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當前海水淡化的很多關鍵裝備仍然靠進口,海水淡化裝備國產化有很大空間。
高溫天氣導致飲用水資源短缺
今年入夏以來,北半球多地遭受異常高溫天氣襲擊,多地河水斷流、林火頻發、干旱持續。
據央視財經報道,俄羅斯東方新觀察網站近日刊登題為《除天然氣外,飲用水正在成為戰略資源》的文章稱,多種因素導致飲用水正在成為戰略資源。
文章稱,歐洲國家目前因高溫導致湖泊和河流水位下降甚至干涸,許多歐盟國家遭遇干旱,而水資源短缺在北美與中亞的一些地區也成了客觀現實,普通的飲用水現在已經成為世界上最寶貴的資源之一。
海水淡化裝備國產化有很大空間
據報道,世界氣象組織曾指出,今年7月是有記錄以來全球最熱的三個7月之一。據央視網,根據西班牙《國家報》當地時間8月19日報道,由于氣候變化引起的強烈干旱,西班牙政府將實施一項計劃,即在沿海地區建造海水淡化處理廠,用以為居民提供水源。西班牙各地預計將投資超過3億歐元用于加強海水淡化。
早在2021年,國家發展改革委、自然資源部印發的《海水淡化利用發展行動計劃(2021—2025年)》(以下簡稱《計劃》)明確,到2025年,全國海水淡化總規模達到290萬噸/日以上,新增海水淡化規模125萬噸/日以上。海水淡化關鍵核心技術裝備自主可控,產業鏈供應鏈現代化水平進一步提高。
今年年初,河北省印發《河北省海洋經濟發展“十四五”規劃》,確定了該省發展海洋經濟的遠景和近期目標,其中就海水淡化產業發展作出安排。據河北日報,當前海水淡化的很多關鍵裝備仍然靠進口,海水淡化裝備國產化有很大空間。
國產化率超70% 海水淡化水制水成本越來越低
近幾年,青島的海水淡化發展駛入快車道,這其中離不開技術進步以及設備國產化率提高。最直接的結果就是,海水淡化制水成本呈現下降趨勢,目前國內海水淡化項目制水成本約5-7元/立方米,先進的大型海水淡化項目制水成本低于5元/立方米。
制約海水淡化制水成本的關鍵因素主要有電費、折舊及攤銷成本等。其中,最主要的還是前期投入的建設成本,包括超濾膜、反滲透膜、能量回收裝置等。此前,很多關鍵設備都需要進口,價格昂貴,這也導致海水淡化的成本居高不下。隨著國內的科研攻關,許多關鍵設備都已經可以使用國產設備來進行替代。
其中,董家口、百發二期是自主研發、自主設計、自主建設和自主運行的十萬噸級海水淡化項目,除了反滲透膜、高壓泵、能量回收裝置等核心技術仍依賴進口之外,主要設備設施基本實現國產化,百發二期海水淡化項目國產化率達到70%以上。
李珂介紹說,以超濾膜為例,常規的設計使用年限為5年。董家口海水淡化項目采用的就是國產超濾膜,成本直接下降了40%。同時,在運行的過程中,工作人員也不斷總結經驗進行技術改造,延長“膜”的使用壽命,目前,董家口項目的海水淡化售水價格為4.25元,成本進一步降低。
不僅如此,青島市積極推動搭建海水淡化新技術、新材料、新裝備中試和應用示范基地,助力加速關鍵設備設施國產化進程。
2022年2月22日,全國首家海淡設計研究院——青島水務海水淡化設計研究院有限公司在青島市德縣路23號掛牌成立。該研究院是國內海水淡化領域首家專業設計研究院,以推動我國海水淡化設施設計、集成能力為目標,通過吸收、引進、利用海水淡化產業先進技術和科研成果,為推動海水淡化規模化發展提供工程技術支撐。研究院將深度參與國內外大型海水淡化項目,助力青島市在海水淡化領域的應用研究及產品開發、技術轉化、學術交流、規劃設計、項目建設、設備集成和專業技術人才培養。
海水淡化產業鏈簡析
1、上游端
海水淡化的能耗成本高是束縛海水淡化應用發展的主要因素。目前我國萬噸級別反滲透法和低溫多效法海水淡化制水成本中,能耗占了超過一半的比例。反滲透法中,電耗約為3-4度/噸,占了總成本的53%;低溫多效法中,電耗+蒸汽成本占了總成本的56%。高昂的能耗成本造成了過去海水淡化制水成本的居高不下,成為海水淡化應用發展道路上的一大阻礙,隨著反滲透膜成本持續下降,反滲透法占比上升。
