海水淡化全成本分析及其發(fā)展前景探討——以天津北疆電廠海水淡化項(xiàng)目為例

李曉瓊

（哥倫比亞大學(xué)地球與環(huán)境科學(xué)系，美國(guó) 紐約 10027）

水資源短缺是全球關(guān)注的重大環(huán)境問題，而中國(guó)是全球最為缺水的國(guó)家之一，人均水資源量?jī)H為世界平均水平的1/4左右。同時(shí)，中國(guó)南北方水資源分布與用水需求不均衡，北方地區(qū)存在較大的淡水資源缺口。特別是京津地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)，人口密集，淡水資源短缺現(xiàn)象嚴(yán)重。在過去10年，北京市水資源總量每年大約在16.1～23.8 億 m3，2008 年最高為 34.2 億 m3；而每年用水總量則高達(dá)34.3～38.9億m3。天津市水資源總量每年大約為10.60～15.24億m3，2008年最高為18.30億m3，2002年最低僅為3.67億m3；而用水總量每年在19.96～23.00億m3，供用水需求與水資源量之間存在巨大缺口。解決京津市地區(qū)乃至環(huán)渤海經(jīng)濟(jì)區(qū)的淡水供應(yīng)，一直是國(guó)家和各級(jí)地方政府十分關(guān)注的問題，海水淡化是其中的重要途徑。依據(jù)海水淡化成本的相關(guān)理論與評(píng)估方法，選取天津北疆發(fā)電廠海水淡化項(xiàng)目進(jìn)行全成本實(shí)證評(píng)估與分析，進(jìn)而與其他新型水資源利用方法進(jìn)行比較分析，探討海水淡化緩解京津地區(qū)水資源危機(jī)的可行性。

1 海水淡化完全成本基本理論與分析方法

海水淡化完全成本是指海水淡化生產(chǎn)和使用的循環(huán)過程中所發(fā)生的取水、輸送、凈化、分配、使用、污水收集和處理到最終排入自然水體的整個(gè)過程中發(fā)生的所有成本，也稱為社會(huì)成本或完全社會(huì)成本。從經(jīng)濟(jì)學(xué)角度考慮，完全成本由資源成本、機(jī)會(huì)成本、內(nèi)部成本和外部成本構(gòu)成。根據(jù)完全成本法，海水淡化完全成本的核定可由4部分組成：（1）海水資源成本P1；（2）邊際機(jī)會(huì)成本 P2；（3）內(nèi)部成本 P3；（4）外部成本P4。即，完全成本：P=P1+P2+P3+P4

海水淡化的資源成本是指抽取海水資源所發(fā)生的資源費(fèi)用。海水淡化的機(jī)會(huì)成本則是指因海水淡化而不得不放棄海水其他利用方式可能帶來的價(jià)值。海水淡化的內(nèi)部成本主要由投資費(fèi)和運(yùn)行管理費(fèi)等組成，受淡化方法、淡化規(guī)模、當(dāng)?shù)氐乃|(zhì)、水溫、地理、地質(zhì)、氣候、能源價(jià)格、淡化水的水質(zhì)要求、設(shè)計(jì)的選材、開工率、安全容量、使用年限、投資來源、利率、稅收等多方面的影響。海水淡化的外部成本主要是指環(huán)境成本，包括資源耗減成本，即工程所消耗的資源與能源的價(jià)值；環(huán)境降級(jí)成本，即環(huán)境污染所造成的外部成本，由污染物排放引起的價(jià)值損失；資源維護(hù)成本，即維持自然資源目前的狀況而發(fā)生的資源維護(hù)、技術(shù)改造等成本；環(huán)境保護(hù)成本，即和負(fù)面環(huán)境影響同步發(fā)生，用以維持環(huán)境現(xiàn)狀而不至于惡化的環(huán)境監(jiān)測(cè)、環(huán)境管理、污染治理等環(huán)境成本支出以及為達(dá)到國(guó)家和政府對(duì)環(huán)境的要求而負(fù)擔(dān)的各種費(fèi)用，如環(huán)境稅費(fèi)。

