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当前海水淡化的很多关键装备仍然靠进口,海水淡化装备国产化有很大空间。
高温天气导致饮用水资源短缺
今年入夏以来,北半球多地遭受异常高温天气袭击,多地河水断流、林火频发、干旱持续。
据央视财经报道,俄罗斯东方新观察网站近日刊登题为《除天然气外,饮用水正在成为战略资源》的文章称,多种因素导致饮用水正在成为战略资源。
文章称,欧洲国家目前因高温导致湖泊和河流水位下降甚至干涸,许多欧盟国家遭遇干旱,而水资源短缺在北美与中亚的一些地区也成了客观现实,普通的饮用水现在已经成为世界上最宝贵的资源之一。
海水淡化装备国产化有很大空间
据报道,世界气象组织曾指出,今年7月是有记录以来全球最热的三个7月之一。据央视网,根据西班牙《国家报》当地时间8月19日报道,由于气候变化引起的强烈干旱,西班牙政府将实施一项计划,即在沿海地区建造海水淡化处理厂,用以为居民提供水源。西班牙各地预计将投资超过3亿欧元用于加强海水淡化。
早在2021年,国家发展改革委、自然资源部印发的《海水淡化利用发展行动计划(2021—2025年)》(以下简称《计划》)明确,到2025年,全国海水淡化总规模达到290万吨/日以上,新增海水淡化规模125万吨/日以上。海水淡化关键核心技术装备自主可控,产业链供应链现代化水平进一步提高。
今年年初,河北省印发《河北省海洋经济发展“十四五”规划》,确定了该省发展海洋经济的远景和近期目标,其中就海水淡化产业发展作出安排。据河北日报,当前海水淡化的很多关键装备仍然靠进口,海水淡化装备国产化有很大空间。
国产化率超70% 海水淡化水制水成本越来越低
近几年,青岛的海水淡化发展驶入快车道,这其中离不开技术进步以及设备国产化率提高。最直接的结果就是,海水淡化制水成本呈现下降趋势,目前国内海水淡化项目制水成本约5-7元/立方米,先进的大型海水淡化项目制水成本低于5元/立方米。
制约海水淡化制水成本的关键因素主要有电费、折旧及摊销成本等。其中,最主要的还是前期投入的建设成本,包括超滤膜、反渗透膜、能量回收装置等。此前,很多关键设备都需要进口,价格昂贵,这也导致海水淡化的成本居高不下。随着国内的科研攻关,许多关键设备都已经可以使用国产设备来进行替代。
其中,董家口、百发二期是自主研发、自主设计、自主建设和自主运行的十万吨级海水淡化项目,除了反渗透膜、高压泵、能量回收装置等核心技术仍依赖进口之外,主要设备设施基本实现国产化,百发二期海水淡化项目国产化率达到70%以上。
李珂介绍说,以超滤膜为例,常规的设计使用年限为5年。董家口海水淡化项目采用的就是国产超滤膜,成本直接下降了40%。同时,在运行的过程中,工作人员也不断总结经验进行技术改造,延长“膜”的使用寿命,目前,董家口项目的海水淡化售水价格为4.25元,成本进一步降低。
不仅如此,青岛市积极推动搭建海水淡化新技术、新材料、新装备中试和应用示范基地,助力加速关键设备设施国产化进程。
2022年2月22日,全国首家海淡设计研究院——青岛水务海水淡化设计研究院有限公司在青岛市德县路23号挂牌成立。该研究院是国内海水淡化领域首家专业设计研究院,以推动我国海水淡化设施设计、集成能力为目标,通过吸收、引进、利用海水淡化产业先进技术和科研成果,为推动海水淡化规模化发展提供工程技术支撑。研究院将深度参与国内外大型海水淡化项目,助力青岛市在海水淡化领域的应用研究及产品开发、技术转化、学术交流、规划设计、项目建设、设备集成和专业技术人才培养。
海水淡化产业链简析
1、上游端
海水淡化的能耗成本高是束缚海水淡化应用发展的主要因素。目前我国万吨级别反渗透法和低温多效法海水淡化制水成本中,能耗占了超过一半的比例。反渗透法中,电耗约为3-4度/吨,占了总成本的53%;低温多效法中,电耗+蒸汽成本占了总成本的56%。高昂的能耗成本造成了过去海水淡化制水成本的居高不下,成为海水淡化应用发展道路上的一大阻碍,随着反渗透膜成本持续下降,反渗透法占比上升。
