我国现有技术条件下海水淡化成本构成分析

高玉屏

（中国水利报社，北京 100038）

海水淡化又称为海水脱盐，是指从海水中提取淡水的技术和过程。海水淡化技术从最早 1954年在美国应用以来，一直没有取得革命性的技术突破，成本过高的瓶颈问题没有得到根本性的解决。目前，世界上海水淡化技术仅在极度缺水的发达国家和沿海、海岛地区得到一定应用。

1 海水淡化技术在我国的应用

目前我国已建成海水淡化装置 62套，形成产能约40万t/d。主要应用领域包括电力行业的锅炉用水，沿海钢铁、石化等企业用水以及少数海岛的生活用水。

据了解，我国部分较大规模的海水淡化厂开工不足，运营困难。如天津北疆电厂海水淡化工程日处理能力10万t，计划进入市政管网，但由于存在成本和水质问题，该项目目前每天只生产 8000t。从目前的实际情况看，海水淡化在我国的应用与发展存在以下几大难题需要解决。

1.1 海水淡化成本偏高

现有的海水淡化技术主要可分为两大类，一类是膜法，目前在我国占 70%；一类是蒸馏法，约占 30%。尽管海水淡化技术近些年来已经取得了很大进步，两种方法也相对成熟，但还没有取得革命性的技术突破。现有技术条件下的海水淡化成本仍偏高。

目前关于海水淡化成本的计算、统计结果说法不一，主要是因为在核算过程中，计入成本的因子不同，或者有一些因素没有纳入。据长期从事于海水淡化的天津大学王世昌教授介绍，按目前海水淡化技术水平，制水成本一般在 5～7元/t。有关专家也都同意这一看法。据了解，曹妃甸海水淡化厂（日产5万t）出厂价是5.99元/t，青岛百发海水淡化厂（日产10万t）是7元/t。

海水淡化成本主要包括能耗、固定资产折旧和日常运行费用3大部分。近年来海水淡化成本的降低主要得益于设备价格大幅降低，如目前反渗透膜的价格只有10年前的1/5。但由于海水淡化技术已发展到一个相当成熟的阶段，继续通过技术进步降低成本的潜力已经十分有限，而同时能源、人工和原材料价格增加的幅度又会较大，因此进一步降低海水淡化成本的难度较大。

1.2 饮用淡化海水对人体健康有影响

淡化海水水质无法与天然淡水相比。据国内外研究文献，淡化海水作为饮用水存在许多的技术难题。一是膜法生产的淡化海水硼含量超标，会对人体造成损害，用于浇灌植物可造成枯萎甚至死亡，而自然淡水基本不含硼元素。二是淡化海水中有益矿物质含量很低，引起人体营养物质流失，造成多种健康隐患。三是蒸馏法淡化海水不含氧，长期饮用会导致骨质疏松、神经麻痹等问题。

如果通过提高工艺解决上述问题，需在原有基础上额外增加较多成本。如中东国家投入大量资金对淡化海水进行矿化调节等深度处理，使其达到饮用水标准。

1.3 海水淡化对海洋生态环境有负面影响

海水淡化会产生浓盐水、添加剂等多种废弃物，目前多直接排入海洋，如大规模生产将对生态环境造成不容忽视的影响。

在目前技术条件下，淡化海水产生的高盐废水盐度比海水增加约1倍，一般有直排入海和用于化工制盐两种处理方式。制盐方式由于受占地、盐场接纳能力、市场需求等因素限制，一般采用很少。

大量浓盐水排放到海中，将严重扰乱附近海域的海洋生态，对耐盐性较差海洋生物产生显著影响，造成渔业等海洋经济损失，一些国家和地区曾因此对受损渔民进行过赔偿。特别是渤海湾海域水流交换条件差，近海其他污染已较严重，在其周边大规模发展海水淡化必将进一步加剧海洋生态环境恶化。山东省已经禁止海水淡化浓盐水直排入海。

2 海水淡化成本构成分析

影响海水淡化成本的因素较多，主要有水源水质、海水温度、固定资产投资、设备利用率以及电力能源价格等。在不同的建设条件和运营条件下，不同海水淡化工程的成本差异较大。其成本构成一般包括：能源（电力）费用、药剂费用、人工费用、维护费用、财务费用及折旧费用等。下面主要就现有技术条件下我国反渗透法和蒸馏法淡化技术的成本进行简要分析。

