滇清环境|海水淡化在我国有“潜在需求”吗?

2023-10-18 11:05
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在海水淡化相关的讨论交锋中,**的争议点莫过于对海水淡化市场真伪的论证。海淡产业要发展起来,找到真正的需求场景是首要任务。本文拟去伪存真,在数据表象之下,探讨海水淡化市场真实、硬核的“潜在需求”。

在海水淡化相关的讨论交锋中,**的争议点莫过于对海水淡化市场真伪的论证。在“水资源危机”的叙事下,海水淡化是被寄予厚望的“非常规水源”,在不久的未来,能够承担起补充我国淡水资源、化解水资源危机的重任。因而启动海水淡化是大势所趋。

而在另一个视角,这件事情未必成立,还有许多细节需要讨论。在当前水资源供需状况下,启动海水淡化是否有足够的必要性?有非海水淡化不可的应用场景吗?这些潜在需求有多少?

海淡产业要发展起来,找到真正的需求场景是首要任务。本文拟去伪存真,在数据表象之下,探讨海水淡化市场真实、硬核的“潜在需求”。

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近来,有学者通过对我国水资源相关数据的直观分析,得出“全国生产生活用水量已达峰”的结论。尽管业内专家对此有着不同视角的解释,但拐点的形成,是一个被大众看到的现象。
中国城市规划设计研究院原党委书记兼副院长邵益生在日前召开的新海淡座谈会中也提到类似顾虑。
他以北京市20年以来的用水量数据变化为例:2000年北京用水量是40.40亿,包括生活用水、工业用水、农业用水三部分。根据当时的预测,到2020年北京需水量要达到60亿,为此启动了南水北调工程,调16亿。当时还有一个预测是“还存在4亿的缺口”。
而到2021年,北京市用水总量是40.83亿,其中还包括了16.68亿(占40%)的生态环境用水。此外,在2021年北京市的40.8亿用水中,有12亿水是再生水,换而言之,2021年北京市用到的淡水资源只有28.8亿吨。
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“在实际用水量下降的情况下,每年又有10 多亿吨的新增‘南水’,主要用于置换地下水和当地的水资源,补充生态用水。试想,地盘都被其他水源占了,那海水淡化的应用场景在哪儿?市场潜力会有多大?”
当前海水淡化产业的发展状况及应用领域是上述观点的现实印证。《2021全国海水利用报告》显示,我国对于海水的利用以直接利用为主,总量约1775.07亿吨;通过淡化的利用的部分较少,总工程规模仅185.64万吨/日,总量不到直接利用量的0.4% 。
在这一部分淡化利用中,主要应用于工业用水,集中在沿海地区北部、东部和南部海洋经济圈的电力、石化、钢铁等高耗水行业;在饮用水领域应用较少,且**于局部地区,如广东省、福建省缺水海岛和浙江省抗旱应急等。
在上述前提下,邵益生对海水淡化市场的预判是“面临很多问题和挑战”。他指出,海淡产业要发展起来,找到真正的需求场景是首要任务。
在这一命题下,本文结合未来新水务专家工作组专家观点,去伪存真,在数据表象之下,探讨海水淡化市场真实、硬核的“潜在需求”。

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场景一

“绿电制绿氢”产业的必要辅助

在新海淡座谈会上,国务院发展研究中心资环所副所长常纪文及团队成员提出,海水淡化或将成为“绿电制绿氢”产业的重要辅助。这一设想,在邵益生看来,是一个“豁然开朗”的思路。
常纪文团队介绍,当前,我国绿氢产能尚未发展充分。2020年,我国绿氢产能占氢能产能的1%,到2023年也仅约为1.5%。氢能的主要来源是化石能源制氢,未来要实现碳中和,氢能的来源也需要更加清洁绿色。根据趋势预测,到2030年,在3500万吨的氢能产量中,绿氢将约有700-800万吨;到2060年,氢气产能约为1.3亿吨,其中绿氢将占到1亿吨。在地域分布上,预计华北、西北地区的绿氢产能达到全国总产量的50%。
而1亿吨的绿氢规模至少需要20亿吨淡水。如此大规模的绿氢产业,需要大量水资源作为生产要素。因此,在实践层面,面临水量不匹配、时空不匹配、水质不匹配等问题,水资源的有效供给成为绿氢发展的瓶颈。“风光资源好的地方大多是缺水的地方。而且绿电制绿氢项目需要连续稳定的水资源供给,但通过调水工程实现的跨区域调水,难以满足连续稳定的用水需求。”中国国际工程咨询有限公司正高级工程师张建红表示。
基于上述发展瓶颈,常纪文团队提出了海水淡化西输的设想:“考虑海水淡化规模效益较大,可以在沿海进行淡化,再将淡化水输至西部风光发电基地及相关的氢能项目所在地,具体路线与风光发电产业、氢能产业发展规划相协调。”