2 天津北疆電廠海水淡化項(xiàng)目全成本分析

天津北疆發(fā)電廠是以電廠為核心，將發(fā)電、海水淡化、制鹽、化工、資源綜合利用等項(xiàng)目融為一體的循環(huán)經(jīng)濟(jì)項(xiàng)目，在其海水淡化環(huán)節(jié)充分利用發(fā)電工程的低品位抽汽（600 t/h）和余熱，建設(shè)20萬t/d海水淡化裝置，實(shí)現(xiàn)水電聯(lián)產(chǎn)。海水淡化環(huán)節(jié)生產(chǎn)的淡化水，小部分（2萬t/d）由本項(xiàng)目各環(huán)節(jié)自用，大部分（18萬t/d）向社會(huì)供應(yīng)；產(chǎn)生的廢棄物——濃縮海水則排入漢沽鹽場(chǎng)，用于生產(chǎn)原鹽。與海水淡化裝置配套建設(shè)的淡化水送出工程主要是建設(shè)加壓泵站1座，鋪設(shè)DN1000-1400 mm輸水管道54 km，分別向漢沽水廠、新河水廠、新區(qū)水廠和開發(fā)區(qū)水廠送水，與自來水摻混后進(jìn)入市政管網(wǎng)。首套海水淡化裝置投產(chǎn)運(yùn)行后，各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到或超過設(shè)計(jì)值。經(jīng)國(guó)家認(rèn)證認(rèn)可監(jiān)督管理委員會(huì)資質(zhì)認(rèn)定的國(guó)家城市供水水質(zhì)監(jiān)測(cè)網(wǎng)濱海監(jiān)測(cè)站檢驗(yàn)，淡化水水質(zhì)106項(xiàng)指標(biāo)全部符合《國(guó)家飲用水衛(wèi)生指標(biāo)》的規(guī)定。

根據(jù)北疆電廠提供的數(shù)據(jù)進(jìn)行完全成本核算。

2.1 海水資源成本

水資源成本指為彌補(bǔ)地表水和地下水等水資源價(jià)值而收取的費(fèi)用。目前水資源費(fèi)的收取主要針對(duì)地下水資源，而對(duì)于海水的資源價(jià)值，由于地球海水資源充足，可以近似零代入計(jì)算。

2.2 機(jī)會(huì)成本

根據(jù)邊際機(jī)會(huì)成本理論，邊際使用成本指現(xiàn)今用某種方式利用水資源而放棄的其他水資源利用方式可能獲取的最大純收益；另外的一種現(xiàn)象是現(xiàn)今暫時(shí)不用水資源，但將來需要水資源，現(xiàn)在使用該資源所放棄的將來使用可能帶來的純收益，就成為現(xiàn)在使用該資源的邊際使用成本。由于地球海水資源充足，遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于淡水資源，且除海水淡化外也并無太好的其他利用方式創(chuàng)造收益，可以將現(xiàn)在使用海水的邊際使用成本近似為零代入計(jì)算。

2.3 內(nèi)部成本

對(duì)于水電聯(lián)產(chǎn)項(xiàng)目，海水淡化的成本分析還涉及到如何與電廠分?jǐn)傉羝杀镜膯栴}，目前關(guān)于蒸汽價(jià)格計(jì)算常見的方法有熱量法（好處歸電法）、實(shí)際焓降法（好處歸熱法）和作功能力法（按汽機(jī)進(jìn)汽和抽汽作功能力比例分配總熱耗量）等。本研究采用制水熱力成本模型，即好處歸水法?？紤]到蒸汽生產(chǎn)的折舊、財(cái)務(wù)及其他費(fèi)用等可由電廠承擔(dān)，因此計(jì)算制水成本過程中的蒸汽價(jià)格只考慮燃料成本29.5元/t。按上述邊界條件進(jìn)行測(cè)算的結(jié)果，設(shè)備折舊期內(nèi)平均制水價(jià)格：?jiǎn)挝唤?jīng)營(yíng)成本為4.197元/t；單位生產(chǎn)成本=單位經(jīng)營(yíng)成本+單位固定資產(chǎn)折舊成本=4.197+2.344=6.541元/t；單位制水總成本=單位生產(chǎn)成本+單位固定資產(chǎn)折舊成本+單位財(cái)務(wù)成本=8.147元/t；加稅17％之后單位還本付息總成本為9.532元/t。另一部分成本為供水成本，即淡化水輸送往市區(qū)的成本，為1.16元/m3。