2.1 反渗透淡化技术成本分析

在设计运行良好的情况下，我国反渗透海水淡化的吨水电耗为～4.5kW·h。按照工业电价平均水平0.58元/kW·h（2010年）计算，吨水电力成本为 2.20～2.38元；如果与电厂合建或者采用电厂直供电的情况下，电价可降到0.4元/kW·h以内，这样吨水的电力成本可降到1.52～1.64元。

吨水药剂费用为0.40元左右。

按照我国目前的平均工资福利水平，一般情况下吨水人工及管理成本约为0.10元。

设备维护、维修、清洗的年费用约为固定资产总值的1.5%，为吨水0.27～0.41元。

超滤膜、反渗透膜和滤芯等耗损材料的吨水更换费用约为0.60～0.90元。

对于10万m3/d级别的海水淡化项目，在银行长期贷款金额占总投资的70%（宽限期2年，还款期10年），流动资金贷款额占到总流动资金的70%的情况下，按目前的利率水平，吨水银行财务费用约为0.30元。

海水淡化装置的寿命在维护良好的情况下可到达20年以上，如果按照折旧20年，残值5%进行，设备利用率 90%进行估算，反渗透海水淡化的吨水折旧成本为0.87～1.30元。

综上，反渗透海水淡化的成本在 4.16～5.59元/t之间。其中能源（电力）成本所占比例最大，占40%左右，其次是折旧和维护（包含换膜）成本，均占到22%。

2.2 蒸馏法淡化技术成本分析

蒸馏法的电力费用较低，设计运行良好的情况下，一般吨水电耗在1.4kW·h左右，按照如果按照工业电价平均水平0.58元/kW·h（2010年）计算，吨水电力成本为 0.81元，如果按照上网电价 0.4元/kW·h计算，吨水电力成本可降到0.56元/t水。

一般情况下，吨水药剂费用约为0.30元左右。

吨水人工及管理成本约为0.1元。

按照固定资产总值的1.5%计算，吨水设备维护费用为0.36～0.50元。

对于10万m3/d级别的海水淡化项目，银行财务费用约为0.40元/t水；如果按照折旧20年，残值5%进行，设备利用率90%进行估算，蒸馏法海水淡化的吨水折旧成本为1.16～1.59元。

综上，蒸馏法海水淡化的成本在 4.88～6.70元/t之间。其中能源成本最大，所占比例超过一半，到 55%左右；其能源成本又以热力成本为主，约占整个能源费用的 3/4。折旧为第二大成本，占 24%左右。

综上所述，影响海水淡化成本最主要因素为能源价格，工程投资（体现在设备折旧及维护上）、生产负荷（如果淡化厂生产负荷较低，则每吨产品水分摊的固定成本就会增加，带来淡化成本增加）。

2.3 工程投资估算

按照10万m3/d规模，针对我国运用较适用的低温多效法、反渗透法海水淡化厂建设投资估算情况如表1和2所示。

表1 国产与进口海水淡化装置单位投资费用对比表

表2 10万m3/d海水淡化厂投资估算（万元）

3 主要结论

通过以上初步分析，基本可以得出以下结论。

（1）在目前技术水平下，反渗透法是海水淡化综合成本最低的工艺方法。

（2）达到工程规模是成本降低的重要条件。国家发改委在海水淡化高技术产业示范专项中要求，反渗透装置规模不低于 5000 m3/d，蒸馏法装置规模不低于10000 m3/d。

（3）淡化厂工程投资与淡化成本呈正比。国产机电产品平均成本水平比国外低 25%左右，实现海水淡化设备国产化后，国产淡化水装置工程费用将比国外同类产品降低20%～30%左右，相应淡化成本可降低6%～8%。通过设备国产化，降低工程投资，是降低制水成本重要途径。

（4）蒸汽、电等基础能源的价格对制水成本影响巨大，占海水淡化总成本的 50%以上。因此，选择电厂经营海水淡化，实现电水联产对于降低制水成本具有非常重要的作用。

近年来，随着技术的不断进步和淡化总装机容量逐年上升，淡化水价格呈逐年下降趋势。但是，由于在技术上没有革命性的突破，淡化水的价格仍处在较高水平，再加上淡化水对人体健康的不利影响、海水淡化的生态影响、社会公众对淡化水的接受程度等问题，使得淡化海水在众多水源（包括本地水源、外调水源、中水回用、地下水等）的选择中，仍缺乏比较优势。