青島應加快構建海水淡化競爭優勢

毛振鵬

我國東部沿海省市淡水供應緊張問題將長期存在，海水淡化產業的市場空間十分廣闊，青島應當在產業發展路徑、技術自主研發、商業標準、生態環境保護等方面進行產業發展布局，以構建海水淡化產業發展的競爭優勢，加快打造引領型現代海洋城市。

當前，我國沿海城市對客水依賴程度較高、淡水供需不平衡的矛盾日益加劇，其中以天津、山東、江蘇、浙江、河北等省市矛盾最為突出。

青島市淡水資源匱乏，不僅影響城鄉居民供水，更嚴重制約產業布局和制造業項目落地。大力推動海水淡化規模化應用及產業發展，是青島市破解水資源短缺瓶頸、保障城市供水安全、服務經濟社會發展的現實需要，同時也是青島發展海洋經濟、實現產業轉型升級、建設全球海洋中心城市的戰略選擇，更是貫徹落實習近平總書記生態文明思想、海洋強國戰略、“經略海洋”指示及“黃河流域生態保護和高質量發展”國家戰略的具體行動。發展海水淡化產業實現淡水資源增量開源，有效保障沿海居民生活用水和工業生產用水的穩定供應。

放眼全球，沙特阿拉伯、阿聯酋、以色列、西班牙、葡萄牙、希臘、意大利、印度、中國、日本和澳大利亞等160多個國家和地區都在發展海水淡化產業。目前，海水淡化產業發展受到生產成本、技術標準等諸多因素制約，還處于產業發展初創期。我國東部沿海省市淡水供應緊張問題將長期存在，海水淡化產業的市場空間十分廣闊，青島應當在產業發展路徑、技術自主研發、商業標準、生態環境保護等方面進行產業發展布局，以構建海水淡化產業發展的競爭優勢，加快打造引領型現代海洋城市。

沿海省市淡水供需呈緊平衡狀態

我國水資源本就缺乏，淡水資源人均占有量約為世界人均水平的四分之一。其中，沿海省市均屬嚴重缺水地區，淡水資源形勢十分嚴峻。上海、青島、唐山、天津人均占有水資源量不但遠低于全國平均水平，而且也低于世界公認的人均500立方米絕對缺水標準。青島作為全國最缺水的城市之一，人均淡水資源占有量僅為186立方米，為全國平均水平的9%，低于世界公認的人均500立方米絕對缺水標準的40%。

為應對水資源供應不足，沿海城市普遍增加客水供應。例如在青島城市供水結構中，地表水供水量約占20.46％，地下水供水量占34.48％，黃河水、長江水等外調水量占41.4%，其它水源供水量占3.66％。天津城市用水以“引灤入津”的灤河水為主，以“引黃濟津”的黃河水為輔。灤河和黃河水質都是高堿度（>120 mg／L，以 CaC03計）、高 pH值（>8．2），質量不佳。而且，灤河水主要在夏、秋高溫季節作為飲用水水源，此時藻類繁殖旺盛，使灤河水具有較高濁度、高葉綠素和高藻類數，蛋白質氮比重也較高。黃河水流經西北、華北地區，地質復雜，水的堿度、硬度和鹽含量比較高。

由于工業和人口大部分集中在沿海城市，使得水資源供需矛盾進一步凸顯。在近幾年出現的水資源危機中，海水淡化作為戰略儲備水源，為改善沿海城市供水結構、保障社會基本用水需求發揮了重要作用。習近平總書記在2019年黃河流域生態保護和高質量發展座談會上的講話中提出“以水定城、以水定地、以水定人、以水定產”，把水資源作為最大的剛性約束。青島市萬元GDP用水量7.82立方米，遠低于濟南市22立方米和上海市21立方米。水資源短缺不僅影響城市居民供水，更嚴重制約產業布局和制造業項目落地。

國內外海水淡化產業呈較快發展趨勢

近年來，我國海水淡化技術日益成熟，海水淡化產業發展迅速。根據《2021年全國海水利用報告》，全國現有海水淡化工程144個，工程規模1856433噸/日，比2020年增加了205350噸/日；年海水冷卻用水量1775.07億噸，比2020年增加了76.93億噸。

