青岛市海水淡化利用现状及潜力分析

康 权，王锐浩，黄鹏飞，王小军，朱 杰，王晓丽

(1.自然资源部 天津海水淡化与综合利用研究所，天津 300192；2.南京水利科学研究院水文水资源与水利工程科学国家重点实验室，江苏 南京 210029；3.水利部应对气候变化研究中心，江苏 南京 210029)

1 前言

海水淡化是实现水资源利用的开源增量技术，可以增加淡水总量，且不受时空和气候影响，保障沿海居民饮用水和工业锅炉补水等稳定供水。近年来，随着沿海社会经济的快速发展和水资源需要的不断攀升，我国海水淡化在关键技术研发、成果转化、示范应用、技术推广等方面都得到国家和地方政府的大力支持，技术不断成熟，产业发展迅速，海水淡化已成为沿海缺水城市的重要手段，也是一些边远海岛解决水资源短缺问题的唯一方式[1]。截至2019年底，我国已建成海水淡化工程115个，工程规模1 573 760 t/d[2]。

青岛当地水资源贫乏，且时空分布不均，降水年际年内变化大，客水依赖程度高，青岛市水资源的禀赋和特点，凸显出水资源分布与生产力布局不相适应的矛盾十分突出，导致水资源已成为青岛经济社会发展的重要约束[3]。青岛市地处暖温带，海岸线长730 km，海水清澈透明，水质优良，取水方便，具有发展海水淡化的优良条件。在青岛发展海水淡化可以在短期内增加城市供水量，缓解供水压力，是增加供水储备，保障全市供水安全的重要途径[4-5]。为此，文章通过分析青岛市海水淡化利用现状，并指出存在的主要问题，在此基础上，评估2030年和2035年海水淡化潜力，以期为青岛市海水资源综合利用与管理提供参考。

2 青岛市海水淡化现状及其存在问题

(1)海水淡化现状。

青岛市海水淡化起步较早，2006年制定了全国第一个城市海水淡化产业发展规划，2013年被确定为国家海水淡化试点城市，海水淡化发展长期位于国内前列。截至目前，青岛市已建成海水淡化工程13个，工程总规模为23.6万t/d，占山东省海水淡化规模的83.35%，占全国海水淡化规模的19.6%[2]。从技术上来看，青岛海水淡化主要以反渗透海水淡化技术为主，占工程总规模的98.7%。从用途来看，海水淡化水主要用于工业，部分用水市政用水。海水淡化装置已经开始进入规模化应用，其中2013年建成的青岛百发海水淡化工程是国内最大的市政用水海水淡化项目，也是全国首个取得饮用水卫生许可的海水淡化项目，日最高供水量约7万t，是青岛市供水调峰调压的主要水源；2016年建成的董家口海水淡化项目是世界范围内相同规模建设周期最短、投资成本最小，水价最低的海水淡化工程，主要满足董家口经济区园区内工业用水需求。青岛市已建海水淡化工程概况见表1。

表1 青岛已建海水淡化工程情况

在技术研发方面，青岛是我国海水淡化研究的发源地之一。1965年，山东海洋学院开始反渗透醋酸纤维不对称膜的研究。20世纪70年代进行了中空纤维和卷式反渗透膜及元件的研究。目前青岛市涉及海水综合利用技术研发的机构有中国海洋大学、中科院海洋所、725研究所等多家具有自主知识产权海水淡化技术研发实力的高校、科研院所，具备发展海水淡化产业的科技支撑条件，在预处理、多级闪蒸、多效蒸馏海水淡化系统、船用海水淡化装备、多能耦合海水淡化等方面，拥有良好的基础条件[6]。全市涉及海水淡化装备利用技术研发及人才培养机构10余家，拥有市级以上工程中心5家，通过承担国家、省部级科技计划项目，开发形成一批具有自主知识产权的科技成果。

在设备制造方面，青岛市海水淡化制造能力不断增强。2016年全市海水淡化装备产业实现产值约50亿元，涌现了以华欧、科瑞特为代表的一批拥有自主知识产权的生产企业，重点培育了青岛双瑞海洋环境工程股份有限公司等15家装备制造企业[7]，集聚了一定数量的配套零部件制造企业，海水淡化装备制造已形成一定研发及生产能力，其中一些产品和技术接近国际先进水平。

