滇清環境|海水淡化在我國有“潛在需求”嗎?

2023-10-18 11:05
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在海水淡化相關的討論交鋒中,**的爭議點莫過于對海水淡化市場真偽的論證。海淡產業要發展起來,找到真正的需求場景是首要任務。本文擬去偽存真,在數據表象之下,探討海水淡化市場真實、硬核的“潛在需求”。

在海水淡化相關的討論交鋒中,**的爭議點莫過于對海水淡化市場真偽的論證。在“水資源危機”的敘事下,海水淡化是被寄予厚望的“非常規水源”,在不久的未來,能夠承擔起補充我國淡水資源、化解水資源危機的重任。因而啟動海水淡化是大勢所趨。

而在另一個視角,這件事情未必成立,還有許多細節需要討論。在當前水資源供需狀況下,啟動海水淡化是否有足夠的必要性?有非海水淡化不可的應用場景嗎?這些潛在需求有多少?

海淡產業要發展起來,找到真正的需求場景是首要任務。本文擬去偽存真,在數據表象之下,探討海水淡化市場真實、硬核的“潛在需求”。

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近來,有學者通過對我國水資源相關數據的直觀分析,得出“全國生產生活用水量已達峰”的結論。盡管業內專家對此有著不同視角的解釋,但拐點的形成,是一個被大眾看到的現象。
中國城市規劃設計研究院原黨委書記兼副院長邵益生在日前召開的新海淡座談會中也提到類似顧慮。
他以北京市20年以來的用水量數據變化為例:2000年北京用水量是40.40億,包括生活用水、工業用水、農業用水三部分。根據當時的預測,到2020年北京需水量要達到60億,為此啟動了南水北調工程,調16億。當時還有一個預測是“還存在4億的缺口”。
而到2021年,北京市用水總量是40.83億,其中還包括了16.68億(占40%)的生態環境用水。此外,在2021年北京市的40.8億用水中,有12億水是再生水,換而言之,2021年北京市用到的淡水資源只有28.8億噸。
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“在實際用水量下降的情況下,每年又有10 多億噸的新增‘南水’,主要用于置換地下水和當地的水資源,補充生態用水。試想,地盤都被其他水源占了,那海水淡化的應用場景在哪兒?市場潛力會有多大?”
當前海水淡化產業的發展狀況及應用領域是上述觀點的現實印證?!?021全國海水利用報告》顯示,我國對于海水的利用以直接利用為主,總量約1775.07億噸;通過淡化的利用的部分較少,總工程規模僅185.64萬噸/日,總量不到直接利用量的0.4% 。
在這一部分淡化利用中,主要應用于工業用水,集中在沿海地區北部、東部和南部海洋經濟圈的電力、石化、鋼鐵等高耗水行業;在飲用水領域應用較少,且**于局部地區,如廣東省、福建省缺水海島和浙江省抗旱應急等。
在上述前提下,邵益生對海水淡化市場的預判是“面臨很多問題和挑戰”。他指出,海淡產業要發展起來,找到真正的需求場景是首要任務。
在這一命題下,本文結合未來新水務專家工作組專家觀點,去偽存真,在數據表象之下,探討海水淡化市場真實、硬核的“潛在需求”。

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場景一

“綠電制綠氫”產業的必要輔助

在新海淡座談會上,國務院發展研究中心資環所副所長常紀文及團隊成員提出,海水淡化或將成為“綠電制綠氫”產業的重要輔助。這一設想,在邵益生看來,是一個“豁然開朗”的思路。
常紀文團隊介紹,當前,我國綠氫產能尚未發展充分。2020年,我國綠氫產能占氫能產能的1%,到2023年也僅約為1.5%。氫能的主要來源是化石能源制氫,未來要實現碳中和,氫能的來源也需要更加清潔綠色。根據趨勢預測,到2030年,在3500萬噸的氫能產量中,綠氫將約有700-800萬噸;到2060年,氫氣產能約為1.3億噸,其中綠氫將占到1億噸。在地域分布上,預計華北、西北地區的綠氫產能達到全國總產量的50%。
而1億噸的綠氫規模至少需要20億噸淡水。如此大規模的綠氫產業,需要大量水資源作為生產要素。因此,在實踐層面,面臨水量不匹配、時空不匹配、水質不匹配等問題,水資源的有效供給成為綠氫發展的瓶頸?!帮L光資源好的地方大多是缺水的地方。而且綠電制綠氫項目需要連續穩定的水資源供給,但通過調水工程實現的跨區域調水,難以滿足連續穩定的用水需求?!敝袊鴩H工程咨詢有限公司正高級工程師張建紅表示。
基于上述發展瓶頸,常紀文團隊提出了海水淡化西輸的設想:“考慮海水淡化規模效益較大,可以在沿海進行淡化,再將淡化水輸至西部風光發電基地及相關的氫能項目所在地,具體路線與風光發電產業、氫能產業發展規劃相協調?!?/span>

