摘要: 水资源短缺问题长期制约着山东省的经济社会发展，随着海水淡化技术日趋完善，向海取水或将成为山东省淡水来源的主要途径。海阳市位于山东省东南端，处于青岛、威海、烟台三市交界处，在电力供应、城市区位、产业发展等方面具备建设大规模海水淡化项目的可行性。本文在梳理海阳市整体情况、现有产业的基础上，聚焦海水淡化项目的电价及消纳等核心问题进行可行性分析，认为大规模海淡项目对于保障海阳市及周围地区的生产生活用水具有重要意义。
Abstract:
The shortage of water resources has restricted the economic and social development of Shandong Province. With the improvement of seawater desalination technology, taking water from the sea may become the main source of getting fresh water in Shandong Province. Haiyang is located in the southeast of Shandong Province, at the intersection of Qingdao, Weihai and Yantai. And it has the foundation to build large-scale seawater desalination projects in terms of power supply, urban location and industrial base. Based on the analysis of the overall situation and the existing industry of Haiyang, this paper focused on the feasibility analysis of the core issues of seawater desalination project such as electricity price and consumption, and believed that large-scale seawater desalination project has great significance for production and living in Haiyang and its surrounding areas.
1. 引言
2022年我国水资源总量27088.1亿立方米，约占全球水资源量6%，但人均水资源量仅有2300立方米，为世界平均水平1/4，是全球人均水资源最贫乏的国家之一。而且随着我国经济持续向好发展，供用水量逐年增加80~100亿立方米，水资源又呈现时空分布不均的特点，因此解决水资源短缺问题较为紧迫[1]。目前，我国取用淡水主要依赖地下取水和远程调水[2]，随着海水淡化技术日趋成熟，淡化水成本不断下降，向海取水或将成为淡水来源的主要途径[3]。根据《2022年全国海水利用报告》，2022年全国共有海淡工程150个，主要分布在辽宁、山东、江苏、天津等沿海缺水地区[4]，其中山东省建成海淡工程44个，日产规模达603,209吨，规模量居全国第二，用途以工业、生活用水为主，具备海淡规模化应用和产业化发展潜力。海阳市位于山东省东南端，处于青岛、威海、烟台三市交界处，近年来清洁能源、航空航天、新材料等产业迅速崛起，发展海淡项目对于保障海阳市及周围地区的生产生活用水具有重要意义。
2. 海阳市情况介绍
2.1. 产业基础
海阳市隶属山东省烟台市，土地面积1909平方公里，海域面积1829平方公里，海岸线长212公里，常住人口58万，百公里内拥有烟青威三大空港、海港，交通条件便利。目前，海阳市抢抓“碳达峰碳中和”、“航天强国”等重大战略机遇，加快构建以清洁能源和航空航天产业为代表的现代工业体系。清洁能源总装机容量超500万千瓦，创造了山东省县域清洁能源装机容量第一、发出山东省第一度核电、发出山东省第一度海上风电、实现全国第一次核能“零碳”供暖四个第一，已初步形成“核风光氢储”一体化产业集群。航空航天方面，已累计成功保障10次海上发射任务，57颗卫星成功入轨，形成“前港后厂、北固南液、系统集成、出厂发射”能力布局，是我国唯一一个海上发射母港。另外，海阳市依托绿色能源优势，加快发展新材料、装备制造、针织毛衫等特色产业。
2.2. 电力供应情况
