河北省水資源短缺的成因及對策研究

河北省水資源短缺的成因及對策研究

地球總體積約為1363.110。2021年3月發(fā)布的《中華人民共和國國民經濟和社會發(fā)展第十四個五年規(guī)劃和2035年遠景目標綱要》，提出了“推動落實海洋強國戰(zhàn)略，加快推進海水淡化規(guī)?；瘧茫諊医洕鐣l(fā)展”。2021年6月由國家發(fā)展改革委、自然資源部聯(lián)合發(fā)布的《海水淡化產業(yè)發(fā)展行動計劃（2021—2025年）》中提出“到2025年，新增海水淡化規(guī)模125萬噸/日”的目標。至此，海水淡化產業(yè)提升到了國家層面上，研究如何發(fā)展海水利用，利用海水淡化置換淡水資源對促進資源節(jié)約、提供水資源安全保障水平和推進生態(tài)文明建設具有重大的現(xiàn)實意義和戰(zhàn)略意義。目前，對海水淡化相關研究主要集中在技術層面或者經濟應用層面。主要研究方向有海水淡化成本及其經濟性分析1研究領域的總結1.1地理位置河北省海岸線跨越秦皇島、唐山、滄州三個地級城市及其轄區(qū)，海岸線長487km，海岸帶總面積11379.88km1.2河北省常住人口分布現(xiàn)狀河北省統(tǒng)計局公布的《河北省第七次人口普查2021年人口動態(tài)監(jiān)測大數(shù)據(jù)分目》中指出，2020年河北省常住人口7460萬人，人口比較密集、經濟比較發(fā)達。2020年全省水資源總量146.26億m1.3水資源被工開采全省生產生活中對于水資源的巨大需求使得地下水資源被過量開采。20世紀70年代以來，地下水不合理的開采利用，導致地下水位持續(xù)下降、水質惡化等，引發(fā)了一系列生態(tài)環(huán)境地質問題1.4海水淡化1.4.1中國區(qū)域電網(wǎng)網(wǎng)絡分析隨著京津冀協(xié)同發(fā)展、雄安新區(qū)建設等上升為國家戰(zhàn)略，沿海地區(qū)經濟的快速發(fā)展和人口不斷聚集，對電力部門的需求不斷增加，因此作為主要發(fā)電來源的熱電廠對淡水的需求極為龐大。中國水資源的時空分布不均，以及水資源與能源儲備的不匹配，讓能源不足的風險進一步提升。用中國7個主要流域和6個區(qū)域電網(wǎng)，即東北電網(wǎng)、華北電網(wǎng)、華中電網(wǎng)、華東電網(wǎng)、西北電網(wǎng)和南方電網(wǎng)來舉例，南方流域的徑流整體比北方的流域大。因此，南方的電網(wǎng)比北方地區(qū)，特別是華北和西北的電網(wǎng)更富水。華北電網(wǎng)的用電量和發(fā)電量相對較高，但水資源短缺，因此該地區(qū)被確定為全球發(fā)電面臨最高風險的地區(qū)。當代生活生產離不開電能源，而水資源在電能源的生產中發(fā)揮巨大作用，不可或缺。1.4.2我國海水淡化的發(fā)展現(xiàn)狀海水淡化作為新興的淡水生產方式，不受時空和氣候影響，且水質好、水量大、供水穩(wěn)定，在技術較為成熟的同時，可有效緩解沿海水資源短缺問題。近年來，國家高度重視海水淡化產業(yè)發(fā)展，2012年2月，國務院辦公廳印發(fā)《關于加快發(fā)展海水淡化產業(yè)的意見》（國辦發(fā)[2012]13號），國家相關部委相繼出臺了《海水淡化產業(yè)發(fā)展“十二五”規(guī)劃》（發(fā)改環(huán)資[2012]3867號）《全國海水利用“十三五”規(guī)劃》（發(fā)改環(huán)資[2016]2764號）《海島海水淡化工程實施方案》（發(fā)改環(huán)資[2017]2115號）等指導性規(guī)劃和實施方案，明確了海水淡化發(fā)展的方向，為海水淡化產業(yè)營造了良好的政策環(huán)境。近十年來，我國海水淡化產業(yè)保持良好發(fā)展，截至2020年底，我國海水淡化規(guī)模達到165萬t/d，最大海水淡化工程規(guī)模20萬t/d。