了国外相关产品的垄断；开展海水预处理关键技术药剂、“纳滤/电去离子”集成膜低成本海水淡化技术等海水淡化新技术研究，其中“纳滤/电去离子”集成膜低成本海水淡化技术实现了从海水到饮用淡水的一体化产出，非常适合在缺水地区进行推广；“海水预处理关键技术药剂”成果已在天津港煤码头进行工程应用，利用淡化水进行降尘和植被浇灌，每年可节约淡水资源近10万吨；在低温热源组合优化、吸附/解吸海水淡化新技术应用等方面取得了突破性的技术创新，形成了低温组合热源+硅胶吸附/解吸海水淡化技术这种高效经济、环境友好型海水淡化方式。

同时，天津市还积极推进海水淡化产业化基地建设。推动蒸馏海水淡化技术创新服务平台、膜法海水淡化技术创新服务平台、高性能海水淡化膜技术创新服务平台以及浓海水综合利用创新服务平台4个子平台的建设工作。截至目前，平台已形成了6项膜及膜组件产品性能评测方法；完成了5套膜法海水淡化研发与评价系统、3套高性能膜制备与评测系统。

2.2 青岛

“十二五”以来，青岛市逐渐加快发展海水利用产业的步伐，相继实施多个国家级海水淡化示范工程，海水淡化装置开始进入规模化应用，其中百发海水淡化厂生产的海水淡化水已成为青岛市供水调峰调压的主要来源，为城市安全供水提供了坚实保障，并有效改善了市政供水水质口感；董家口海水淡化厂为董家口经济区供应海水淡化水，满足了园区工业用水需求。

青岛市以海水淡化应用为突破口，着力发展海水淡化装备制造产业，带动全市海水利用产业不断发展，目前，青岛市重点培育了青岛双瑞海洋环境工程股份有限公司等15家海水淡化装备制造企业，集聚了一定数量海水淡化配套零部件制造企业，在海水预处理装备、超滤膜等领域形成优势产品，为青岛市发展海水淡化装备制造产业奠定了良好基础。

在海水淡化技术研究方面，目前已初步形成海水淡化产学研科技创新体系，全市涉及海水淡化技术研发与人才培养的机构有20余家，拥有市级以上工程研究（技术）中心15家，取得相关专利授权30余项，形成一批具有自主知识产权的科技成果。其中，董家口海水淡化项目采用双膜法工艺，超滤膜、高压泵等关键技术和设备材料均具有自主知识产权，打破了国外行业技术垄断，有效降低了建设投资和运营成本。

2.3 舟山

按照创建国家级海水淡化试点城市的总体部署，近年来舟山市稳步推进国家海水淡化试点建设工作。根据《国家海岛海水淡化实施方案》提出的在3～5年内全国海岛海水淡化能力达到60万吨/日和建设100个海岛的目标，舟山市的海水淡化建设规模目标占国家目标的50%和40%左右，是国家下一步加快推进海岛海水淡化产业发展的主要阵地。截至目前，舟山市海水淡化总生产能力占全国海岛海水淡化能力的比例近90%。新能源应用、水电联产、海水综合利用等一系列海水淡化示范工程正在有序推进。

3 海水利用的经济性与环境影响

3.1 海水淡化与其他取水方式应用对比分析

目前，国内缺水地区的淡水取用方式主要有三种，分别是地下取水、远程调水和海水（苦咸水）淡化。开采地下水具有工程量小、成本低的优点，但受地下水资源条件影响很大。许多地区由于多年过度开采地下水，已形成地下漏斗造成房屋倾斜，甚至导致海水倒灌等环境危害，地下水的开采已受到严重制约。远程调水，需要投入巨额资金，占用大量耕地，还存在被引水地区的环境危害等问题。海水淡化，是一种淡水增量技术，具有不占用原有淡水资源，环境友好的特点。但是由于其高成本高投资，在市政供水领域尚未得到大范围的推广应用。

