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潮汐发电与反渗透法海水淡化在平潭的应用厦门大学近海海洋环境科学国家重点实验室•海水淡化的概念•海水淡化主流技术原理•国内外主要从事海水淡化的厂商•拟采用潮汐发电与反渗透法海水淡化结合在技术上和经济上的优势•我国是一个淡水资源贫乏的国家，人均淡水资源占有量居世界第109位。目前，我国城市缺水总量达60亿立方米。特别是人口占全国的40％以上，社会总产值占全国的60％的沿海地带和海岛地区，缺水数量占到全国缺水总量的1／3以上。•海水淡化亦称海水脱盐，是先将海水中的杂质、青苔和细菌等过滤掉，使它变成清洁盐水，然后通过装置和设备除去海水中的盐分并获得淡水的工艺过程。经过处理所得的水属于超纯净水。主要技术参数多级闪蒸低温多效反渗透操作温度℃12070常温主要能源蒸汽、电（热能、电能）蒸汽、电（热能、电能）机械能（电能）蒸汽消耗t/m30.1-0.150.1-0.15无电能消耗kWh/m33.5-4.51.2-1.83-5典型源水含盐量TDS/ppm30,000-45,00030,000-45,00030,000-45,000产品水质TDS/ppm1010500典型单机产水能力m3/d3,000-70,0003,000-20,0001-20,000设备投资成本RBM/m312,000-15,0008,000-10,0004,000-5,0002010年2月3日星期三的潮差潮汐能电能动力系统反渗透系统淡水1)可靠性和可预测性-在多元化供电结构的电网中，是最可信赖的再生能源。2)占用土地非常少(移民少)、不占用海区(无利益冲突)、建设周期短。3)电站建设规模与投资资金、经济发展速度的高度协调和具有可申缩性。4)电站设备维护简单、营运费用低廉*。*风电设备售后维修等成本支出可占总支出的30%(金风科技董事长武钢-09年7月9日);5)应用地域广阔-沿海地区*、河道、水坝泄水道。*“由于考虑到平潭多台风的因素，在平潭上同样一个项目比在内地要增加约40%的成本”(海南华能文昌风电厂-12万千瓦/5.5亿-人民网海南视窗09年6月14日)。6)最为环保-无噪音、无不雅景观、对水域的生物无有害的影响。•适合采用RO海水淡化的地方：–没有蒸汽，只有电力的地方：如海岛，没有供热的地方；–海水的水质好，污染小，水质稳定；–水温高，如我国的南方海域。1.RO应用范围广：广泛应用于海水、苦咸水淡化、污水处理；纯水、超纯水制备；化工分离、浓缩、提纯等领域。工程遍布电力、电子、化工、轻工、煤炭、环保、医药、食品、市政等行业，市场容量特别巨大。2.RO工程应用技术易于掌握：反渗透海水淡化主要是一个工程集成技术，主要由预处理、高压泵、膜组件、能量回收装置、后处理等组成，相关部分都有专业厂商提供，做工程项目主要在于系统集成、经验积累等等。3.RO工程投资小：占地面积小、设备费用低。技术发展迅速，膜性能的不断提高，成本不断降低；泵和能量回收装置效率不断提高，系统能耗降低，最后的结果是工程造价和运行成本持续降低。4.不需要汽源：对于场地选择非常灵活，只要有电力的地方就可以采用RO海水淡化的方法，不需要蒸汽。5.设备成本相对较低：由于金属材料价格快速增涨，以不锈钢、铜合金、钛、铝合金等为主要原材料的蒸馏法海水淡化设备制造成本快速增加。6.设计单位熟悉：RO不但是海水淡化的方式，也大量运用在工业水处理、纯水和超纯水的制备领域，同样在电力行业水处理方面运用非常广泛。海水淡化存在主要问题•海水淡化以目前使用较多的反渗透技术而言，淡水产水率约为处理海水量的2/3，而余下的1/3则形成含盐量极高的所谓“浓缩液”。一般而言，浓缩液通常被作为副产品或“废弃物”而排回大海。•重新排回到海中的水的盐度很高，而海水淡化推广后，废水排放量增大，必然会提高海水的盐度，由于海洋生物对盐度的有一定的适应范围，当海水含盐度超过了海洋生物的承受能力时，便不利于其生长，甚至使生物多样性遭到破坏。•海水淡化废水中常常还有一些污染物，一类是化学添加剂,如生物杀灭剂(通常为氯气或次氯酸钠)、抑垢剂(通常为聚磷酸盐)、防沫剂、防蚀剂、酸洗剂等；另一类是由管路腐蚀产生的毒性重金属，如Cu、Ni、Mo、Cr、Zn等。以上污染物对海洋生物的繁殖生长无疑是不利的。