海水淡化在保障我國沿海地區(qū)水資源安全、優(yōu)化區(qū)域供水結構、發(fā)展海洋經濟等方面發(fā)揮著越來越重要的作用。隨著深化產業(yè)結構改革的推進，沿海地區(qū)對水資源需求日益迫切，水資源與經濟要素之間的適配矛盾更加突出。推動海水淡化產業(yè)高質量發(fā)展，是立足新發(fā)展階段、貫徹新發(fā)展理念、構建新發(fā)展格局、實施海洋強國戰(zhàn)略的有機組成2行業(yè)現(xiàn)狀2.1海水利用企業(yè)數(shù)據(jù)采集通過對資料收集、數(shù)據(jù)采集、現(xiàn)場調研、專家咨詢和數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，根據(jù)歷史調查數(shù)據(jù)及《全國海水利用報告》，匯總出河北省海水利用企業(yè)數(shù)據(jù)采集名單，見表1。數(shù)據(jù)采集內容包括工程規(guī)模、技術水平、海水淡化成本、濃鹽水綜合利用情況等。海水淡化產水的終端用戶主要為工業(yè)用水，滄州國華滄東電廠的海淡水除供給周邊企業(yè)，剩余部分作為生活水自用。近年來我省海水淡化產業(yè)保持了平穩(wěn)增長，尤其以唐山曹妃甸區(qū)和滄州渤海新區(qū)為代表（河北省海水利用數(shù)據(jù)采集單位工作范圍示意圖如圖1所示）。2.2海水淡化工程截至2019年12月，全省產水總規(guī)模20.35萬t/d，較上年增加3.50萬t/d，產水規(guī)模位居全國第四位。海水淡化水年產量3714t/d，較上年持平。新增首鋼京唐鋼鐵聯(lián)合有限公司3.5萬t/d熱膜耦合海水淡化工程。其中，唐山市海水淡化產水規(guī)模最大，為14.00萬t/d日，海水淡化企業(yè)3家，海水淡化工程5個，分別是河北大唐王灘電廠0.50萬t/d反滲透海水淡化工程、唐山曹妃甸北控5萬t反滲透海水淡化工程，以及首鋼京唐鋼鐵聯(lián)合有限公司一期、二期低溫多效海水淡化工程、熱膜耦合海水淡化工程；滄州市海水淡化規(guī)模為5.75萬t/d，海水淡化企業(yè)1家，海水淡化工程3個，為國華滄東發(fā)電有限公司一期2.0萬t、二期1.25萬t、三期2.5萬t低溫多效海水淡化工程；秦皇島熱電廠低溫多效海水淡化工程，工程規(guī)模0.60萬t/d。反滲透（RO）、低溫多效（MED）和多級閃蒸（MSF）海水淡化技術是國際上已商業(yè)化應用的主流海水淡化技術。目前，全省海水淡化工藝主要為反滲透和低溫多效。其中，已投產運行反滲透海水淡化工程2個，產水規(guī)模為5.50萬t/d；低溫多效海水淡化工程為7個，產水規(guī)模為14.85萬t/d。低溫多效是反滲透海水淡化產水規(guī)模的2倍。在建海水淡化工程共5個，產水總規(guī)模21.00萬t/d。分別為首鋼京唐鋼鐵聯(lián)合有限公司1.00萬t/d反滲透海水淡化工程、河北豐越能源科技有限公司7.50萬t/d反滲透海水淡化工程、河北豐越能源科技有限公司2.50萬t/d低溫多效海水淡化工程、滄州渤海新區(qū)巴安水務有限公司5.00萬t/d反滲透海水淡化工程和滄州渤海新區(qū)首創(chuàng)阿科凌新水源有限公司5.00萬t/d反滲透海水淡化工程。擬建海水淡化工程共2個，產水總規(guī)模15.00萬t/d，分別為河北國華滄東發(fā)電有限公司20萬t-先期5萬t低溫多效海水淡化工程和河北唐山海港經濟開發(fā)區(qū)10萬t/d反滲透海水淡化工程。2.3使用x代表的序數(shù)對于產水規(guī)模進行線性擬合，得到線性擬合模型y=ax+b，其中y代表日產量（萬立方米），a為系數(shù)值等于1.3676,x代表自2006年開始的序數(shù)，例如2006年序數(shù)為1,2007序數(shù)為2;b為常數(shù)值2.1233,r從表2數(shù)據(jù)可知，自2006年至2019年間，全省海水淡化工程數(shù)量和產水規(guī)模呈現(xiàn)出平穩(wěn)且逐漸增長的趨勢，因此我們推測在未來，全省的水淡化工程數(shù)量和產水規(guī)模仍會繼續(xù)這種穩(wěn)中有進且上升態(tài)勢更加明顯的趨勢。