3.1.1 成本对比分析

本文以天津市为例，对海水淡化的成本进行具体分析。天津市位于渤海沿岸，市政供水来源主要为地表水及南水北调水，滨海新区具备建设大规模海水淡化装置的条件，现将地表水、南水北调及反渗透海水淡化成本对比如下。

表1 天津市不同供水方式成本对比表（单位：元/吨）

由表1可知，天津市地表水供水成本最低，海水淡化水次之，南水北调水最高。这是由于南水北调水需要经过自来水厂进一步处理才能进入市政管网，因此增加了制水的投资费用。随着地表水资源的减少和海水淡化技术的不断发展，未来海水淡化水成本将会逐步降低，呈现出更为显著的优势。

3.1.2 海水淡化优势分析

相比地下水开采和南水北调，海水淡化在水质水量保证及环境保护方面具有优势。

海水淡化水的水质高于自来水和跨流域调水，淡化后的水溶解性总固体含量小于300 mg/L，而生活饮用水标准规定，溶解性总固体的含量小于1 000 mg/L即达标。在供水水量方面，调水不可避免地会受到调出区水量的影响，一旦水源地区枯水，引水地区就会处于被动。一般认为调水量不能超过调出河流总水量的20%，河流本身的开发利用率不得超过40%，若超过限制将会造成生态系统的破坏。而海水淡化则不受时空和气候影响，水源水量可以保证，且水质好、供水稳定。

在环境影响方面，海水淡化后的浓盐水各物质含量基本保持不变，只是浓度增加一倍，继续进行提溴等综合利用或排放入海，对海洋环境的影响很小。采用海水淡化技术有利于沿海地区减少地下水的开采，从而可以解决由于过度开采地下水所造成的地下水位下降、地面下沉、海水倒灌等问题。而远距离调水可以缓解或解决受水地区城市和工农业用水紧缺的问题，而且还可带来水力发电、防洪、航运、养殖、旅游等综合效益，但是其对生态与环境的负面影响不容忽视。在水量调出区的下游及河口地区，因下游流量减少，会引起河口咸水倒灌，水质恶化，破坏下游及河口区的生态环境。尤其值得重视的是，调水工程的距离越长、规模越大，对生态与环境的影响就愈加复杂化、综合化。

随着科技的进步，海水淡化的投资和成本将进一步降低，其稳定的水质水量保证和环境友好的特点，使得海水利用在缓解和解决淡水资源匮乏方面将发挥越来越重要的作用。

3.2 海水在工业冷却水中的应用

3.2.1 海水循环冷却与海水直流冷却、淡水循环冷却的经济效益对比分析

工业冷却水在沿海城市用水中的比例超过50%，它是生产过程中冷热介质发生热交换的辅助中间过程工艺，不以最终商品形式出售，因而无法用内部收益率、投资回收期、投资利润率、净现值等财务经济指标评价其经济性，但根据工业冷却水工程特点，可通过工程经济对比分析研究，采用费用年值法、增量投资回收期等指标衡量海水循环冷却技术、海水直流冷却技术、淡水循环冷却技术的经济效益优劣性。

结合现已运行工程实践，按基本同规模的发电机组进行理论估算，海水循环冷却工程建设投资较海水直流冷却工程高20%～25%，较淡水循环冷却工程高约40%～45%。同规模海水循环冷却系统年运行成本（水、电、药、工资）较淡水循环冷却和海水直流冷却可降低50%以上。

从工程投资和年节约成本的角度综合分析，海水循环冷却工程的增量投资回收期约5～8年，年总成本（工程投资折算年费用+年运行成本，20年设计寿命计）较淡水循环冷却和海水直流冷却可降低30%以上，综合经济效益显著。

3.2.2 海水循环冷却技术的环境效益分析

海水循环冷却技术不但有显著的经济效益，还具有十分突出的环境效益。温排水量仅相当于循环量的1.5%以下，大大降低了温排水对海洋环境潜在的热污染和药剂污染，有利于海洋环境保护和生态平衡。工程使用的海水水处理药剂具有环保优势，经常使用的SW203海水阻垢分散剂不含《水污染物排放限制》（DB44/26-2001）中限定的污染物。SW303属于非氧化性菌藻抑制剂，具有优良的生物降解性，在海洋环境中会迅速降解，环境友好性能突出。

