刘树模　李爱斌　叶亮

摘 要：大型化是海水淡化供水工程的发展趋势，我国滨海城市由于快速发展造成水资源短缺，已经有不少城市或地区在研究采用大型海水淡化供水工程解决供水问题。该文针对大型海水淡化工程建设所需要的工程可行性研究、项目决策等所需要进行的技术经济分析的关键问题进行了论述，包括主流海水淡化技术特点，我国建设海水淡化工程的投资水平、通常情况下的运行成本，并列举具体案例说明具体海水淡化工程的技术经济分析方法。

关键词：海水淡化 工程建设 成本分析 技术经济

中图分类号：TQ08 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）06（a）-0056-06

Abstract：Large-scale integration is the developing trend of seawater desalination water supplying engineering. The rapid development of the coastal cities in our country is leading to the fresh water shortage. And in some cities and regions， large-scale seawater desalination water supplying projects have been investigated to solve the water supplying problems. This paper discussed the crucial issues of techno-economic analysis which are essential for the engineering feasibility study and project decision that are needed in the construction of large-scale seawater desalination engineering. These issues includes the feature of main seawater desalination technology， the investment level and the usual operating cost for the construction of seawater desalination engineering in our country. In addition， the concrete cases are provided and listed to illustrate the techno-economic analysis of specific seawater desalination engineering.

Key Words：Seawater Desalination；Desalination Construction；cost Analysis Engineering Economy

海水淡化是一种淡水资源增量技术，具有不淹地、不移民、不争水、不受气候影响等优点，发展海水淡化有利于保障淡水资源的供给安全。

由于全球范围内气候变暖、人口增长，经济社会发展和环境污染等原因，可以利用的淡水资源日趋紧张，促使海水淡化产业在过去的20年间得到了快速发展，海水淡化装机容量快速上升。1995年之后，全球每年新增在线淡化产能几乎都以百万吨级的速度递增。据IDA DESALINATION Yearbook 2013-2014海水淡化年报统计，截止到2013年，已签约淡化装机容量增长至8596万m3/d。

我国自1982年在西沙永兴岛建成了第一个海水淡化工程以来，经过近几十年发展，在海水淡化技术、装备制造、工程示范等方面均取得了重大突破。截至2013年底，我国已建海水淡化工程总规模90万m/d，尤其是近些年工程规模增长显著。首先，由于我国沿海经济发展很快，水资源短缺的状况给海水淡化提供了发展的时机；其次，随着海水淡化技术成熟和制水成本下降，社会对海水淡化的认可度加深，促进了海水淡化的迅速发展；再次，我国近年来出台了一系列政策，将海水淡化明确为解决淡水资源匮乏的战略选择。

在过去的几十年中，海水淡化市场最显著的趋势就是工程规模朝着大型化发展。本文论述了海水淡化工程的技术经济分析方法和特点，一方面可以为后续其它海水淡化工程建设提供决策参考，另一方面可以梳理海水淡化工程技术路线、投资、运营成本等，为工程优化提供分析。

1 海水淡化技术总论及工程概况

1.1 海水淡化技术分类

海水淡化又称为海水脱盐，也就是从海水中提取淡水的技术和过程。根据被分离出物质的不同，淡化技术可以分为两大类：（1）将水从海水中分离出来；（2）将盐从海水中分离出来（图1）。由于技术的限制，目前将水从海水中取出的方法相比将盐从海水中取出的方法更有效。将水从海水中分离出来的方法又可按是否发生相变而分成两类，蒸馏，冷冻均属于发生相变过程，而反渗透属于不发生相变过程图2。

1.2 海水淡化技术比较

海水淡化目前已经大规模工程应用化的技术包括有多级闪蒸，低温多效蒸馏和反渗透。三种主流海水淡化技术的比较见表1。

*造水比：反应蒸汽消耗量的一个指标，指的是每吨加热蒸汽可生产的淡水量。

1.3 国内外已建海水淡化工程概况

从近些年全球海水淡化技术及市场发展来看，反渗透海水淡化由于成本逐渐下降、装机灵活、条件简单得到了快速发展；热法海水淡化由于同时需要热力和电力条件，热力价格高等原因，市场逐渐萎缩，尤其是多级闪蒸操作温度高，动力消耗大，呈现出了更快的萎缩形势（图3）。endprint

我国海水淡化工程从技术发展来看，除多级闪蒸成本较高未进行深入研究外，经过多年的研究开发积累，已形成了具有完全自主知识产权的低温多效海水淡化技术、反渗透海水淡化集成技术和部分关键设备的制造技术。在天津、青岛、玉环等地建成了自主研发设计的热法和膜法海水淡化工程。

截至2013年，我国已建海水淡化工程中，低温多效产水能力32.1万m/d，占总规模的36%，反渗透产水能力57.4万m/d，占总规模的64%。这两种技术均已成熟，各有千秋，都占有了相当的市场份额，并且在较长的一段时间内还会同时存在和发展（图4）。