在技术应用方面，2004年，大唐黄岛电厂建成具有自主知识产权3 000 t/d低温多效海水淡化示范工程，之后分别于2006年和2007年建成黄岛电厂3 000 t/d和10 000 t/d反渗透海水淡化工程。在黄岛电厂海水淡化工程的示范下，青岛电厂、青岛碱业等企业也纷纷发展海水淡化，为利用企业带来了较大的经济效益，同时有力促进了水资源节约利用。2013年，青岛百发10万t/d反渗透海水淡化工程建成，该工程是青岛最大的海水淡化工程[8]。此外，青岛市海水淡化装备制造重点企业多家，集聚了一定数量海水淡化配套零部件制造企业，在海水预处理装备、超滤膜等领域形成了优势产品。

在政策措施方面，2013年以来，青岛市先后被列入国家海水淡化产业发展试点城市、国家海洋高新技术产业基地试点，出台了《青岛市海水淡化装备制造业发展规划》、《青岛市海洋产业发展指导目录(试行)》、《青岛市海水淡化产业发展规划(2017-2030年)》等文件，推进青岛市海水淡化装备制造、材料和产品生产等领域的发展。2017年，山东省物价局对青岛市两个海水淡化项目用电价格政策进行了批复，明确百发海水淡化项目、董家口经济区海水淡化项目自2018-01-01起3 a内用电价格暂按居民生活用电类的非居民用户0.555元/kW·h(含税)标准执行，期满后根据国家电价改革进程和海水淡化项目运营状况另行确定。按此优惠政策测算，两个项目运行电费标准下降约20%，满负荷运转时每年可节约用电成本约4 260万元，大幅降低了海水淡化吨水成本。

(2)存在问题。

①海水淡化总体规模偏小，利用水平远低于国外先进地区。经测算，目前青岛海水淡化规模为23.55万t/d，年供水量约0.77亿t，而根据青岛市《2019年水资源公报》，青岛市全年总供水量为9.184亿t，海水淡化水供水比例仅占全市供水总量的8.6%，占比重较低；且海水淡化的产品水大部分用于海水淡化厂周围的工业用水，极少应用在生活用水，利用水平与国内外先进地区有很大差别。主要原因在目前海水淡化不属于公用事业，无法享受自来水、南水北调等水利工程的财政补贴和扶持政策，产业完全靠市场运作，竞争力弱小，发展较慢。

②资金投入和政策激励较少，配套设施不完善。虽然青岛市早在2006年就制定了海水淡化产业发展规划，也将海水淡化作为重点建设内容。但由于缺乏系统的规划和布局，导致了海水淡化工程的建设较为分散，海水淡化配套管网建设也较为滞后，限制了海水淡化的发展。此外，青岛市目前对海水淡化资金投入较少，用户推广及配套政策也不完善，缺乏有力的政策支持和资金投入，也没有形成合理统一的海水淡化市场机制、定价机制和财政补贴机制，全面推广应用也存在较大的困难[9]。

③对海水淡化的认识不足，对海水淡化作为生活用水存在疑虑。大多数市民对水资源短缺的认知不足，对海水淡化存在误区，尤其是对海水淡化水作为生活用水存在抵触心理，缺乏对海水淡化的认同，在一定程度上也阻碍了海水淡化的发展和应用。

3 青岛海水淡化潜力分析

(1)水资源供需平衡分析。

青岛水资源供需平衡分析参照《青岛市水资源综合规划》。青岛市城市需水量预测根据国家《水资源供需预测分析技术规范(SL429-2008)》，需水量预测采用定额法或趋势法进行预测。根据经济社会发展指标预测成果，考虑到产业布局与经济结构调整、经济增长、人口增加、城市化进程加快和科技进步、体制机制创新等因素，按照满足经济社会发展最基本用水保障的原则，分别提出不同水平年居民生活、农业、工业、建筑业、第三产业、河道外等用户发展指标及需水定额，进行需水量预测。