示范工程运行实践证明，海水循环冷却技术上可行，经济上有利，环境效益突出。

3.3 海水利用对生态环境的影响

3.3.1 取水影响

海水利用工程的取水方式主要包括表层取水、深层取水和海床下取水。表层取水是在水深较浅的位置设置取水设施，也称为浅海取水、开放式取水。这种取水方式取水量大，设备简单，但由于表层海水中生物数量较多，取水水质较差，并且对海洋生物有冲击、夹带的影响。深层取水即是在生物数量较少的深层海水设置取水设施，取得的海水水质较表层取水水质有明显改善，产生的生态影响也有所减小。海床下取水可分为井式和廊道式两种。最常见的海床下取水系统是海滩井取水，通过海床和泥沙过滤来避免对海洋生态的冲击和夹带等影响。但海床下取水也具有一定的局限性，在设计时应考虑到对附近地下淡水层的潜在影响。

3.3.2 排水影响

海水利用工程的排水口在我国沿海地区均有分布，主要集中分布在辽东半岛东部海域、渤海湾海域、山东半岛海域、舟山群岛海域、浙中南海域及南海部分海域。从分布的海洋功能区来看，多位于工业与城镇用海区、港口航运区，少数位于特殊利用区等。

相对于取水，排水对海洋环境影响更为显著。根据海水利用工程的不同功能和分类，其排水对环境的影响也不尽相同。海水淡化后产生的浓盐水、海水直接利用后生成的温（冷）排水、工业废水、大生活用水排放等，对受纳海域来说均为潜在污染源，如果未经处理直接排放到海中，将对附近海域的生态环境产生不利影响。同时，海水利用活动中的废弃物处理一直是社会各界关注的焦点，处置不当也将产生一定的社会影响。

海水利用产业的发展必须充分考虑生态环境保护，及时针对浓盐水、温（冷）排水等废弃物的排放问题提出适合我国国情的制度要求，以减少排放环节造成的环境污染和生态破坏，确保海水利用产业与海洋生态环境保护相协调，实现可持续发展。

4 海水利用产业发展存在问题

4.1 价格

海水淡化成本较高是相对于自来水价格而言的。虽然水价上涨是一个必然趋势，国家也在逐步放开水价市场，但这是一个相对漫长的过程，在政策补贴下，我国一直实行低水价政策。因此从经济性上考虑，海水淡化水并不具备竞争优势。进行市场化运作的海水淡化产业，需要扩大用户群体发展产业规模，而就目前低水价的现状而言，海水淡化产业的竞争力还较弱，高成本成为制约该产业发展的瓶颈。

4.2 政策

成本的差异也反映出政策的导向性。海水淡化产业作为一个新兴产业，独立于完备的自来水价格体系之外，因而无法享受到价格优惠。目前，我国尚缺乏促进海水利用产业发展的激励政策和法律规定。海水淡化产业从产生至今即按照成本核算和市场经济方式发展，在我国水务市场上海水淡化产业显得“先天不足”，在发展初期就受到较大限制，这也影响了企业进入该行业的积极性。

4.3 投资风险

海水淡化项目投资的特点是投资金额大、周期长、回报率低。建一个海水淡化厂动辄需要几亿甚至几十亿的投资。而国内尚缺乏健全的投资保障体制，国内从事海水淡化的企业大多是刚起步，缺乏管理大型海水淡化项目的经验，往往无力承担巨大的投资风险。

4.4 认识

从认识上来说，由于我国长期以来存在“重陆轻海”的问题，没有将海水作为水资源看待，因此对海水利用产生的效益宣传不够，海水利用知识的普及不充分，对于海水利用可优化沿海地区水资源结构的认识不到位。

目前，我国民众的水危机意识和环保意识均有待加强。对于一般民众而言，决定他们选择的主要因素是价格，对低价自来水和高价淡化水的选择一目了然。同时，公众对长期饮用海水淡化水心存顾虑，部分人认为“淡化水的水质不利于身体健康”，这种认识也在一定程度上对海水淡化水在市政供水领域的大规模应用造成制约。