2 海水淡化工程建设投资分析

海水淡化工程主要包括取水系统、预处理系统、脱盐系统、后处理系统、公用工程、辅助工程等子工程。从工程投资角度，投资还可主要分为安装工程和建筑工程等。

对于不同海水淡化工艺、不同建厂条件、不同时间建成的海水淡化工程，工程投资有较大的差异。但一般来讲，反渗透海水淡化工程的投资要低于低温多效蒸馏海水淡化工程。在目前的技术和市场条件下，反渗透海水淡化的单位投资为6000～9000元/（m?/d），低温多效蒸馏海水淡化的单位投资为8000～11000元/（m?/d）。

2.1 反渗透海水淡化的投资组成

以某10万吨/日反渗透海水淡化工程预算为例，对投资组成进行分析如图5、图6所示。

2.2 低温多效蒸馏海水淡化的投资构成

以某10万吨/日反渗透海水淡化工程预算为例，对投资进行分析如图7、图8所示。

3 海水淡化工程运行成本分析

海水淡化成本一般包括：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。

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，随着技术的发展，其成本呈逐渐下降的趋势。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，在较为优化的条件下，我国大型海水淡化项目的制水成本在4～6元/吨。

3.1 反渗透海水淡化成本

（1）能源费用。

反渗透海水淡化的能源消耗主要为电力。反渗透系统的电耗与海水含盐量、海水水温关系密切，此外与系统的设计与运行维护水平也有较大的关系，包括能量回收装置的选择与使用，装置的清洗与维护等。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3.8～4.1 kWh/吨水。

目前，我国尚无针对海水淡化的电力价格，如果按照工业电价平均水平0.58元/kWh（2013年）计算，吨水电力成本为2.20～2.38元/吨水；如果按上网电价0.4元/kWh，这样吨水的电力成本可降到1.52～1.64元/吨水。

（2）药剂费用。

反渗透海水淡化消耗的主要化学药品有：混凝剂、助凝剂、杀生剂、还原剂以及系统清洗用药剂。药剂使用量跟原水水质有很大关系，一般情况下，药剂费用为0.40元/吨水左右。

（3）人工费用及管理费用。

目前海水淡化厂自动化程度较高，一般10万吨/日规模的淡化厂定员不超过50人，由于全国各地工资水平差异较大，人工成本也会有较大的不同。按照我国目前的平均工资福利水平，一般情况下人工及管理成本约为0.10元/吨水。

（4）维护费用。

反渗透海水淡化设备的维护包括设备的维护、维修、清洗，以及超滤膜、反渗透膜及过滤器滤芯等耗损设备材料的更换。一般情况下，设备维护、维修、清洗的年费用约为固定资产总值的1.5%，为0.27～0.41元/吨水；超滤膜、反渗透膜和滤芯等耗损材料的更换费用约为0.60～0.90元/吨水。

（5）财务费用。

财务费用包括银行长期贷款利息、流动资金贷款利息等，贷款比例与贷款利息不同，会有很大的差别。对于10万吨/日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，银行财务费用约为0.30元/吨水。

（6）折旧成本。

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，反渗透海水淡化的折旧成本在0.87～1.30元/吨水之间。

综上，反渗透海水淡化的成本在4.16～5.59元/吨之间。其中能源费用（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）费用，均占到22%图9。

3.2 低温多效海水淡本化成

（1）能源费用。

低温多效海水淡化的能源费用包括热力和电力。

热力费用与设计造水比关系密切，目前大型装置设计采用的造水比一般在10左右。在造水比确定的情况下，蒸汽价格决定了热力费用。在可采用电厂低品位蒸汽的情况下，蒸汽成本可降到20～30元/吨水，这时淡化水的吨水热力成本为2.0～3.0元/吨水。

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

（2）药剂费用。

低温多效的预处理比反渗透简单，药剂费用也较少，其使用的主要药剂为阻垢剂及系统清洗药剂。一般情况下，药剂费用为0.30元/吨水左右。

（3）人工费用及管理费用。

低温多效的自动化程度较高，10万吨/日规模的淡化厂定员50人的情况下，按照我国目前的平均工资福利水平，一般情况下人工及管理成本约为0.1元/吨水。endprint

（4）维护费用。

低温多效海水淡化无膜更换、滤芯更换等费用，仅有设备的维护、维修、清洗等费用，如果按照固定资产总值的1.5%计算，设备维护费用为0.36～0.50元/吨水。

（5）财务费用。

财务费用包括银行长期贷款利息、流动资金贷款利息等，贷款比例与贷款利息不同，会有很大的差别。对于10万吨/日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，银行财务费用约为0.40元/吨水。