海淡大规模生产技术主要分为多级闪蒸、低温多效蒸馏和反渗透[5] [6]，随着反渗透技术逐步发展，具有投资小、能耗低、建设周期短、占地面积小、操作维护简便等特点[7]，是目前建设海淡项目技术应用主流。以10万吨/日反渗透技术海淡项目为例，单位制水成本约5元/吨，一吨水约用电4度，参考国网山东省电力公司代理购电工商业用户2024年5月电价表，平时段约为0.7元/kWh，即吨水用电成本达2.8元/吨，约占总制水成本的56%。海阳市核电、风光等清洁能源发电量充足，建有山东省首个投运的山东海阳核电机组，可为大规模海淡项目提供电力保障。山核利用核电蒸汽已成功投运“水热同产同送”科技示范工程，通过抽取蒸汽驱动水热同产装置，可将海水转化为95℃的高温高品质淡水。未来将分期建设大型核能海水淡化项目，为烟台市水资源提供战略储备，并根据产能和需求情况辐射周边地区。
2.3. 周边地区水资源需求旺盛
尽管海阳市水资源丰富且不存在调引客水需求，但海阳市所在烟台市市内六区属于缺水状态，2022年调引客水量占总供水量9.3%。与海阳市相邻的青岛市也属于严重缺水的沿海城市之一，对南水北调及引黄济青工程依赖程度高，高峰时期90%以上用水依赖客水，2022年调引客水量占总供水量28.7%，但近年来青岛已先行开展海水淡化研究，2022年淡化海水占总供水量3%。目前青岛已将海淡水纳入水资源统筹规划，并作为城市供水的重要补充水源和战略储备水源，应用于市政供水、工业用水、海岛用水等多个场景，但仍有较大的用水缺口。
3. 电力解决方案
在目前设备成本、建设成本都较难降低的情况下，主要考虑通过降低电力成本达到降低海淡成本的目的。
3.1. 核能供电
规模化海水淡化通常不少于10万吨/日，需要大量能量消耗，核能发电在技术成熟性、经济性、可持续性等方面具有很大的优势[8]，在成本可控的情况下具有巨大的市场优势[9]，但实际应用中存在“厂用电”及“隔墙售电”限制可能性。
3.2. 风光供电
针对偏远海岛缺水问题，部分研究提出通过建设离网型风光互补海水淡化系统进行缓解[10]，但日产规模较小且制水成本较高，对于大规模海淡项目借鉴价值有限。海阳市可将海淡项目与当地丰富的清洁能源资源结合，通过建设分布式光伏、分散式风电项目，耦合海水淡化技术，配套发电、储能系统，构建“自发自用、余电上网”模式，降低海淡项目运行成本，打造绿电治绿水典型示范，也是挖掘电网负荷侧灵活性资源的重要举措[11]。
3.3. 合理利用分时电价
山东省实行工商业代理购电分时电价，谷电、峰电时段电价差异大，目前深谷时段约为0.2元/kWh，低谷时段约为0.3元/kWh。另外，根据山东省发改委发布的《关于完善污水处理等行业用电价格政策的通知》，对2025年年底前实行两部制电价的海水淡化项目免收容量(需量)电费。建议项目单位做好用电方案设计，统筹优化降低成本。
4. 消纳解决方案
因海阳市自身不缺乏水资源，若建设大规模海淡项目将面临严峻的消纳难题。
4.1. 合理比例掺混并入市政供水管网
建议将海水淡化项目纳入市政供水及重要应急补充资源进行统一管理，推动海水淡化水跨地市调蓄水库、供水管网建设[12]。参考全国首个主要用于市政供水的青岛市百发海淡一期项目(10万吨/天)，日供水7~8万吨。供水模式管理方面，青岛市建立了厂网一体化运营管理机制，由水务集团统筹管理，科学调度自来水及海水淡化水生产运营、管网输送，形成了自来水与海水淡化水多水源供水保障体系。
4.2. 建设远距离输水管道
海阳市作为烟青威三市交界、中心节点城市，可以建设长距离输水管道为周边水资源短缺城市供水，以水源置换方式与周边地区进行黄河水、长江水指标的水量交易，有效解决工程布局与调水指标分配配置过程中存在的难题[13]。
4.3. 引进高耗水企业
海淡水品质要优于普通市政用水，可以优先选择对水质有要求的工商业客户，合理规划产业布局及海淡项目产出能力，实现对用水企业“点对点”供水。建议海阳市充分发挥绿电蒸汽优势，积极探索引进罐装水厂、啤酒厂、饮料厂、医疗设备等大型用水企业。
4.4. 充分利用浓盐水
海淡后产生的浓盐水温度、流量稳定，化学组分浓度为标准海水浓度的近2倍，且处理量仅为直接处理海水量的一半，显著降低溴素等提取成本[13]。建议在建设海淡项目的同时引进盐化工企业，加快浓海水化学中元素提取，实现海水淡化多层级利用[14]，充分利用浓盐水代替开采地下卤水。
4.5. 利用平台渠道
目前山东省已成立海水淡化与综合利用产业研究院、山东省海水淡化利用协会、胶东经济圈海水淡化与综合利用产业联盟等科研机构，建立起“政产学研金服用”一体化创新平台，为企业经营、产业发展搭建良好的沟通平台，着力构建海水淡化全产业链条[15]。建议海阳市充分利用平台资源寻求海淡水消纳途径。
5. 结语
海阳市在电力供应、城市区位、产业基础等方面具备发展大规模海水淡化项目的基础，淡化水有利于促进海阳市及周边地区的经济发展并保障用水安全，因此在海阳市建设大规模海淡项目具有现实意义。海阳市应充分发挥海水淡化产业发展优势，努力破解电价等制约海淡产业发展瓶颈，积极探索浓盐水利用、长距离输水管道、市政管网掺水等淡水消纳途径，尽快出台产业发展政策、健全产业发展链条，全力打造海水淡化综合利用强市，为其他沿海地区发展海水淡化产业提供参考经验。