以海水淡化赋能海洋经济高质量发展

　　中国工程院院士 高从堦

　　3月13日，备受关注的“十五五”规划纲要正式发布。

　　围绕“推动海洋经济高质量发展”，规划纲要提出“做强做优做大海洋产业”“壮大海洋生物医药、海水淡化等海洋新兴产业”，为海水淡化与综合利用业发展注入了强劲动力。

　　作为海洋战略性新兴产业的重要组成部分，海水淡化与综合利用业兼具生态价值与经济潜力。淡化技术将海水转化为可利用的淡水资源，在有效破解沿海缺水地区的水资源瓶颈的同时，依托创新驱动不断突破膜技术、战略性元素提取等关键核心技术壁垒，催生新产业、新业态、新模式，成为推动海洋产业转型升级、壮大新质生产力的重要引擎。

　　缓解资源危机

　　海洋是巨大的水资源宝库，其贮存的海水占地球总水量的97%以上。海水淡化是水资源的开源增量技术，具有不淹地、不移民、不争水、不受气候影响的特点，已成为许多沿海国家解决淡水资源短缺、促进经济社会可持续发展的重要战略举措。

　　海水中蕴含丰富的化学资源，80%以上的陆地化学元素均可以在海水中找到。海水的平均盐度为35‰，含有钠、钾、溴、镁，以及战略性稀有元素铀、碘、锂、硼、锶、金、氕、氘、氚等。全球海水中所含固体矿物物质达5×10 16吨，它们铺在陆地上将使地面增高150米。海水中的钾是农业必需的三大化肥之一，食盐、溴、镁等是重要的基础化工原料，铀、锂、氘等是陆地资源储量极少的重要能源和战备物资。开发利用海水资源，不仅可解决水短缺问题，还可缓解陆地资源危机。

　　海水淡化与综合利用还具有科技含量高、产业链条长、辐射带动广、战略意义强的显著特点，是海洋战略性新兴产业，有望成为加快形成和发展新质生产力的重要抓手。海水淡化既包括关键材料生产、装备制造、系统集成，可带动制造业高质量发展，还包括工程勘察、设计建造、检验检测等服务性产业。海水化学综合利用则可带动传统盐化工产业的转型升级。此外，海水淡化与综合利用技术可拓展应用于苦咸水淡化、废水资源化、水生态修复、水环境治理、盐碱地改良、海水制氢等多个领域，能够带动环保、能源、材料等多个领域的技术进步和产业发展，有望形成千亿级别的产业集群。

　　海水淡化规模持续增长

　　在过去的20年里，为满足工业、农业和生活需求，海水淡化应用规模持续、强劲增长。全球水务智库（Global Wa-ter intelligence,GWI）数据显示，2024年海水淡化规模达6845万吨/日；规模化应用地区已从传统的中东国家扩展到了欧洲、北非、东亚、南亚、大洋洲、北美等地区，解决了3亿多人的用水问题；超过71.6%以市政方式供应。

　　海水淡化技术多种多样。目前，反渗透（RO）、多级闪蒸（MSF）、低温多效蒸馏（MED）是主流的海水淡化大规模商业化技术，技术成熟，应用广泛。由于降碳减排要求以及膜法技术的成本价格优势，反渗透海水淡化技术正逐步取代传统蒸馏技术，成为市场主流。截至2024年底，采用反渗透技术的占全球总工程规模的62.5%，多级闪蒸工程为23.5%，低温多效工程为9.5%。目前世界最大的多级闪蒸海水淡化工程为2009年建成的沙特阿拉伯88万吨/日海水淡化工程；世界最大的低温多效工程为2010年建成的沙特阿拉伯80万吨/日工程；最大反渗透海水淡化工程为阿联酋2023年建成的91万吨/日工程。沙特阿拉伯100万吨/日朱拜勒2期升级改造工程和伊拉克巴士拉100万吨/日工程是正在建设的最大反渗透海水淡化工程。

　　海水淡化技术及装备方面。全球单体工程规模持续大型化。技术竞争焦点已从单一技术突破转向系统能效提升和低碳化运行，先进的高效率能量回收装置（回收率超95%）可将反渗透系统的吨水电耗稳定控制在3.5千瓦时以下。以法国和西班牙为代表的欧洲企业在技术集成、工艺包提供方面具有明显的领先地位，关键核心部件市场基本为美国、日本、瑞士等少数供应商占据。技术热点集中于与新能源及低品位热源的深度耦合。此外，正渗透、膜蒸馏等膜过程在特定场景下开展应用探索。引入机器学习模型的智能化运维可实现膜的污染预测、清洗周期优化和能耗动态调控，据报可降低约20%的运行成本。

　　海水直接利用技术和应用方面。当前海水循环冷却技术正朝着大型高效、绿色环保和智能化的方向发展，以满足工业领域对冷却效率和环境保护的严格要求。在国际上，海水循环冷却技术已广泛应用于火电、核电、石化等高耗水行业，其中单套循环规模已达到18万立方米/小时，节水消雾型冷却塔、环境友好型水处理药剂和智慧管理系统得到了普遍应用。