2.4 外部成本

由于水電聯(lián)產(chǎn)濃海水制鹽，海水淡化項(xiàng)目本身可以認(rèn)為達(dá)到“零排放”環(huán)境成本以零代入計(jì)算；供水之后產(chǎn)生的外部成本目前主要體現(xiàn)為污水處理費(fèi)，天津市居民用水污水處理費(fèi)收取標(biāo)準(zhǔn)為0.90元/m3。

由以上分析可得，基于完全成本法，天津北疆發(fā)電廠海水淡化項(xiàng)目淡化水在天津市的全成本為9.532+1.16+0.90=11.59元/m3。由此可見，海水淡化單位制水成本中的直接生產(chǎn)成本只占到總成本的不足一半，其中能耗，尤其是燃料成本（蒸汽成本）為主要成本項(xiàng)。由于項(xiàng)目為水電聯(lián)產(chǎn)，所需電量全部來自北疆電廠，按廠成本電價(jià)執(zhí)行，因此降低了用電成本。排在其次的為固定資產(chǎn)折舊，比例達(dá)到約1/4。而財(cái)務(wù)成本（銀行貸款利息）占據(jù)16.85％，說明投資成本在海水淡化成本中占據(jù)了較大一部分，因此降低投資成本是降低海水淡化成本的重要措施。最后的稅金部分也說明，如果政策方面更加注重扶持新型技術(shù)產(chǎn)業(yè)，給予稅金減免優(yōu)惠，海水淡化成本能夠得到進(jìn)一步的降低。

3 海水淡化與其他新型水資源利用方法成本比較

由于京津地區(qū)水危機(jī)的嚴(yán)峻性，除海水淡化外，其他多種新型水資源利用方法也在逐步得到開發(fā)。最為重要的南水北調(diào)中線一期工程將在2014年竣工，引長(zhǎng)江水進(jìn)入北京和天津。此外，較為常見的新型利用方法有中水回用、污水資源化、雨水利用、節(jié)水等，天津還開展海水直接利用等。為了探討海水淡化工程與其他新型水資源利用方法相比較而言的優(yōu)劣性，以下選取較為典型的南水北調(diào)、中水回用與污水資源化、雨水利用3種方式進(jìn)行成本分析，并與以天津北疆發(fā)電廠海水淡化工程為實(shí)例的海水淡化成本進(jìn)行綜合比較。

3.1 南水北調(diào)

目前有很多專家對(duì)于南水北調(diào)工程實(shí)施后的單位成本進(jìn)行過研究，其預(yù)測(cè)結(jié)果互相之間也有很大的差別。有研究認(rèn)為中線工程引長(zhǎng)江水至北京，按現(xiàn)行不變成本計(jì)算，引水成本在5元以上，更有專家給出了20元/m3的預(yù)測(cè)成本。盡管現(xiàn)在包括水利部在內(nèi)的各方面均還沒有準(zhǔn)確的最終成本數(shù)據(jù)，但是可以確定的一點(diǎn)是，由于目前原材料價(jià)格、人工費(fèi)等各方面費(fèi)用的大幅上漲，南水北調(diào)的最終成本早已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了最初的預(yù)算并很難得到控制，最終的成本將會(huì)超過目前所有的預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)。對(duì)于京津地區(qū)而言，與以上天津北疆發(fā)電廠海水淡化項(xiàng)目成本數(shù)據(jù)相比較，南水北調(diào)工程竣工后引水的單位成本已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了海水淡化工程。從資源成本、機(jī)會(huì)成本和外部成本等方面考慮，南水北調(diào)是將南方豐沛的水資源調(diào)往水資源稀缺的北方，隨著調(diào)水量的增加，以及南方用水量的不斷增長(zhǎng)，水環(huán)境的惡化（污染和鹽水入侵等），南方水資源使用的邊際機(jī)會(huì)成本將不斷上升。北疆電廠水電聯(lián)產(chǎn)濃海水制鹽的方案帶來的環(huán)境成本近似為零排放，同樣優(yōu)于南水北調(diào)工程可能帶來的種種環(huán)境影響。因此，從各方面考慮，海水淡化相比較于南水北調(diào)對(duì)于緩解京津地區(qū)水危機(jī)而言具有競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。在南水北調(diào)工程并不能完全滿足京津地區(qū)未來全部用水需求的情況下，尤其應(yīng)大力支持海水淡化項(xiàng)目發(fā)展。

