海水淡化全成本分析及其發展前景探討——以天津北疆電廠海水淡化項目為例

李曉瓊

（哥倫比亞大學地球與環境科學系，美國 紐約 10027）

水資源短缺是全球關注的重大環境問題，而中國是全球最為缺水的國家之一，人均水資源量僅為世界平均水平的1/4左右。同時，中國南北方水資源分布與用水需求不均衡，北方地區存在較大的淡水資源缺口。特別是京津地區經濟發達，人口密集，淡水資源短缺現象嚴重。在過去10年，北京市水資源總量每年大約在16.1～23.8 億 m3，2008 年最高為 34.2 億 m3；而每年用水總量則高達34.3～38.9億m3。天津市水資源總量每年大約為10.60～15.24億m3，2008年最高為18.30億m3，2002年最低僅為3.67億m3；而用水總量每年在19.96～23.00億m3，供用水需求與水資源量之間存在巨大缺口。解決京津市地區乃至環渤海經濟區的淡水供應，一直是國家和各級地方政府十分關注的問題，海水淡化是其中的重要途徑。依據海水淡化成本的相關理論與評估方法，選取天津北疆發電廠海水淡化項目進行全成本實證評估與分析，進而與其他新型水資源利用方法進行比較分析，探討海水淡化緩解京津地區水資源危機的可行性。

1 海水淡化完全成本基本理論與分析方法

海水淡化完全成本是指海水淡化生產和使用的循環過程中所發生的取水、輸送、凈化、分配、使用、污水收集和處理到最終排入自然水體的整個過程中發生的所有成本，也稱為社會成本或完全社會成本。從經濟學角度考慮，完全成本由資源成本、機會成本、內部成本和外部成本構成。根據完全成本法，海水淡化完全成本的核定可由4部分組成：（1）海水資源成本P1；（2）邊際機會成本 P2；（3）內部成本 P3；（4）外部成本P4。即，完全成本：P=P1+P2+P3+P4

海水淡化的資源成本是指抽取海水資源所發生的資源費用。海水淡化的機會成本則是指因海水淡化而不得不放棄海水其他利用方式可能帶來的價值。海水淡化的內部成本主要由投資費和運行管理費等組成，受淡化方法、淡化規模、當地的水質、水溫、地理、地質、氣候、能源價格、淡化水的水質要求、設計的選材、開工率、安全容量、使用年限、投資來源、利率、稅收等多方面的影響。海水淡化的外部成本主要是指環境成本，包括資源耗減成本，即工程所消耗的資源與能源的價值；環境降級成本，即環境污染所造成的外部成本，由污染物排放引起的價值損失；資源維護成本，即維持自然資源目前的狀況而發生的資源維護、技術改造等成本；環境保護成本，即和負面環境影響同步發生，用以維持環境現狀而不至于惡化的環境監測、環境管理、污染治理等環境成本支出以及為達到國家和政府對環境的要求而負擔的各種費用，如環境稅費。

2 天津北疆電廠海水淡化項目全成本分析

天津北疆發電廠是以電廠為核心，將發電、海水淡化、制鹽、化工、資源綜合利用等項目融為一體的循環經濟項目，在其海水淡化環節充分利用發電工程的低品位抽汽（600 t/h）和余熱，建設20萬t/d海水淡化裝置，實現水電聯產。海水淡化環節生產的淡化水，小部分（2萬t/d）由本項目各環節自用，大部分（18萬t/d）向社會供應；產生的廢棄物——濃縮海水則排入漢沽鹽場，用于生產原鹽。與海水淡化裝置配套建設的淡化水送出工程主要是建設加壓泵站1座，鋪設DN1000-1400 mm輸水管道54 km，分別向漢沽水廠、新河水廠、新區水廠和開發區水廠送水，與自來水摻混后進入市政管網。首套海水淡化裝置投產運行后，各項指標均達到或超過設計值。經國家認證認可監督管理委員會資質認定的國家城市供水水質監測網濱海監測站檢驗，淡化水水質106項指標全部符合《國家飲用水衛生指標》的規定。

根據北疆電廠提供的數據進行完全成本核算。

2.1 海水資源成本

水資源成本指為彌補地表水和地下水等水資源價值而收取的費用。目前水資源費的收取主要針對地下水資源，而對于海水的資源價值，由于地球海水資源充足，可以近似零代入計算。

2.2 機會成本

根據邊際機會成本理論，邊際使用成本指現今用某種方式利用水資源而放棄的其他水資源利用方式可能獲取的最大純收益；另外的一種現象是現今暫時不用水資源，但將來需要水資源，現在使用該資源所放棄的將來使用可能帶來的純收益，就成為現在使用該資源的邊際使用成本。由于地球海水資源充足，遠遠多于淡水資源，且除海水淡化外也并無太好的其他利用方式創造收益，可以將現在使用海水的邊際使用成本近似為零代入計算。

