3.2.2 海水利用面临的局势
3.2.2.1 海水淡化
1.总体情况
我国海水淡化主要用于工业，发展相对落后，工程规模5年复合增速13%，与国外相比仍有较大差距。2016年年底，我国海水淡化工程规模达到118.8065万t/d，5年复合增长率12.5%。根据中国水利企业协会脱盐分会统计，截至2016年12月，全国已建成海水淡化工程131个，工程规模118.8065万t/d。其中，2016年全国新建成海水淡化工程10个，新增海水淡化工程产水规模17.924万t/d。2002—2016年我国海水淡化工程规模如图3-1所示。
图3-1 2002—2016年我国海水淡化工程规模
从工程规模来看，全国已建成万吨级以上海水淡化工程36个，产水规模105.96万t/d；千吨级以上、万吨级以下海水淡化工程38个，产水规模11.75万t/d；千吨级以下海水淡化工程57个，产水规模1.0965万t/d。全国已建成最大海水淡化工程规模20万t/d。2016年我国已建成海水淡化工程规模分布如图3-2所示、数量分布如图3-3所示。
图3-2 2016年我国已建成海水淡化工程规模分布
图3-3 2016年我国已建成海水淡化工程数量分布
我国是水资源缺乏的国家，2013年人均水资源量2072m3/人，仅为世界平均水平的34%；同时我国又是用水大国，2013年用水总量5540亿m3，达到世界用水总量的14%（图3-4）。作为人均水资源匮乏的用水大国，我国海水淡化发展规模与国外相比有较大差距，截至2016年年底，我国海水淡化工程规模达到118.8065万t/d，仅为世界海水淡化工程规模8524万t/d的1.2%（图3-5）。
图3-4 2013年中国、世界用水总量和人均水资源对比
2.主要用途
国内海水淡化水2/3用于工业，集中在水价较高的沿海省份。海水淡化水用途：工业用水占比63.60%，居民生活用水占比35.67%。全球投产的脱盐项目主要服务于居民用水（60%），工业用水只占到28%的比例。
图3-5 2016年中国、世界海水淡化工程规模
相较而言，我国的海水淡化项目用于工业用水的工程规模为65.28万t/d，占总工程规模的63.60%。其中：电力企业为35.82%，石化企业为12.37%，钢铁企业为9.75%，造纸企业为2.92%，化工企业为2.64%，建筑和矿业共占0.10%。用于居民生活用水的工程规模为36.62万t/d，占总工程规模的35.67%。用于绿化等其他用水的工程规模为240t/d，占0.03%。
海水淡化工程主要集中在水价较高的沿海省份。我国已建成的海水淡化工程主要集中在水资源短缺的沿海9省（直辖市）：天津（31.7245万t/d）、山东（28.2005万t/d）、河北（17.35万t/d）、辽宁（8.7664万t/d）、浙江（22.7795万t/d）、广东（8.116万t/d）、福建（1.1031万t/d）、江苏（0.51万t/d）、海南（0.2565万t/d），如图3-6所示。其中，北方以大规模的工业用海水淡化工程为主，主要集中在天津、河北、山东等地的电力、钢铁等高耗水行业；南方以民用海岛海水淡化工程居多，主要分布在浙江、福建、海南等地，以百吨级和千吨级工程为主。
图3-6 2016年我国沿海省份已建成的海水淡化工程规模
3.主流技术
我国主要沿海城市工业水价如图3-7所示。反渗透、蒸馏法是主流技术，目前国内吨水成本较高。反渗透、低温多效和多级闪蒸（MSF）海水淡化技术是国际上已商业化应用的主流海水淡化技术。
图3-7 我国主要沿海城市工业水价
截至2016年年底，全球海水淡化产能中，采用反渗透技术的工程约占65%，多级闪蒸技术约占21%，低温多效蒸馏技术约占7%（图3-9）。而全国应用反渗透技术的工程112个，工程规模81.2615万t/d，占全国总工程规模的68.4%；应用低温多效蒸馏技术的工程16个，工程规模36.915万t/d，占全国总工程规模的31.07%；有1个工程应用多级闪蒸技术，工程规模6000t/d，占全国总产水规模的0.50%；应用电渗析（ED）技术工程2个，工程规模300t/d，占全国总工程规模的0.03%。2016年我国海水淡化工程技术应用情况如图3-8所示。
从海水淡化水用途来看，海水淡化水的终端用户主要分为两类：一类是工业用水，另一类是生活用水。截至2016年年底，海水淡化水用于工业用水的工程规模为791385t/d，占总工程规模的66.61%。其中：火电企业为31.60%，核电企业为4.61%，化工企业为5.05%，石化企业为12.30%，钢铁企业为13.05%。用于居民生活用水的工程规模为392705t/d，占总工程规模的33.05%。用于绿化等其他用水的工程规模为3975t/d，占0.34%。这是因为我国已掌握反渗透和低温多效海水淡化技术，相关技术达到或接近国际先进水平。全国已建成海水淡化工程产水用途分布如图3-10所示。