從世界范圍看，沙特阿拉伯、以色列和西班牙在海水淡化產業發展方面走在前列。沙特阿拉伯海水淡化產業始于1925年，目前是全球海水淡化第一大國，海水淡化產能達11.07億立方米/年，全國淡水供應的50％來自海水淡化。以色列海水淡化水供應滿足了全國淡水需求量的22.5%、生活用水總量的62.5%。按照《以色列大規模海水淡化計劃》要求，2025年海水淡化水將占該國淡水供應量的28.5%、生活用水供應量的70%。在歐洲，西班牙是第一個建設海水淡化裝置的國家，也是海水淡化規模最大的歐洲國家，主要利用反滲透等膜法淡化技術。自2004年起西班牙政府通過實施“水資源管理和利用措施”計劃使其本國海水淡化規模快速增長、能耗持續降低。總體而言，全球海水淡化產業發展呈現出以下特征：

海水淡化總規模不斷擴大、技術日臻成熟。近年來海水淡化技術日臻成熟，反滲透、多級閃蒸是海水淡化的兩大主流技術。其中，反滲透技術占有65%的全球市場份額，多級閃蒸技術占21%，電去離子技術占7%，電滲析技術占3%，納濾技術占2%，其他占2%。從實踐來看，反滲透海水淡化技術發展較快，工程造價和運行成本正持續降低，技術趨勢是降低反滲透膜的操作壓力，提高反滲透系統回收率，增強系統抗污染能力等。多級閃蒸技術成熟、運行可靠，技術趨勢為提高單機造水能力，降低單位電力消耗，提高傳熱效率等。由于技術進步和市場擴張的推動，海水淡化產業規模不斷擴大。根據國際水務市場領先信息平臺（GWI）和國際脫鹽協會（IDA）聯合發布的最新報告，全球已建成海水淡化工程近2萬個，產能規模達1.23億立方米/日。海水淡化已經在以色列、西班牙、澳大利亞等國家及中東地區大規模應用，其中以色列海水淡化水已占供水總量70%-80%。

海水淡化產業向集成化方向發展。從全球范圍內來看，水電聯產、熱膜聯產等多種技術集成是海水淡化產業發展的主要趨勢。國外大部分海水淡化廠都和發電廠建在一起，實現海水淡化水和電力聯產聯供。由于海水淡化成本在很大程度上取決于蒸汽和電力消耗，水電聯產可以利用電廠的蒸汽和電力為海水淡化裝置提供動力，實現能源高效利用和成本控制。

熱膜聯產是采用熱法和膜法海水淡化相聯合的方式（即MED-RO或MSF—RO方式），滿足不同用水需求，降低海水淡化成本。目前，世界上最大的熱膜聯產海水淡化廠是阿聯酋富查伊拉海水淡化廠，日產海水淡化水量為45.4萬立方米，其中，MSF日產水28.4萬立方米，R0日產水17萬立方米。

海水淡化成本逐漸降低。在海水淡化規模擴大的同時，海水淡化成本逐漸降低。其中設備運行及維護成本、能源消費成本、投資成本下降明顯。典型大規模反滲透海水淡化噸水成本己從1.02美元降至48美分。總體而言，全球海水淡化水成本約0.5-1.0美元/噸，以色列、沙特阿拉伯等大規模利用淡化水的國家，先進海水淡化項目成本可降低到0.5-0.7美元/噸。

海水淡化產業政策支持力度加大。縱觀國際海水資源開發利用發展過程，政府的倡導和支持起著重要的推動作用。在海水淡化產業發展初期，很多海水淡化工程建設由政府出資并實施管理。隨著海水淡化技術快速發展和市場機制完善，一些國家采取政府引導與市場化運作相結合的模式，在保證政府對淡化水控制權的前提下引入競爭機制，運用BOT（建設-運營-移交）和BOO（建設-擁有-運營）等模式，吸引外資和民營企業進入，進一步降低海水淡化工程的建設投資和運行成本。

海水淡化產業發展受到技術和成本等因素制約

高成本制約海水淡化產業規模化發展。以海水淡化膜法為例，生產成本中固定成本約為30%，可變成本約占60%，其他成本約占10%，這種以可變成本為主的結構意味著單位制水成本不會隨規模化程度提高而顯著降低。在可變成本中，電力成本占到將近一半。如果沒有電價補貼，通過市場手段很難為海水淡化產業發展提供有利的發展環境。因此大部分海水淡化項目需要依托電力企業來降低電費成本，大約每立方米4-5元左右，成本劣勢約束海水淡化產業的規模擴張和市場競爭力提升。