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对于绿氢项目而言,海淡水西输方案在某些方面比南水北调更具优势。在2022年以来气候变化加剧、一些南部省份严重干旱频发的情况下,未来南水北调的水源稳定性可能存在一定风险,而海水是取之不尽、用之不竭的资源。此外,海水淡化的最低成本接近4元,在某些缺水地区,海水淡化存在价格优势。

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场景二

咸潮问题及盐碱地问题的可选方案

在未来新水务专家工作组专家、北京师范大学水科学研究中心主任/教授王圣瑞看来,在短期内,海水淡化产业有两个切入点值得深入探讨,包括用海水淡化技术去处理咸潮、改善盐碱地,保障我国的水安全和粮食安全。

咸潮问题是很多临海城市面临的共同问题。因自然水文活动,我国珠江口、长江口等大河口长期面临周期性咸潮入侵,影响地下淡水资源水质情况,波及居民生活、工业生产、农业灌溉等。如上海青草沙水库在2022年遭遇连续78天不可取水的咸潮,大大超出原设计工况,最终通过从江苏异地调水,才确保城市原水供应恢复正常。珠海也面临同样问题,尤其在旱季,咸潮问题严峻,只能通过大的调度工程手段,以淡压咸。随着人口的增加、产业的发展、气候的变化,淡水资源日益短缺,这种工程手段逐渐显现出不足,咸潮问题需要技术方法创新。

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盐碱地一直是农业棘手问题。我国有9913万公顷盐碱地,严重的盐碱土壤地区植物几乎不能生存。目前,改良盐碱地的手段多为非化学手段,通过漫灌、滴灌、喷灌等水利措施来完成。如内蒙地区就是通过引黄灌溉的方式,辅以滴灌驱盐、地下盐分汇集等手段,来确保作物生长。

但随着水资源匮乏愈加严重,水利手段也面临困境。而从水务角度,通过海水淡化,对滨海这些区域的盐碱地进行改造,可能成为确保粮食安全的重要技术方向。

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场景三

打开潜在的发展可能

回到文章开头的用水量数据。对于该数据,有人认为是用水需求达峰的证据,有人认为“用水不同于需水”,用水量的不增长,可能正是经济社会发展收到一定限制的体现。
未来新水务专家工作组专家、中持水务股份有限公司技术委员会主任许国栋提出的“沿海50-100公里短流程海水淡化水循环”的需求场景,就是基于打破水资源红线约束、打开发展可能的初衷:海岸线城市基础设施相对完善、经济相对发达,具备应用海水淡化技术的先天条件。
另外,随着海上风能、太阳能等新能源的开发成本逐渐降低,海水淡化能耗成本高的问题被解决,就可基于海水淡化实现沿海短流程水循环,无限量用水供应给该城市使用或另作他用。

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在这个设想中,需求场景或许不够具体,却充满想象空间——沿海短流程水循环实现后,会实现“水量自由”,会为我们创造“自由水价”,会极大地释放水系上游工业企业的环保压力等。(相关阅读→许国栋:发展海水淡化事业需要算大账 )
清华大学环境学院教授王凯军认为,海水淡化或将发挥“腾出生态用水空间”的效用。考虑能源结构调整的需求、气候变化带来的需求、国际形势带来的需求(如粮食安全),结合京津冀地下水资源大漏斗的实际,尽管当前用水量数据没有连年增长,但我们仍有必要通过海水淡化替代一部分传统水资源,让更多的水回到自然里。

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