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破解“向海取水”技术之困

2021-07-12 11:25:21    来源: 中国自然资源报    作者:

前不久,国家发展和改革委员会、自然资源部印发《海水淡化利用发展行动计划(2021—2025年)》(以下简称《行动计划》),从推动海水淡化规模化利用、提升科技创新和产业化水平、完善政策标准体系、保障措施等方面提出了具体意见。《行动计划》对国内海水淡化市场带来了哪些机遇,国内海水淡化产业发展如何突破制约瓶颈?请看——

本报记者  杨威  赵宁

海水淡化产业是海洋经济高质量发展的重要支撑。近年来,我国海水淡化工程规模节节攀升,并迅速成为海水淡化领域装备材料使用大国。与此同时,我国海水淡化产业仍面临“由大变强”的命题,在整体产业链迎来“初春”的情况下,打造本土化具有核心竞争力企业的产业发展需求日渐紧迫。

“目前,我国海水淡化产业还存在核心技术‘卡脖子’、关键装备产业链不完备、生产成本较高等问题,培养我国海水淡化产业体系已刻不容缓。”中国城乡控股集团有限公司(以下简称中国城乡)党委书记、董事长胡国丹接受本报记者采访时表示,“出台《行动计划》将大大促进海水淡化产业高质量发展、加快培育我国海水淡化产业体系的步伐,我国海水淡化产业有望发展成为海洋经济高质量的‘领头雁’。”

不断发力的“中国膜法”

海水淡化是膜工艺技术应用的重要领域之一。近年来,本土化膜处理设备蓬勃发展,几乎实现了“独立行走”。

早在2016年,中国城乡旗下的碧水源就建成了我国首个自主研发、自主设计和自主建设的大型海水淡化工程,并被国家发展和改革委员会确定为“反渗透膜材料研发与产业化及应用示范项目”。

“我们已具有自主知识产权的反渗透膜海水淡化技术,工艺先进,经济可行,关键材料自主可控。”胡国丹告诉记者,作为国内集膜材料研发、膜设备制造、膜工艺应用于一体的行业龙头高科技企业,碧水源基本打破了核心膜材料生产装备被国外垄断的局面,并建成了国际领先的海水淡化反渗透膜制造基地,实现了研发、生产、设计、建设、运营的国产化。

目前,该公司拥有3条反渗透膜生产线,总产能600万平方米/年,其自主研发的以“超滤—反渗透膜”为核心的双膜法海水淡化集成技术可为沿海地区提供了优质、稳定的淡水资源。

“膜技术是海水淡化的主流技术,我国的膜法海水淡化系统集成能力已基本接近于国际先进水平。”胡国丹说,该公司位于山东青岛董家口经济区的海水淡化项目,设计总规模为30万吨/日,一期规模为10万吨/日。该项目于2015年11月开工建设,2016年10月向区内企业稳定供水,创造了同等规模海水淡化项目建设速度的纪录,这也是我国首个自主研发、自主设计和自主建设的大型海水淡化工程。此外,其生产的反渗透海水淡化装置已应用于渤船重工等造船企业建造的船舶上,获得了中国船级社船用产品检验认证。

突破制约产业发展的瓶颈

“成绩固然可喜,但随着技术的迭代更新、日新月异,我国依旧需要加大海水淡化核心技术和‘拳头’产品的研发力度,在反渗透膜、能量回收装置、高压泵等‘卡脖子’技术方面,我们与国外先进水平还存在较大差距。”胡国丹说。

数据显示,海水淡化技术已在全球沿海缺水国家和地区得到了广泛应用,国外淡化工程规模超过1亿吨/日,已建和在建30万吨/日及以上规模海水淡化工程达36个。近年来,发达国家加强在海水淡化科技创新方面的战略布局,在基础研究、技术研发、装备开发等方面保持领先水平,并持续投入巨资。例如:美国、日本研发的反渗透膜以通量大、寿命长、脱盐率高等技术优势占据着绝大部分国际市场;美国、瑞士研发的能量回收装置以达95%以上的高回收率和高稳定性占据技术优势;德国、丹麦研发的高可靠性海水高压泵在国内市场呈“碾压”态势;中东、北非等地区积极推动大型海水淡化与可再生能源开发相结合,并推动以膜法淡化替代上世纪70年代建设的热法淡化工程;国际一流研发机构不断加强新技术探索,取得了许多原创性成果,美国麻省理工学院、耶鲁大学、康涅狄格大学、加州大学等相关研究尤其活跃。