（6）折旧成本

低温多效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，折旧成本在1.16～1.59元/吨水之间。

综上，低温多效海水淡化的成本在4.88～6.70元/吨之间。其中能源费用最大，所占比例超过一半，到55%左右；其能源费用又以热力成本为主，约占整个能源费用的3/4。折旧为第二大费用，占24%左右（图10）。

4 已建工程实例

4.1 工程投资

经调研，国内近年建设的部分大型海水淡化工程投资如下：

华能玉环电厂3.456万吨/日反渗透海水淡化工程，建设投资19244万元，2006年竣工。合吨水产能建设投资5568万元。

河北唐山曹妃甸5万吨/日反渗透海水淡化工程，总投资约4.2亿元，2010年开工。合吨水产能总投资8400万元。

天津经济技术开发区1万吨/日低温多效蒸馏工程，总投资1.6亿元，土建工程按照2万吨/日产能设计，2006年建成。其中设备费890万美元，按当时美元汇率8.2计，合人民币7298万元；按工程建设其他费占总投资的9%，不考虑预备费、建设期利息、铺底流动资金，估算1万吨/日的土建费用约合3631万元。合吨水产能总投资12009万元。

天津北疆发电厂低温多效蒸馏海水淡化工程一期10万吨/日，2006年签订设备购买合同，2010年投产。设备费用1.2亿美元，按当时汇率8.0计，折合人民币9.6亿元。合吨水设备投资9600万元。

天津北疆发电厂低温多效蒸馏海水淡化工程二期10万吨/日，2010年招标。设备费用1.1亿美元，按当时汇率6.8计，折合人民币7.48亿元。合吨水设备投资7480万元。

由于工程的建设时期、建设条件、所选工艺、建设管理水平的差异，以及获得信息的局限性，大型海水淡化的吨水投资呈现出较大的差异。

4.2 造水成本

由于统计及口径的差异，海水淡化的吨水运营成本也有较大的差异。

表2为2004年和2006年建成的山东黄岛发电厂3000吨/日低温多效蒸馏海水淡化装置和3000吨/日反渗透海水淡化装置的造水成本分解。两套海水淡化装置均依托发电厂建设，没有建设海水取水工程和浓海水排放工程。淡化装置使用发电厂自用电，蒸馏淡化装置使用发电厂低品位蒸汽。两套海水淡化装置的投资均未使用银行贷款，成本构成中不含银行贷款利息。

表3为2006年投产的浙江华能玉环电厂3.456万吨/日反渗透海水淡化工程成本分解，项目采用水电联产的方式建设，公用工程未计入海水淡化工程投资。浙江玉环海域海水盐度较低、年平均水温较高，淡化成本相对较低。

5 典型规模（10万吨/日）投资及成本估算例举

按照我国北方某市的建设条件，建设10万吨/日海水淡化工程项目，采用反渗透和低温多效工艺分别进行投资估算和造水成本分析。

工程投资估算系根据建设部《全国市政工程投资估算指标》、《市政工程可行性研究投资估算编制办法》，进口装置或元件价格根据国外公司的询价结果，不足部分结合项目建设具体情况进行估算。总投资的70%采用银行产期贷款，贷款期10年，宽限期2年，长期银行贷款利息以6.80%计；流动资金的70%采用银行贷款，贷款利息以6.31%计。其他主要分析基础数据参见表4。

5.1 反渗透海水淡化工程

5.1.1 反渗透海水淡化工程总投资

反渗透海水淡化工程建设费用为51902.00万元，工程建设其他费用5187.80万元，基本预备费取10%，不考虑建设期价格变化因素，工程总投资为67474.49万元（表5）。

5.1.2 反渗透海水淡化工程造水成本

反渗透膜及超滤膜的使用寿命以4年计，电价以0.428元/度计，单位经营成本为3.19元/吨水，造水成本为4.43元/吨水（表6）。

5.2 低温多效海水淡化工程

5.2.1 低温多效海水淡化工程总投资

低温多效海水淡化工程建设费用为77456.00万元，工程建设其他费用7022.80万元，基本预备费取10%，不考虑建设期价格变化因素，工程总投资为98509.95万元（表7）。

5.2.2 低温多效海水淡化工程造水成本

低温多效装置的造水比以12.7计，蒸汽采用电厂的低品位蒸汽，成本为25元/吨，单位经营成本为3.342元/吨，单位造水成本为5.182元/吨（表8）。

6 结论

（1）我国海水淡化在近二十年中取得了迅速增长，海水淡化技术以反渗透和低温多效蒸馏为主。与全球海水淡化技术发展趋势相同，反渗透技术的应用占比逐步升高。

（2）由于建设条件不同，海水淡化工程投资有较大的差异。在目前的技术和市场条件下，反渗透海水淡化的单位投资为6000～9000元/（m?/d），低温多效蒸馏海水淡化的单位投资为8000～11000元/（m?/d）。

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