农业需水量按照满足作物基本灌溉条件进行测算(每亩灌溉净定额128 m3)，生活需水量按满足节水型社会建设要求的人均用水定额进行测算(城市生活用水105 L/d·人，农村生活用水定额75 L/d·人)，生态环境需水量以满足河道外最基本生态环境用水的状况进行测算，水资源供需平衡分析以此为基础，在优先保证河道内基本生态环境需水前提下，按照满足经济社会发展最基本用水保障的原则进行水资源供需预测分析。

经预测，至2030年，青岛城市需水量11.86亿t(325万t/d)，缺水6.26亿t(171.6万t/d)；展望2035年，预测城市需水量16.0亿t(438万t/d)，缺水10.4亿t(285万t/d)(表2)，供水形势异常严峻。

表2 青岛市水资源供需分析

(2)海水淡化潜力分析。

立足青岛实际，青岛当地水源基本已无开发潜力，采取节水措施节约的水量也十分有限，无法满足新增发展用水需求。因此，新增水资源短缺缺口亟需海水淡化水开源补充。国外如巴林、阿联酋、科威特等国家海水淡化占市政用水份额均在60%以上，青岛与其相比有不小的差距[10]。考虑到青岛市新增供水大部分为工业用水和市政用水，可以用海水淡化进行替代和补充。海水淡化开发利用潜力采用贡献率法评估，即海水淡化对于供水缺口的贡献率。按照全市水资源供水缺口的供水比10%、20%、30%、40%、50%、60%分别测算2030年和2035年青岛市海水淡化利用潜力，即在10%的供水比，预计到2030 和2035年海水淡化的利用潜力可达到0.63亿(17万t/d)和1.04亿(28.5万t/d)；在20%的供水比，预计到2030和2035年海水淡化的利用潜力可达到1.25亿t(34万t/d)和2.08亿t(57万t/d)；在30%的供水比，预计到2030和2035年海水淡化的利用潜力可达到1.88亿t(52万t/d)和3.12亿t(85.5万t/d)；在40%的供水比，预计到2030和2035年海水淡化的利用潜力可达到2.50亿t(68万t/d)和5.20亿t(142.5万t/d)；在50%的供水比，预计到2030和2035年海水淡化的利用潜力可达到3.13亿t(86万t/d)和5.20亿t(142.5 t/d)；在60%的供水比，预计到2030和2035年海水淡化的利用潜力可达到3.76亿t(103万t/d)和6.24亿t(171万t/d)(表3)。

表3 青岛市海水淡化利用潜力分析表

4 发展建议

(1)完善海水淡化规划，将海水淡化列入水资源统一配置规划，明确海水淡化战略储备水源的定位，提升海水淡化在城市供水中的比例。遵循积极开发与合理利用相结合的原则，基于水资源开发利用现状，规划、统筹考虑，规划海水淡化规模，积极推进海水淡化工程的实施。明确发电、钢铁、石化、供热等企业工业用水逐步采用淡化海水替代自来水；统筹规划建设运营自来水和海水淡化供水，实现淡化厂与水厂互联，建立大供水管网格局，实现市政供水多水源调配互补。

(2)建立政府补贴政策，加强海水淡化配套设施的建设。目前的《青岛市海水淡化项目运营财政补助办法》只针对百发等国有企业，还应制定自营海水淡化项目的补助办法，对于水电联产企业自建海水淡化工程的，在一定时期内给予免征增值税政策优势，将电价优惠政策推广至全市。对海淡项目的清洁水量进行适当奖励和补偿，从政策体系上保障降低海水淡化成本。将海水淡化厂与城市市政供水管网连接，考虑水电联产，方便工业直供；配套供水管网，将海水淡化配套输水管网的建设纳入市政管网建设范畴，降低企业海水淡化的生产成本。

(3)拓宽投融资渠道，市财政在年度预算中对海水淡化工程建设所需资金予以重点安排，优先保障。创造市场化条件，加强在税收、信贷、价格等方面的政策引导，创新PPP融资模式，大力吸纳社会资本，多渠道，多层次、多元化增加工程资金投入。

(4)加大技术研发力度，推进海水淡化新技术推广应用。加强海水淡化关键工艺、技术、材料的自主研发，提高自主创新能力，优化海水淡化关键装置设计、制造技术，提高关键装备制造能力，支持国产材料设备的推广应用，给予一定补贴，提高设备的国产化比率，从而降低海水淡化成本。