2.3 內部成本

對于水電聯產項目，海水淡化的成本分析還涉及到如何與電廠分攤蒸汽成本的問題，目前關于蒸汽價格計算常見的方法有熱量法（好處歸電法）、實際焓降法（好處歸熱法）和作功能力法（按汽機進汽和抽汽作功能力比例分配總熱耗量）等。本研究采用制水熱力成本模型，即好處歸水法?？紤]到蒸汽生產的折舊、財務及其他費用等可由電廠承擔，因此計算制水成本過程中的蒸汽價格只考慮燃料成本29.5元/t。按上述邊界條件進行測算的結果，設備折舊期內平均制水價格：單位經營成本為4.197元/t；單位生產成本=單位經營成本+單位固定資產折舊成本=4.197+2.344=6.541元/t；單位制水總成本=單位生產成本+單位固定資產折舊成本+單位財務成本=8.147元/t；加稅17％之后單位還本付息總成本為9.532元/t。另一部分成本為供水成本，即淡化水輸送往市區的成本，為1.16元/m3。

2.4 外部成本

由于水電聯產濃海水制鹽，海水淡化項目本身可以認為達到“零排放”環境成本以零代入計算；供水之后產生的外部成本目前主要體現為污水處理費，天津市居民用水污水處理費收取標準為0.90元/m3。

由以上分析可得，基于完全成本法，天津北疆發電廠海水淡化項目淡化水在天津市的全成本為9.532+1.16+0.90=11.59元/m3。由此可見，海水淡化單位制水成本中的直接生產成本只占到總成本的不足一半，其中能耗，尤其是燃料成本（蒸汽成本）為主要成本項。由于項目為水電聯產，所需電量全部來自北疆電廠，按廠成本電價執行，因此降低了用電成本。排在其次的為固定資產折舊，比例達到約1/4。而財務成本（銀行貸款利息）占據16.85％，說明投資成本在海水淡化成本中占據了較大一部分，因此降低投資成本是降低海水淡化成本的重要措施。最后的稅金部分也說明，如果政策方面更加注重扶持新型技術產業，給予稅金減免優惠，海水淡化成本能夠得到進一步的降低。

3 海水淡化與其他新型水資源利用方法成本比較

由于京津地區水危機的嚴峻性，除海水淡化外，其他多種新型水資源利用方法也在逐步得到開發。最為重要的南水北調中線一期工程將在2014年竣工，引長江水進入北京和天津。此外，較為常見的新型利用方法有中水回用、污水資源化、雨水利用、節水等，天津還開展海水直接利用等。為了探討海水淡化工程與其他新型水資源利用方法相比較而言的優劣性，以下選取較為典型的南水北調、中水回用與污水資源化、雨水利用3種方式進行成本分析，并與以天津北疆發電廠海水淡化工程為實例的海水淡化成本進行綜合比較。

3.1 南水北調

目前有很多專家對于南水北調工程實施后的單位成本進行過研究，其預測結果互相之間也有很大的差別。有研究認為中線工程引長江水至北京，按現行不變成本計算，引水成本在5元以上，更有專家給出了20元/m3的預測成本。盡管現在包括水利部在內的各方面均還沒有準確的最終成本數據，但是可以確定的一點是，由于目前原材料價格、人工費等各方面費用的大幅上漲，南水北調的最終成本早已遠遠超出了最初的預算并很難得到控制，最終的成本將會超過目前所有的預測數據。對于京津地區而言，與以上天津北疆發電廠海水淡化項目成本數據相比較，南水北調工程竣工后引水的單位成本已遠遠超過了海水淡化工程。從資源成本、機會成本和外部成本等方面考慮，南水北調是將南方豐沛的水資源調往水資源稀缺的北方，隨著調水量的增加，以及南方用水量的不斷增長，水環境的惡化（污染和鹽水入侵等），南方水資源使用的邊際機會成本將不斷上升。北疆電廠水電聯產濃海水制鹽的方案帶來的環境成本近似為零排放，同樣優于南水北調工程可能帶來的種種環境影響。因此，從各方面考慮，海水淡化相比較于南水北調對于緩解京津地區水危機而言具有競爭優勢。在南水北調工程并不能完全滿足京津地區未來全部用水需求的情況下，尤其應大力支持海水淡化項目發展。