關鍵技術未取得突破導致設備自主化率較低。盡管海水淡化產業發展比較迅速，但也面臨技術設備“卡脖子”問題。在廣泛使用的海水淡化膜法制水工藝中，最核心的技術為超濾膜制造、反滲透膜制造和能量回收。其中超濾膜制造已經國產化；反滲透膜制作工藝雖取得理論上的進展，但量產產品質量與國外相比仍存在較大差距；能量回收裝置完全依賴國外技術。由于膜的更換費用約為總成本的10%，若能實現自主生產，則能進一步控制海水淡化成本，并保證海水淡化水供給的可靠性。

相關國家標準缺失限制海水淡化水推廣。海水淡化產業屬高新技術產業，相關法律法規和配套技術標準對海水淡化利用進行規范還在不斷完善中，淡化水并入供水管網的技術標準也在不斷優化過程中。此外，群眾長期使用地下水、地表水等傳統水源，對海水淡化缺乏了解，在使用海水淡化水時容易產生抵觸情緒。若沒有相關的權威標準，淡化水推廣和產業發展也將受到限制。

完善頂層設計，推進海水淡化產業發展

海水淡化是沿海城市解決水資源供需矛盾的重要手段，為滿足城市現代化發展需要，建議從以下幾方面著手布局。

推動工藝創新降低制水成本。目前海水淡化有膜法和熱法兩種工藝。膜法工藝較為成熟，但很難通過規模生產降低成本。熱法工藝可以通過規模生產降低單位成本，大約可以降到膜法工藝的55%。因此，建議借鑒沙特、日本等國做法，支持發展采用低溫多效和反滲透膜相結合的熱膜耦合技術，進一步降低海水淡化成本。

根據供需狀況制訂產業規模化發展規劃。近年來，很多沿海城市將面臨越來越大的水資源供需缺口。以青島市為例，青島市供水來源中主要的增長動力是外調水源，年均增長0.92億方；用水需求方面，工業和居民用水需求是主要增長來源，年均增長1.08億方，照此趨勢，每年將產生0.15億方的供需缺口。按照熱膜耦合工藝的生產標準，當年出水量大于1億立方時，規模化的成本優勢開始出現。因此，預計未來6-8年海水淡化將迎來規模化發展的窗口期，若考慮技術進步、外調水源供給限制等因素，這一時間還會提前。國家有關部門應當根據供需狀況制訂海水淡化產業規模化發展規劃，支持沿海缺水城市優先發展海水淡化產業。

構建合理的海水淡化水價格補償機制。建議建立健全海水淡化水價格補償機制，對海水淡化項目按照節省的清潔水量進行適當獎勵和補償。將海水淡化配套管網納入市政管網建設范疇，以降低企業生產成本。合理確定海水淡化企業成本及定價機制，對于企業自主投資建設的海水淡化項目，政府可補貼一定比例建設費用，并執行保底水量制度。

通過合資、兼并方式掌控關鍵技術。反滲透膜和能量回收是膜法制水的核心技術。由于市場狹小，相關設備制造技術已被日本、美國等國外公司壟斷，若完全依靠自主研發，后期收益不足以彌補大量的前期投入，海水淡化企業缺乏技術攻關的動力。事實上，上述關鍵技術的差距主要存在于商業生產階段，不會影響海水淡化作為水資源戰略儲備的功能。建議通過合資或兼并方式，引進關鍵設備制造企業，加強對核心技術的掌控。

建立健全國家級海水淡化產業標準體系。加快構建海水淡化產業發展的國家標準體系，包括海水利用技術標準、管理標準和產品標準，將海水利用產品及裝備認證納入節水產品認證范圍。僅在2021年，國家就新發布海水利用標準9項，包括國家標準4項、行業標準5項。還應當研究建立海水淡化設計規范和技術標準，建立海水淡化技術及設備的監測及評估機構，加強海水淡化裝備的質量監督檢驗，促進我國海水利用產業的規范化、法制化發展。

開展海水淡化的環境保護研究。按照當前30%-40%的出水率計算，海水淡化生產將產生大量含鹽量高于普通海水的濃鹽水。目前對濃鹽水的處理方法是將其與大量海水混合稀釋后再排入海中，或者生產海水肥料。濃鹽水大量排放將顯著影響近海生物的棲息環境，處置不當將對近海生態環境造成污染。建議出臺濃鹽水排放和處理的相關標準，并著手進行濃鹽水無害化處理的技術攻關，提升濃鹽水制肥的效益。

（作者系中共青島市委黨校市情研究中心副主任）