3針對海洋淡化行業(yè)的發(fā)展3.1海水淡化水民用水量偏低河北省海水淡化水尚未接入市政供水管網(wǎng)，僅有少量海水淡化水以瓶裝水、桶裝水的形式進入市場，民用海水淡化水僅占總產量的2%，遠低于33.05%的全國平均水平。我省雖然海水淡化工程及產能先進并且發(fā)電量在沿海省份也較為領先，但是同為人口大省的河北與山東，我省海水淡化仍主要應用于工業(yè)層面，市政方面用水仍然不足。還應加強對于民用淡化的應用，讓百姓更直接的享受到海水淡化的福利。3.2輸運管網(wǎng)建設滯后目前，河北省海水淡化水輸運管網(wǎng)主要集中在滄州渤海新區(qū)，其他地區(qū)輸運管網(wǎng)建設較為滯后，僅限于工業(yè)用水需求，限制了海水淡化水產能發(fā)展，規(guī)模效應沒有凸顯。3.3海水淡化成本隨著技術的發(fā)展，我國海水淡化成本已接近世界平均成本，在5～8元之間，但相比于自來水的價格，仍然偏高。海水淡化成本由多種因素構成，主要包括設備、材料投資、能源消耗、管網(wǎng)鋪設以及海水預處理等。其中，能耗占到成本的60%以上，對于萬噸級以上海水淡化工程，如果將蒸餾法消耗的熱折算成電，多級閃蒸法能耗約為8.5kW·h/m3.4．責、權、利不清目前，相關法律法規(guī)仍缺乏對海水淡化建設發(fā)展和管理的相關規(guī)范，且海水淡化項目的定位和監(jiān)管不清，其責、權、利不明確。諸如海水淡化飲用水標準參考《食品安全國家標準包裝飲用水》（GB19298-2014），該標準對生產用源水設定限制，僅包括公共供水系統(tǒng)的水源和非公共供水系統(tǒng)的地表水、地下水，未明確是否可用海水作為源水，不利于海水淡化水飲用水推向市場。4關于海洋淡化行業(yè)發(fā)展的意見和建議4.1解決海水淡化的相關政策與措施想要降低海水淡化成本，解決海水淡化的經濟性問題，首先要優(yōu)化海水淡化的相關技術設備。對此，政府層面要提高對海水淡化的重視，可以通過出臺相應政策甚至立法來確定海水淡化的戰(zhàn)略地位并搭配與之配套的目標規(guī)劃，專項基金與管理措施等，來保證海水淡化技術發(fā)展的穩(wěn)定。同時，科研機構也要培養(yǎng)海水淡化相關方面的人才，可以與企業(yè)共創(chuàng)人才培養(yǎng)計劃，讓相關人才在科研的同時深入實地，能夠在實踐中做出成果并將研究成果轉化投入實際生產，實現(xiàn)雙方共贏4.2海水淡化新模式海水淡化產業(yè)發(fā)展離不開政府的支持，建議試行“企業(yè)制水，政府包銷”的海水淡化新模式，由政府修建淡水輸送管網(wǎng)，為企業(yè)和用戶搭建輸水通道。政府、制水企業(yè)、用戶間建立起安全可靠的水廠運營協(xié)調機制，發(fā)揮該模式在擴大海水淡化水利用方面的優(yōu)勢，實現(xiàn)多方共贏。4.3推動海水淡化水入市國內青島、天津、浙江沿海等地區(qū)已將海水淡化水并入市政供水管網(wǎng)運行。建議在唐山曹妃甸區(qū)、滄州渤海新區(qū)等海水淡化水產能集中區(qū)域可聯(lián)合發(fā)改委、水務、海洋等部門及相關企業(yè)科學論證海水淡化水并入市政管網(wǎng)供水的可行性，開展海水淡化水民用化試點工作。4.4淡化海水的價格相對較低目前河北省海水淡化水產水成本偏高，為推進海水淡化水大規(guī)模應用，建議制定相關政策鼓勵使用海水淡化水。淡化海水的成本已經高于目前居民用水第一檔的標準。對此，北控水務海水淡化事業(yè)部總經理王小水指出：“這個價格看似高于居民用水價格，但目前我國公益性水利工程，如水庫、輸水管道等建設所需經費基本上由各級財政承擔，沒有列入自來水成本，導致水的價格與價值背離，如果把城市引水工程中土地、投資、運行、管理等費用和損耗計算在內，淡化海水的成本還要低于自來水。目前政府部門一直對居民用水進行價格補貼，淡