3.2 中水回用與污水資源化

城市污水資源化是指城市污水和工業(yè)廢水經(jīng)過適當(dāng)處理達(dá)到一定的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，使之變?yōu)槌鞘兴吹囊徊糠?，達(dá)到充分利用水資源和減輕環(huán)境污染負(fù)荷的目的，這部分水又叫再生水[1]。中水是再生水中重要的組成部分。中水主要是指城市污水、生活污水或工業(yè)企業(yè)達(dá)標(biāo)污水經(jīng)過處理后達(dá)到規(guī)定的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，可以在一定范圍內(nèi)重復(fù)使用的非飲用水（如汽車沖洗水、綠化用水及廠礦企業(yè)循環(huán)水補(bǔ)水等），其水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)低于飲用水，但高于污水排放標(biāo)準(zhǔn)。從目前計(jì)算的工程運(yùn)營(yíng)成本而言，中水回用具有優(yōu)勢(shì)，而且還具有減少污染排放、節(jié)約淡水的正面環(huán)境效應(yīng)。但是海水淡化工程的出水水質(zhì)為飲用水標(biāo)準(zhǔn)，而中水回用工程的出水水質(zhì)僅為中水標(biāo)準(zhǔn)，在利用途徑上有著本質(zhì)的差別，海水淡化水可以完全取代淡水資源成為日常居民飲用水、生活用水及工業(yè)淡水，而中水僅適用于特定途徑。此外，中水回用受制于中水管道鋪設(shè)，發(fā)展速度較為緩慢。對(duì)于京津地區(qū)而言，中水回用潛力較大，是一種有效的新型水資源利用方式，而且能一舉兩得減少污染，同時(shí)節(jié)約淡水資源。但是中水的水質(zhì)適用范圍有限，中水回用與海水淡化的有機(jī)結(jié)合是一種較好的發(fā)展方式。

3.3 雨水利用

廣義的雨水利用包括水資源利用的各個(gè)方面，具有極大的廣泛性。狹義的水資源利用是指有目的地采用各種措施對(duì)雨水資源進(jìn)行保護(hù)和利用，主要包括收集、儲(chǔ)存和凈化后的直接利用；利用各種人工或自然水體、池塘、濕地或低洼地對(duì)雨水徑流實(shí)施調(diào)蓄、凈化和利用；通過各種人工或自然滲透設(shè)施使雨水滲入地下，補(bǔ)充地下水資源、集流補(bǔ)灌的農(nóng)業(yè)雨水利用等。雨水利用成本較低，而且處理后能夠替代淡水資源，是一種有效的新型水資源利用方式。但是雨水收集受時(shí)空影響大，尤其受制于降水量多少，而京津地區(qū)降水量少。此外，大型蓄水池需要占據(jù)較多的空間，并不適用于京津這樣人口密集的大型城市。因此，雨水利用能夠作為一種可行的利用方式，但是難以滿足京津地區(qū)持續(xù)大量的淡水量需求。而與之相比，海水淡化廠建成之后，在保證淡水的供應(yīng)方面更具有穩(wěn)定性。