图3-8 2016年我国海水淡化工程技术应用情况
图3-9 2016年全球海水淡化产能中不同技术类型分布
图3-10 全国已建成海水淡化工程产水用途分布图
4.成本结构
从成本结构来看，能源成本占到吨水成本的四成到五成。能源成本是吨水成本的重要组成部分，占到反渗透法吨水成本的45%左右、占到低温多效蒸馏法的近50%（其中：3/4是热力费用，1/4是电费）。反渗透法的吨水电耗在4kWh左右；蒸馏法吨水电耗相对较小，在1.5kWh左右。
国内海水淡化平均成本达到5～8元/t，明显高于海外先进项目（3～4元/t）。海水淡化产水成本主要由投资成本、运行维护成本和能源消耗成本构成。其中，运行维护成本包括：维修成本、药剂成本、膜更换成本、管理成本和人力成本等。受能源、人力等价格波动影响，产水成本集中在5～8元/t。反渗透法及低温多效蒸馏法吨水成本结构对比如图3-11所示。
图3-11 反渗透法及低温多效蒸馏法吨水成本结构对比
其中，国内万吨级以上海水淡化工程平均产水成本6～8元/t，千吨级海水淡化工程产水成本8元/t以上。以色列海水淡化吨水成本达到0.5～0.6美元，折合人民币3.3～4.0元。
5.工程取排水
我国海水淡化工程取排水口主要集中分布在辽东半岛东部海域、渤海湾海域、山东半岛海域、舟山群岛海域、浙中南海域及南海部分海域，多位于工业与城镇用海区、港口航运区，少数位于特殊利用区等。工程用海水大部分是作为取排水口，部分用于厂区建设的填海造地和蓄水池、沉淀池等。取水方式方面，海水淡化工程以管道取水和借用已有取水设施取水为主，少数工程采用海滩井取水、潮汐取水、引水渠取水等方式，其中万吨级以上海水淡化工程以管道取水方式居多。排水方式方面，海水淡化浓海水排放的主要方式为直接排海、降温后排海、与海水或电厂温排水混合后排海，部分排入盐场综合利用。
为进一步发挥海水淡化保障水资源安全供给作用，提高工程实际产水率，2015年，天津、大连和厦门开展了海水淡化水纳入水资源配置试点研究工作，提出了三个城市海水淡化配置初步方案。天津、青岛等为城市市政供水的海水淡化工程，积极与海水淡化水接收用户对接，通过开发多目标用户、加快建设海水淡化输水管道等，提高海水淡化水的输送与应用，实际产水量有所提高。2015年，青岛市水务集团积极提高现有海水淡化产能利用率，在夏季用水高峰期间向自来水原水中输送淡化水，淡化海水每日使用3万t左右，缓解了夏季用水高峰期的原水供应紧张局势。江苏省非并网风电海水淡化项目推动产品水灌装和销售，与多家企业签约，扩大了产品水的销售及供货范围。
3.2.2.2 海水直接利用
海水直接利用主要包括海水直流冷却、海水循环冷却和大生活用海水等，并以海水直流冷却为主。
2015年，海水冷却技术在我国沿海火电、核电、石化等行业得到广泛应用，年利用海水量稳步增长。截至2015年年底，年利用海水作为冷却水量为1125.66亿t。其中，2015年新增用量116.66亿t。
截至2015年年底，辽宁、天津、河北、山东、江苏、上海、浙江、福建、广东、广西、海南11个沿海省（自治区、直辖市）均有海水冷却工程分布。海水循环冷却工程主要分布在天津、河北、山东、浙江和广东等地。2015年，年海水冷却利用量超过百亿吨的省份有浙江、广东、福建、辽宁，利用量分别为336.00亿t、332.18亿t、142.34亿t和113.81亿t。
我国海水冷却工程多依托沿海电厂、石化厂建设，取排水口在我国沿海地区均有分布，多位于工业与城镇用海区、港口航运区，少数位于特殊利用区等。工程用海方式大部分为取排水口，部分为用于厂区建设的填海造地和蓄水池、沉淀池等。取水方式方面，海水冷却工程以管道取水为主，少数工程采用引水渠取水、借用已有取水设施取水和海滩井取水。排水方式方面，主要为直接排海和降温后排海。
3.2.2.3 海水化学资源利用
海水化学资源利用主要包括海水制盐、海水提钾、海水提溴、海水提镁等。2015年，除海水制盐外，产品主要包括溴素、氯化钾、氯化镁、硫酸镁。其主要生产企业分布于天津、河北、山东、福建等地，包括天津长芦海晶集团有限公司、天津长芦汉沽盐场有限责任公司、河北南堡盐场、唐山三友盐化有限公司（大清河盐场）、沧州盐业集团有限公司、沧州临港燕捷盐化有限公司、福建山腰盐场、福建省莆田盐场等。