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對于綠氫項目而言,海淡水西輸方案在某些方面比南水北調更具優勢。在2022年以來氣候變化加劇、一些南部省份嚴重干旱頻發的情況下,未來南水北調的水源穩定性可能存在一定風險,而海水是取之不盡、用之不竭的資源。此外,海水淡化的最低成本接近4元,在某些缺水地區,海水淡化存在價格優勢。

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場景二

咸潮問題及鹽堿地問題的可選方案

在未來新水務專家工作組專家、北京師范大學水科學研究中心主任/教授王圣瑞看來,在短期內,海水淡化產業有兩個切入點值得深入探討,包括用海水淡化技術去處理咸潮、改善鹽堿地,保障我國的水安全和糧食安全。

咸潮問題是很多臨海城市面臨的共同問題。因自然水文活動,我國珠江口、長江口等大河口長期面臨周期性咸潮入侵,影響地下淡水資源水質情況,波及居民生活、工業生產、農業灌溉等。如上海青草沙水庫在2022年遭遇連續78天不可取水的咸潮,大大超出原設計工況,最終通過從江蘇異地調水,才確保城市原水供應恢復正常。珠海也面臨同樣問題,尤其在旱季,咸潮問題嚴峻,只能通過大的調度工程手段,以淡壓咸。隨著人口的增加、產業的發展、氣候的變化,淡水資源日益短缺,這種工程手段逐漸顯現出不足,咸潮問題需要技術方法創新。

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鹽堿地一直是農業棘手問題。我國有9913萬公頃鹽堿地,嚴重的鹽堿土壤地區植物幾乎不能生存。目前,改良鹽堿地的手段多為非化學手段,通過漫灌、滴灌、噴灌等水利措施來完成。如內蒙地區就是通過引黃灌溉的方式,輔以滴灌驅鹽、地下鹽分匯集等手段,來確保作物生長。

但隨著水資源匱乏愈加嚴重,水利手段也面臨困境。而從水務角度,通過海水淡化,對濱海這些區域的鹽堿地進行改造,可能成為確保糧食安全的重要技術方向。

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場景三

打開潛在的發展可能

回到文章開頭的用水量數據。對于該數據,有人認為是用水需求達峰的證據,有人認為“用水不同于需水”,用水量的不增長,可能正是經濟社會發展收到一定限制的體現。
未來新水務專家工作組專家、中持水務股份有限公司技術委員會主任許國棟提出的“沿海50-100公里短流程海水淡化水循環”的需求場景,就是基于打破水資源紅線約束、打開發展可能的初衷:海岸線城市基礎設施相對完善、經濟相對發達,具備應用海水淡化技術的先天條件。
另外,隨著海上風能、太陽能等新能源的開發成本逐漸降低,海水淡化能耗成本高的問題被解決,就可基于海水淡化實現沿海短流程水循環,無限量用水供應給該城市使用或另作他用。

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在這個設想中,需求場景或許不夠具體,卻充滿想象空間——沿海短流程水循環實現后,會實現“水量自由”,會為我們創造“自由水價”,會極大地釋放水系上游工業企業的環保壓力等。(相關閱讀→許國棟:發展海水淡化事業需要算大賬 )
清華大學環境學院教授王凱軍認為,海水淡化或將發揮“騰出生態用水空間”的效用。考慮能源結構調整的需求、氣候變化帶來的需求、國際形勢帶來的需求(如糧食安全),結合京津冀地下水資源大漏斗的實際,盡管當前用水量數據沒有連年增長,但我們仍有必要通過海水淡化替代一部分傳統水資源,讓更多的水回到自然里。

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