4 發(fā)展前景與相關(guān)建議

北疆發(fā)電廠在國(guó)內(nèi)首創(chuàng)的電水鹽聯(lián)產(chǎn)模式，在提高電廠熱效率的同時(shí)降低海水淡化成本，并且無濃海水排放，避免破壞海洋生態(tài)環(huán)境，使利用海水淡化大規(guī)模向社會(huì)供水成為可能，是一條解決京津地區(qū)水資源緊缺難題的有效途徑。以下對(duì)其發(fā)展模式優(yōu)化和海水淡化工程的推廣提出部分政策建議。

（1）進(jìn)一步降低海水淡化成本。目前海水淡化成本還有較大的降低空間，成本的降低有利于海水淡化工程的推廣。具體方法包括優(yōu)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)，開發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的海水淡化技術(shù)，優(yōu)化融資方式選擇、水電投資分?jǐn)?、成本分?jǐn)偟龋詢?yōu)化財(cái)務(wù)模型和提高制水的經(jīng)濟(jì)效益等。

（2）加快海水資源運(yùn)營(yíng)管理體制建設(shè)。從國(guó)際經(jīng)驗(yàn)來看，淡化海水生產(chǎn)、管網(wǎng)建設(shè)主要由政府投資，建成后交企業(yè)實(shí)行“一條龍”運(yùn)營(yíng)管理模式。而目前中國(guó)海水淡化還沒有完全納入水資源管理體系，海水淡化在產(chǎn)、輸、配各環(huán)節(jié)中沒有形成利益共同體，各企業(yè)為追求各自利益最大化，造成淡化水應(yīng)用與配置不暢。因此，借鑒國(guó)內(nèi)外先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，理順現(xiàn)有水資源的運(yùn)營(yíng)管理體制，建立政府投資（輸水管網(wǎng)）、市場(chǎng)運(yùn)作、企業(yè)運(yùn)營(yíng)、政企分開的水資源建設(shè)和運(yùn)營(yíng)管理模式，對(duì)水資源優(yōu)化配置尤其淡化海水的應(yīng)用與配置至關(guān)重要。

（3）完善資源價(jià)格和相關(guān)收費(fèi)政策。比如擴(kuò)大水資源費(fèi)征收范圍并適當(dāng)提高征收標(biāo)準(zhǔn)；合理確定再生水價(jià)格；創(chuàng)造條件加快推行居民生活用水階梯式水價(jià)制度。這些措施將會(huì)逐年提高淡水的消費(fèi)價(jià)格，而海水淡化產(chǎn)業(yè)的成本近年來有所下降，可以使二者的價(jià)格段逐步重合。

（4）落實(shí)價(jià)格補(bǔ)貼政策。淡化海水沒有納入城市用水價(jià)格體系使得供水成本價(jià)格高，影響企業(yè)利益，是制約其應(yīng)用配置的主要因素。以北疆電廠海水淡化項(xiàng)目為例，在現(xiàn)有供水體制下，只要淡化水以工業(yè)用水價(jià)格輸出，政府對(duì)輸水公司環(huán)節(jié)進(jìn)行適當(dāng)補(bǔ)貼，企業(yè)就會(huì)有可觀效益，則當(dāng)前8萬t/d和2012年18萬t/d可順利輸配。2014年底南水北調(diào)水進(jìn)入天津后，淡化水價(jià)格優(yōu)勢(shì)凸顯，那時(shí)將淡化海水納入天津市正常城市用水價(jià)格體系，重新綜合平衡水價(jià)，能夠解決北疆電廠淡化水一、二期工程向社會(huì)供應(yīng)36萬t/d的配置問題。北疆電廠發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)項(xiàng)目節(jié)約和整理土地資源的土地出讓金，可以提取部分水利專項(xiàng)基金用于近期淡化海水的補(bǔ)貼資金。

（5）將多種新型水資源利用方式相結(jié)合，共同應(yīng)對(duì)水資源危機(jī)。海水淡化、南水北調(diào)、中水回用、雨水利用等多種措施共同發(fā)展，能夠收到更好的效果。

[1] 孫靜，阮本清，張春玲.國(guó)內(nèi)外非傳統(tǒng)水資源開發(fā)利用[J].中國(guó)水利，2007(7):8-11.