“2020年底,我国万吨级膜法淡化工程仅占全球总规模的5%左右,远低于沙特的20%、美国的14%、欧洲的12%规模。”分析原因,胡国丹认为,目前海水淡化的2种核心技术膜法和热法仍未完全实现国产化,核心装备产业链不完备。中国有接近90%的反渗透膜,以及绝大部分的高压泵、能量回收装备等核心装备都依赖于进口。此外,国内工程能耗(电价)成本较高,这些因素导致我国海水淡化成本居高不下,国内企业竞争力明显不足。

应用场景缺乏是制约产业发展的另一个瓶颈。胡国丹说,“国外很多地区都将海淡水纳入市政管网,成为市政用水的重要水源。国内的海水淡化要形成真正的产业化、显著的规模化,还需要加强政策引导,为海水淡化产业提供一个充分广阔的应用场景。”

《行动计划》提出,到2025年,全国海水淡化规模达到290万吨/日,新增规划达到125万吨/日。“《行动计划》的出台体现出我国发展海水淡化产业的决心和信心,在海水淡化规模化利用、提升科技创新和产业化水平、完善政策标准体系、加强保障等方面都提出了具体意见,确定了量化目标,具有很强的针对性和指导性,我国海水淡化产业将迎来一个新的发展期。”胡国丹说。

推动海水淡化技术创新发展

《行动计划》提出,要开展超大型膜法、热法淡化科技创新,突破反渗透膜组件、高压泵、能量回收装置等关键核心技术装备,指标达到国际先进水平。开展自主大型海水淡化技术装备集成示范,加大海水淡化工程自主技术和成套设备推广应用,逐步提高国产化率。开展可再生能源耦合淡化、纳滤及其他新型分离膜等技术研究。

“《行动计划》的出台和实施有助于我国尽快掌握海水淡化关键核心技术和装备,对于海水淡化企业发展具有重要意义。”胡国丹表示,在相关政策的引导和支持下,我国海水淡化企业可通过以企业为主体、以市场化运作为模式,打造成为拥有自主知识产权海水淡化核心技术研发能力、核心产品制造能力的企业,可充分满足我国海水淡化巨大的市场需求,促进和推动我国真正建立起具有自主知识产权和核心技术的海水淡化产业体系。

胡国丹建议,相关部门要进一步加大对海水淡化科技创新的支持力度。以拥有技术优势和产业基础的企业为申报主体,鼓励其在海水淡化科研方面进行专项立题,在科技创新方面进行重点突破。通过“产、学、研”相结合的模式,打造海水淡化技术和装备攻关队伍,实现国际一流、具有自主知识产权的成套技术突破。通过科研立项和政策性补贴等方式,对自主知识产权海水淡化核心技术研发、核心产品制造的单位给予资金支持,推动海水淡化核心技术和设备的国产化进程。

“统筹组织‘产、学、研’和各类市场的力量,形成技术攻关的阵列体系,集中力量办大事。”胡国丹建议,以龙头企业带动各方共同开展海水淡化领域研究,打造‘一个平台、一个中心(研究院)、一批示范工程’,培育海水淡化产业的发展,力争通过5~10年的时间对海水淡化成套技术展开集中攻关和突破,助力我国真正建立起具有自主知识产权和核心技术的海水淡化产业体系。

此外,针对目前海水淡化成本较高的问题,胡国丹表示,希望在国家层面出台相关政策,在电价、税收等方面对海水淡化重点示范项目和工程给予优惠和补贴。

“过去,我国海水淡化产业的国产设备占比较低。究其原因,除了国产设备性能指标偏低,其市场需求不足也是导致国产企业数量较少的原因。随着海水淡化产业的投资空间被持续看好、国产设备技术及海水淡化设备国产化率提升,将会吸引越来越多的企业加入该市场,海水淡化产业将进入发展的快车道。同时,市场竞争格局正在重塑,将从最初的粗放式竞争逐步迈向精细化角逐。”

胡国丹指出,随着市场竞争越来越激烈,一些低门槛、技术落后的海水淡化装备制造商或将被逐步淘汰。而对于具有海淡关键技术、研发实力强大的企业和拥有大型海水淡化装置设计、加工制造、安装调试及运行维护工程实践经验丰富的企业来说,将迎来新的发展机遇。

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