4.5 技术

目前海水淡化技术已趋于成熟，技术成本下降的空间已经不大。要想进一步降低成本，就必须另辟蹊径，从工程技术的集约模式入手，减少能源消耗和不必要的资源浪费，提高运营效率，实现综合循环利用。

此外，我国海水利用产业自主创新能力仍然不足。自主技术缺少验证与应用，仅在少数示范项目中得到运用；国产设备材料虽有突破，但与国外相比，技术性能仍有提升空间，关键设备、部件和材料等还需依赖进口；缺少龙头企业，缺乏大型海水淡化工程的系统集成能力和大型工程化技术，国际竞争力较弱。

4.6 产能闲置

由于“南水北调”对北方沿海地区水资源短缺的部分缓解作用、传统水源的价格优势、海水淡化成本偏高、并网难度大等原因，导致现有的海水淡化项目产能闲置严重。海水纳入水资源配置制度未成为刚性约束，缺乏资金配套政策的引导和支持。

5 对策建议

5.1 加快推进海水利用立法工作

目前我国尚无旨在规范海水利用行为的法律法规，已有的水资源法及其体系中所述“水资源”指的是江河、湖泊等地表水资源以及地下水资源，并未将海水资源包含在内。近年来海水利用产业发展迅猛，但在实际使用中还存在一些问题，如产业原料及废水处置不规范等，极易引发生态问题。为此，海水资源的开发、利用、保护和管理行为亟待通过立法予以规范。

国外的成功经验亦表明立法立规是海水利用产业健康有序发展的重要保证。美国是世界上海水资源利用产业发达和海洋立法先进国家，其非常注重发挥立法在海水资源利用中的保障作用，构建起联邦与州两个层面的法律体系。联邦层面，美国国会早在1952年即通过《咸水淡化法》，另有《海岸带管理法》 《清洁水法》《国家环境政策法》等法律与该法衔接配套。州层面，以加利福尼亚州为例，形成了由《加利福尼亚海岸法》《加利福尼亚海洋保护法》等构成的海水资源开发与保护法群。建立富有联邦制国家特色的法律体系，有效促进美国海水利用产业的发展。而中东地区海水淡化产业发展最好的沙特阿拉伯则设立了电力与废热发电监管局来负责海水淡化事务，以便以合理的价格提供充分、高质和可靠的淡化水。该局于2011年批准了《海水淡化法典》，就海水淡化中的各项流程为相关产业的参与方提供详尽的规范，有力推动了沙特阿拉伯海水淡化事业的发展。

5.2 通过政策、补贴等方式对海水利用产业进行扶持

应将海水利用的科学研究和产业化发展列为国家高技术产业发展的优先领域，通过实行补贴等激励措施，鼓励对研发和产业化发展的投入，鼓励企业进行自主创新。针对海水淡化水成本较高的问题，可设立海水淡化水水价补贴机制，对符合要求的海水利用项目实行优惠的信贷和税收政策。

沿海地方政府应鼓励在新增用水供给中配置海水淡化水，节约淡水资源，避免海水淡化产能闲置与浪费。新建或在建沿海产业园区应规划建设海水利用工程，实现园区内供水，节约常规水资源。

5.3 健全海水利用相关标准

应制定、公布国家海水利用技术、装备、工程、原材料和供水标准以及其他需要在全国范围内统一要求的海水利用技术和产品的国家标准。除国家标准以外，主管部门、有关行业协会和企业也可以制定相关的行业标准与企业标准，使海水利用产业的发展更为健康有序。

5.4 促进海水利用产业集聚发展

以重点发展海水利用产业的海洋高技术产业基地为抓手，支持设立海水利用产业园区，培育一批该领域的龙头企业，逐渐形成海水利用的产业特色和优势，发挥集聚效应，形成发展合力。推进海水淡化与综合利用创新及产业化基地建设，培育和发展海水利用技术市场与技术服务体系，搭建形成集设计、研发、配套服务于一体的发展平台，推动海水利用科技成果的推广和应用。