3.2 中水回用與污水資源化

城市污水資源化是指城市污水和工業廢水經過適當處理達到一定的水質標準，使之變為城市水源的一部分，達到充分利用水資源和減輕環境污染負荷的目的，這部分水又叫再生水[1]。中水是再生水中重要的組成部分。中水主要是指城市污水、生活污水或工業企業達標污水經過處理后達到規定的水質標準，可以在一定范圍內重復使用的非飲用水（如汽車沖洗水、綠化用水及廠礦企業循環水補水等），其水質標準低于飲用水，但高于污水排放標準。從目前計算的工程運營成本而言，中水回用具有優勢，而且還具有減少污染排放、節約淡水的正面環境效應。但是海水淡化工程的出水水質為飲用水標準，而中水回用工程的出水水質僅為中水標準，在利用途徑上有著本質的差別，海水淡化水可以完全取代淡水資源成為日常居民飲用水、生活用水及工業淡水，而中水僅適用于特定途徑。此外，中水回用受制于中水管道鋪設，發展速度較為緩慢。對于京津地區而言，中水回用潛力較大，是一種有效的新型水資源利用方式，而且能一舉兩得減少污染，同時節約淡水資源。但是中水的水質適用范圍有限，中水回用與海水淡化的有機結合是一種較好的發展方式。

3.3 雨水利用

廣義的雨水利用包括水資源利用的各個方面，具有極大的廣泛性。狹義的水資源利用是指有目的地采用各種措施對雨水資源進行保護和利用，主要包括收集、儲存和凈化后的直接利用；利用各種人工或自然水體、池塘、濕地或低洼地對雨水徑流實施調蓄、凈化和利用；通過各種人工或自然滲透設施使雨水滲入地下，補充地下水資源、集流補灌的農業雨水利用等。雨水利用成本較低，而且處理后能夠替代淡水資源，是一種有效的新型水資源利用方式。但是雨水收集受時空影響大，尤其受制于降水量多少，而京津地區降水量少。此外，大型蓄水池需要占據較多的空間，并不適用于京津這樣人口密集的大型城市。因此，雨水利用能夠作為一種可行的利用方式，但是難以滿足京津地區持續大量的淡水量需求。而與之相比，海水淡化廠建成之后，在保證淡水的供應方面更具有穩定性。

4 發展前景與相關建議

北疆發電廠在國內首創的電水鹽聯產模式，在提高電廠熱效率的同時降低海水淡化成本，并且無濃海水排放，避免破壞海洋生態環境，使利用海水淡化大規模向社會供水成為可能，是一條解決京津地區水資源緊缺難題的有效途徑。以下對其發展模式優化和海水淡化工程的推廣提出部分政策建議。

（1）進一步降低海水淡化成本。目前海水淡化成本還有較大的降低空間，成本的降低有利于海水淡化工程的推廣。具體方法包括優化系統設計，開發具有自主知識產權的海水淡化技術，優化融資方式選擇、水電投資分攤、成本分攤等，以優化財務模型和提高制水的經濟效益等。

（2）加快海水資源運營管理體制建設。從國際經驗來看，淡化海水生產、管網建設主要由政府投資，建成后交企業實行“一條龍”運營管理模式。而目前中國海水淡化還沒有完全納入水資源管理體系，海水淡化在產、輸、配各環節中沒有形成利益共同體，各企業為追求各自利益最大化，造成淡化水應用與配置不暢。因此，借鑒國內外先進經驗，理順現有水資源的運營管理體制，建立政府投資（輸水管網）、市場運作、企業運營、政企分開的水資源建設和運營管理模式，對水資源優化配置尤其淡化海水的應用與配置至關重要。

（3）完善資源價格和相關收費政策。比如擴大水資源費征收范圍并適當提高征收標準；合理確定再生水價格；創造條件加快推行居民生活用水階梯式水價制度。這些措施將會逐年提高淡水的消費價格，而海水淡化產業的成本近年來有所下降，可以使二者的價格段逐步重合。

（4）落實價格補貼政策。淡化海水沒有納入城市用水價格體系使得供水成本價格高，影響企業利益，是制約其應用配置的主要因素。以北疆電廠海水淡化項目為例，在現有供水體制下，只要淡化水以工業用水價格輸出，政府對輸水公司環節進行適當補貼，企業就會有可觀效益，則當前8萬t/d和2012年18萬t/d可順利輸配。2014年底南水北調水進入天津后，淡化水價格優勢凸顯，那時將淡化海水納入天津市正常城市用水價格體系，重新綜合平衡水價，能夠解決北疆電廠淡化水一、二期工程向社會供應36萬t/d的配置問題。北疆電廠發展循環經濟項目節約和整理土地資源的土地出讓金，可以提取部分水利專項基金用于近期淡化海水的補貼資金。

（5）將多種新型水資源利用方式相結合，共同應對水資源危機。海水淡化、南水北調、中水回用、雨水利用等多種措施共同發展，能夠收到更好的效果。

[1] 孫靜，阮本清，張春玲.國內外非傳統水資源開發利用[J].中國水利，2007(7):8-11.