2、下游端
就海水淡化下游主要用途分布情況而言,目前我國海水淡化主要用于核電和電力、石化和化工、鋼鐵和有色等能源和制造業,消費需求整體較少。根據數據顯示,2020年我國海水淡化用于核電和電力占比近4成,石化和化工占比20.9%,鋼鐵和有色占比15.44%,市政和飲用僅占比13.77%。
我國海淡成本較高,競爭力暫落后。國內海水淡化的平均成本約為5-8元/噸,而以以色列為代表的國外先迚海淡工程成本約為3-4元/噸;另外,由于我國自來水價格不包含自來水制水的全部成本,其中自來水廠及輸水管網等由國家建設、企業運營,而海水淡化成本全部由企業承當,目前還沒有建立統一的水價體系和供水管理體系。因此我國自來水價格相對較低,目前我國居民用水平均價格僅為3元/噸左右。隨著工業與生活用水水價的逐漸上升,淡化后的海水從成本上將逐漸具備競爭力。從成本與需求角度考慮,海水淡化市場更可能由工業市場率先啟動。
我國海水淡化技術水平
為了解決淡水短缺的問題,世界上一些國家在積極研發海水淡化技術,并試圖以更低的成本從海洋中獲取淡水資源。通過淡化海水,可以有效解決沿海地區的水資源短缺問題。
在過去,海水淡化領域走在世界前列的國家是以色列。以色列地處中東,中東地區有一個顯著的特點,就是油多水少。在中東,不僅以色列有許多海水淡化工廠,中東許多富裕的海灣國家,比如沙特阿拉伯、阿聯酋等,都分布著大量的海水淡化廠。
全球海水淡化產能已從2000年的不足0.3億噸/日 ,發展到2020年的1億噸/日,其中大部分產能都是由中東國家貢獻的。海水淡化成本也從上世紀70年代的10美元/噸,下降到目前不足1美元/噸,成本最低已能夠做到4~5元人民幣每噸。
現在,世界上已有120多個國家和地區在應用海水淡化技術,其中80%用于飲用水,解決了1億多人的供水問題。
海水淡化就是將咸水轉化為淡水,是一個大工程,比較復雜,從工藝上來講主要包括海水預處理、淡化脫鹽、淡化水后處理等。海水淡化不單單是去除海水中的鹽分,獲取到的淡水還必須調節pH值,必須使水的pH值大于6.5,呈弱堿性,這樣才能達到飲用水的標準。
全球海水淡化技術有20多種,目前市場上占主流的是反滲透膜法和蒸餾法。
蒸餾法是種簡單而古老的方法,這種方法是先把水加熱、煮沸,產生蒸氣,再把蒸氣冷凝形成蒸餾水,這種方法比較消耗能源。反滲透膜法,就是對海水加壓,使之通過半透膜,從而得到淡水的一種技術。海水淡化就是以能源換資源的一個過程,主要是利用核能、太陽能等來淡化海水。
海水淡化需要消耗大量能源,所以在不富裕的國家經濟效益并不高,但對于嚴重缺水卻又比較富裕的國家來說,這點成本并不算什么。
海水淡化要想普及,就必須要降低成本。如果成本過高,根本用不起,是不可持續的。不過好在淡化海水的同時,也可以產生很多附加產業,比如制鹽、制鹵等。
為了解決國內水資源短缺的問題,除了南水北調,沿海地區實施海水淡化,也是必走的一步。
此前,海水淡化所需的設備和技術,一直被外國公司所壟斷,想要發展并不容易。經過多年的發展和技術積累,我國的海水淡化技術已經走在了世界的前列,是世界上少數幾個完全掌握海水淡化技術的國家之一。
目前,全國已建成海水淡化工程100多個,海水淡化能力已達160萬噸/日以上。不過,相對于城市發展的用水需求來說,我國海水淡化規模仍然較小,并且不少地方海水淡化入網存在一定障礙。
雖然我國已經完全掌握了海水淡化技術,但與國際先進水平仍存在一定差距。以其中最重要的海水淡化成本來說,我國目前已接近5元/噸,但放眼全球,成本仍不是最便宜的。相信隨著經濟的發展,技術水平的提高,成本等問題都不是問題,我國沿海城市未來一定會大規模建設海水淡化工程。
如果未來核聚變技術再獲得突破,能源不再是問題,那么海水淡化的成本將更加低,沿海地區甚至可以向內陸城市輸水。