2、下游端
就海水淡化下游主要用途分布情况而言,目前我国海水淡化主要用于核电和电力、石化和化工、钢铁和有色等能源和制造业,消费需求整体较少。根据数据显示,2020年我国海水淡化用于核电和电力占比近4成,石化和化工占比20.9%,钢铁和有色占比15.44%,市政和饮用仅占比13.77%。
我国海淡成本较高,竞争力暂落后。国内海水淡化的平均成本约为5-8元/吨,而以以色列为代表的国外先迚海淡工程成本约为3-4元/吨;另外,由于我国自来水价格不包含自来水制水的全部成本,其中自来水厂及输水管网等由国家建设、企业运营,而海水淡化成本全部由企业承当,目前还没有建立统一的水价体系和供水管理体系。因此我国自来水价格相对较低,目前我国居民用水平均价格仅为3元/吨左右。随着工业与生活用水水价的逐渐上升,淡化后的海水从成本上将逐渐具备竞争力。从成本与需求角度考虑,海水淡化市场更可能由工业市场率先启动。
我国海水淡化技术水平
为了解决淡水短缺的问题,世界上一些国家在积极研发海水淡化技术,并试图以更低的成本从海洋中获取淡水资源。通过淡化海水,可以有效解决沿海地区的水资源短缺问题。
在过去,海水淡化领域走在世界前列的国家是以色列。以色列地处中东,中东地区有一个显著的特点,就是油多水少。在中东,不仅以色列有许多海水淡化工厂,中东许多富裕的海湾国家,比如沙特阿拉伯、阿联酋等,都分布着大量的海水淡化厂。
全球海水淡化产能已从2000年的不足0.3亿吨/日 ,发展到2020年的1亿吨/日,其中大部分产能都是由中东国家贡献的。海水淡化成本也从上世纪70年代的10美元/吨,下降到目前不足1美元/吨,成本最低已能够做到4~5元人民币每吨。
现在,世界上已有120多个国家和地区在应用海水淡化技术,其中80%用于饮用水,解决了1亿多人的供水问题。
海水淡化就是将咸水转化为淡水,是一个大工程,比较复杂,从工艺上来讲主要包括海水预处理、淡化脱盐、淡化水后处理等。海水淡化不单单是去除海水中的盐分,获取到的淡水还必须调节pH值,必须使水的pH值大于6.5,呈弱碱性,这样才能达到饮用水的标准。
全球海水淡化技术有20多种,目前市场上占主流的是反渗透膜法和蒸馏法。
蒸馏法是种简单而古老的方法,这种方法是先把水加热、煮沸,产生蒸气,再把蒸气冷凝形成蒸馏水,这种方法比较消耗能源。反渗透膜法,就是对海水加压,使之通过半透膜,从而得到淡水的一种技术。海水淡化就是以能源换资源的一个过程,主要是利用核能、太阳能等来淡化海水。
海水淡化需要消耗大量能源,所以在不富裕的国家经济效益并不高,但对于严重缺水却又比较富裕的国家来说,这点成本并不算什么。
海水淡化要想普及,就必须要降低成本。如果成本过高,根本用不起,是不可持续的。不过好在淡化海水的同时,也可以产生很多附加产业,比如制盐、制卤等。
为了解决国内水资源短缺的问题,除了南水北调,沿海地区实施海水淡化,也是必走的一步。
此前,海水淡化所需的设备和技术,一直被外国公司所垄断,想要发展并不容易。经过多年的发展和技术积累,我国的海水淡化技术已经走在了世界的前列,是世界上少数几个完全掌握海水淡化技术的国家之一。
目前,全国已建成海水淡化工程100多个,海水淡化能力已达160万吨/日以上。不过,相对于城市发展的用水需求来说,我国海水淡化规模仍然较小,并且不少地方海水淡化入网存在一定障碍。
虽然我国已经完全掌握了海水淡化技术,但与国际先进水平仍存在一定差距。以其中最重要的海水淡化成本来说,我国目前已接近5元/吨,但放眼全球,成本仍不是最便宜的。相信随着经济的发展,技术水平的提高,成本等问题都不是问题,我国沿海城市未来一定会大规模建设海水淡化工程。
如果未来核聚变技术再获得突破,能源不再是问题,那么海水淡化的成本将更加低,沿海地区甚至可以向内陆城市输水。