•排放的废水温度的比海水温度高，同样会直接影响海洋生物的生长和繁殖。大部分的海洋生物都是在一定的温度范围内进行生命活动，温度的改变会影响海洋生物的生理机能，并影响其产卵、生长及幼虫孵化能力。此外，废水温度的升高将导致接受水体溶解氧含量的降低,而间接对海洋生物和水质产生不利影响。1.如果使用UEK公司制造的潮汐发电机(海-河两用型；以2005年的美元定价)：*单机最大设计发电功率：400千瓦；设计最大潮汐流速：约3米/秒(5.8节)*发电机单机价格:300,566美元(10%,中国:$270,509)*单机安装价格48,000美元(33%,中国:$1,584)*附助设备(如岸边的输-变电设备):124，400美元(50%,中国:$62,200)*发电机单机总制造-安装成本:472,966美元(中国:$334,293)即,每千瓦的建设成本为:1,182美元/千瓦(中国:$835/千瓦)*发电机制造-安装成本约占整体建设费用的3分之2(另外的3分一为人工支出)；那么，每千瓦的电站建设总成本为:1,773美元/千瓦(中国:$1,254/千瓦)2.十万千瓦潮汐发电站建设费用=十万千瓦千瓦x1,773美元=1亿7千7百万美元(中国:1.254亿美元=约8.78亿元人民币)注：电站的年度管理、设备维修等所有营运费用为：每度电约4-12美分(2005)*年度营收=年产电量(度)x每度电的上网电价*年产电量=设备使用率x全年总时数*设备使用率=35%，即，十万千瓦潮汐发电站的全年实际使用效率为：100,000千瓦x35%=35,000千瓦(3万五千瓦)*全年总时数=365x24=8760小时;*全年产电量=35,000千瓦x8760小时=306,600,000度1.以风电价0.61元/度：十万千瓦发电站年度营收=306,600,000度x0.61元=1亿8千7百万元2.以风电高端价(0.61元/度)与太阳能底端价(1.1元/度)之间的中价:0.85元/度：十万千瓦发电站年度营收=306,600,000度x0.85元=约2亿6千万元3.以太阳能电价1.10元/度：十万千瓦发电站年度营收=306,600,000度x1.10元=3亿3千7百万元4.以煤电上网电价0.35元/度：十万千瓦发电站年度营收=306,600,000度x0.35元=1亿7百三十万元*在中国建设一座十万千瓦潮汐发电站费用:约8.78亿元人民币•国际上，目前海水淡化综合成本约0.60美元/吨，国内成本在5-8元/吨，苦咸水淡化在2-4元/吨。–我国海水淡化示范工程吨水成本约在5元左右：•{以1000吨级反渗透法海水淡化示范工程为例，吨淡化水生产耗电4度，折合2元；设备折旧按照15年寿命计算，折合2元；作业过程中添加的药剂和耗费的人工总共折合1元，共计5元。}•国际上，许多国家自来水价格已经高于淡化海水，海水淡化已经具有竞争力•在我国，受政府补贴等因素影响，自来水价偏低，仅为国际水平1/3，淡化海水民用成本仍然偏高。海水淡化推广的障碍•海水淡化目前不能有效的推广的重要原因就是其投资成本高，导致淡水水价高。所谓的成本高是与非淡化水相比较而言的，普通自来水厂一直沿袭计划体制下靠国家补贴的投资方式，价格与价值严重不符，而海水淡化是按市场经济方式将取水、设备、生产、运行、管理等全部计入成本，自然比自来水价格偏高。但应看到，随着自来水运营日趋市场化，其成本态势与海水淡化相比，必将有巨大变化。•水质相当于蒸馏水，长期饮用可能会缺乏矿物质摄入。是否要添加矿物质或或作为高端直接饮用水使用，有待进一步安全和经济评估。•从长期趋势看，自来水价格将不断上涨，海水淡化成本则不断下降，淡化海水成本劣势在减小，竞争力不断提高。三位一体的清洁生产技术•将水业、能源、盐业三个业已成熟的行业有机结合而形成的一种三位一体的清洁生产技术构想，目的在于贯彻全球普遍渴望的可持续经济战略以及落实我国目前倡导的“循环经济”。•清洁的潮汐发电为反渗透海水淡化提供动力需要，反渗透的产物不仅仅是产生了淡水，同时又为海盐生产创造了高效的浓缩液，无形中等于减少了2/3的海水蒸发量，即，缩短了2/3的晒盐时间进程。因此，将风能发电、海水淡化、海盐生产这三个业已成熟的技术有机结合则可能会产生一个完全没有废弃物与污染物、且完全符合生态经济学原理的新兴产业。