　　海水化学资源提取技术和产业方面。化学资源利用技术多应用于以色列、美国盐湖，淡化浓盐水综合利用近年来受到重视。特别是随着国际贸易形势不断变化，欧美各国出于保障资源供应安全的角度，通过大量科研投入，积极开展海水中战略资源提取开发。欧洲“地平线欧洲”启动项目研发新型选择性分离、吸附等技术，旨在从浓盐水中提取锂、镓、铷等资源；美国国防部投资1960万美元支持海水制取金属镁技术研究与产业化生产，以确保国防关键材料镁金属的国内保供。

　　从“跟跑”到“并跑”

　　几十年来，我国海水淡化与综合利用技术和产业在国家和地方各类科技研发项目的持续支持下取得了长足发展。

　　在海水淡化方面，我国自1958年开展了电渗析技术研究，1967年开展全国海水淡化会战，开启了我国海水淡化技术的研究之路。截至2024年底，我国海水淡化工程规模已接近285.6万吨/日，分布在沿海10个省（区、市）的缺水城市和海岛，在石化、电力、钢铁等领域提供了大量安全稳定优质的供水，并对市政供水起到了补充及应急作用。海水淡化自主创新水平不断提升，物能消耗等技术指标逐步与国际接轨，工程建设投资和造水成本与国际水平基本持平，具备了支撑产业规模化发展的条件。初步统计，海水淡化相关企业数量超过1000家，涵盖产业链的技术研发、材料供应、装备制造、工程建设与运维管理等各环节。国内市场竞争格局日趋激烈，形成国际品牌主导高端市场、国内龙头企业在中端及特定细分市场突破、高校科研院所聚焦前沿基础研究的多方竞合格局。

　　在海水循环冷却方面，我国于20世纪90年代开始研究，经过连续几十年攻关，突破海水循环冷却腐蚀、结垢和污损生物控制技术，开发出系列环境友好型药剂，完成百吨级—千吨级—万吨级—十万吨级海水循环冷却成套技术和应用示范，应用于电力、石化，形成了自主10万吨级海水循环冷却技术体系，并在火电系统逐步推广。整体技术水平处于国际先进水平。

　　在海水化学资源利用方面，淡化浓盐水综合利用是我国的特色，已形成了以海（卤）水提取盐及钾溴镁等为主的海洋化工产业并向精细化、高值化方向发展。其中海水制盐、海水提溴已实现产业化，完成国内最大3万吨/年海水提溴项目工艺设计，新型高效低能耗空气吹出法提溴技术达到世界先进水平。浓海水提镁完成万吨级技术研究与示范工程。海水提钾已从中试向产业化迈进，完成万吨级沸石法海水提取硝酸钾技术研究与示范，正在开展十万吨级海水提取氯化钾项目。海水中锂、铀等战略元素提取研究获技术进展。

　　加快推进产业规模化

　　未来海水淡化装备领域的发展趋势预计以单体装置大型化、国产装备性能提升、多元化能源应用和智能集成技术创新为主要方向。

　　在产业规模大型化方面，随着沿海部分地区地下水超采和水质性缺水严重等问题日益凸显，特别是石化、电力、有色、造纸、纺织、钢铁、煤炭等用水量增加，海水淡化作为生活、生产的有效补充水源，产业规模将不断增加。我国建设规模大型化的趋势也越发明显，如：山东莱阳核电拟建设60万吨/日淡化工程，大连石化拟建20万吨/日淡化工程。国内反渗透单机规模已从1万吨/日提升到3万吨/日。

　　在国产装备性能提升方面，建议依托我国制造业的基础和实力，集中国内优势科研院所、高校、企业等各方力量，强强联合、协同攻关，开展海水淡化反渗透膜、能量回收装置、战略化学资源提取等关键核心技术攻关，突破关键核心装备制造。同时，推动国产装备性能提升和迭代升级，尽早取代进口设备、实现自主可控的同时，降低能耗药耗，降低设备成本。

　　在多元化能源应用方面，建议推进“热法+膜法”耦合，实现低温余热梯级利用；推进“海水淡化+低品位余热”耦合，充分利用低温工艺热水等；推进“海水淡化+海水冷却”耦合，利用电厂温排水作为海水淡化进水；推进“海水淡化+可再生能源”耦合，充分利用风电、光伏等；以及“海水淡化+海水制氢”耦合，依托海上风电项目，开展海水淡化—海水制氢—可再生能源协同。

　　在技术推广应用方面，建议进一步拓宽海水淡化技术应用场景：推动反渗透技术向西部微咸水、苦咸水淡化领域延伸应用，引导热法技术拓展至工业废水零排放等场景，以多领域协同应用促进产业融合发展、提质增效。

　　在海水淡化系统智能化方面，建议将人工智能、物联网、大数据等现代信息技术与传统海水淡化技术深度融合，实现系统运行维护的自动化、优化和高效管理。

　　“十四五”时期，我国海水淡化产业实现规模化快速发展。步入“十五五”，应聚焦高质量发展主线，强化产业链系统布局与协同发力，加快推进核心装备国产化迭代升级，稳步实现关键材料与核心部件全面自主可控，积极推动海水淡化领域“中国制造”“中国标准”走向世界，为破解全球水资源短缺贡献中国智慧、提供中国方案。