太陽能光熱海水淡化技術在海南的推廣應用

四周被海洋環繞的海南省，看似擁有豐富的水資源，卻同樣面臨著區域性和季節性缺水等問題。

如今，在這座島嶼上，「海水」變成「淡水」不再是一種奢望。經過科研人員的潛心研發，一種低能耗、低成本的太陽能光熱海水淡化技術正穩步推廣，這裡充足的陽光和充沛的海水隨之「變」成珍貴的淡水。

破解缺水之困

海南地處我國熱帶和亞熱帶地區，雖然擁有良好的水利條件，但空間分布不均，中部及東北部雨量多，西南部雨量少，加之天然存續能力弱，全島區域性、季節性降水差異明顯。尤其是位於西南部地區的樂東、昌江等地，受降水量偏少的影響，缺水一直是待解的課題。

《海南省水務發展「十三五」規劃》指出，全省水安全保障能力與經濟社會發展要求還存在不小差距，工程性、功能性缺水問題突出，水務建設歷史欠帳較多，亟待構建合理高效的水網保障體系。

海南周邊擁有1823公裡的海岸線，海洋資源蘊藏巨大開發潛能，在海水淡化方面具有得天獨厚的優勢。

為了解決水資源短缺的難題，海南省開始將目光投向環繞四周的海水。2011年印發的《海南省「十二五」規劃綱要》明確，要大力發展現代海洋產業體系，支持發展海水淡化等新興產業。

2016年，《海南省「十三五」規劃綱要》進一步明確，要大力培育海洋新興產業，促進海水淡化等高新技術的產業化應用。

國家海洋局天津海水淡化與綜合利用研究所淡化室副主任趙河立表示，海水淡化是對水資源的重要補充，可有效緩解水資源短缺問題，對改善海南水資源結構，提高安全保障水平，構建多水源保障格局將發揮至關重要的作用。

「太陽能版」的神奇功效

2013年，一個「太陽能光熱海水淡化站示範工程」，在樂東黎族自治縣尖峰鎮建成投產，日產淡水30噸。這是我國首個太陽能光熱海水淡化項目，填補了研發和成果轉化等方面的空白。自此，太陽能光熱海水淡化技術逐漸走進人們的視野。

趙河立說：「目前在我國達到商業規模的海水淡化技術主要為反滲透法和蒸餾法，也就是常說的『膜法』和『熱法』。」淡化所與驕英公司聯合攻關，經過長時間的探索和研究，成功將太陽能光熱技術用於蒸餾法海水淡化工藝，創造性地研發出一種全新的環保低碳海水淡化裝置——太陽能光熱海水淡化系統。

《中國海洋報》記者在工程現場看到，沿海的廠區空地上擺放著數排密密麻麻的反射鏡，中間一根集熱帶高高豎起，熾熱的陽光通過鏡面反射到集熱帶上，散發著刺眼的亮光。

「這些反射鏡有一個神奇的『技能』——可以跟蹤太陽能軌跡轉動，就像向日葵一樣，最大限度地將太陽熱能聚集起來。」驕英公司總經理彭志剛說。

這套精緻而動感的裝置，又叫「線性菲涅爾式太陽能聚光集熱系統」。太陽能光熱將集熱帶中的淡水變成蒸汽，隨後把蒸汽的熱量傳遞給海水淡化設備中的海水，使海水在負壓條件下蒸發後冷卻凝結，形成蒸餾水。

為了降低熱法蒸餾過程中的能耗，淡化所全程負責光熱系統與低溫多效海水淡化技術的整合與調控。趙河立解釋，與普通蒸餾法不同，低溫多效蒸餾技術可以更加充分利用有效蒸汽。隨著多效蒸汽在裝置中持續流動，高溫作用下噴灑出的海水被迅速蒸餾，並同步輸出可直接飲用的淡水。

「太陽能光熱海水淡化技術的應用，需要兩個必不可少的條件，分別是太陽能和海水。」趙河立說，海南地理位置特殊，既有充足的光照，又有豐富的海水資源，兩個條件完美兼具，應用前景廣闊。

「引海止渴」有望成現實

不容忽視的是，成本問題是當前制約海水淡化實現產業化的重要瓶頸。在現行水價體系下，海水淡化成本較高，與自來水價格相比缺乏競爭力。

數據顯示，目前我國海水淡化產水成本為4元／噸～6元／噸，其中能源成本佔生產成本的比例達50％左右。「與常規的海水淡化技術相比，太陽能光熱淡化技術節約了能源成本，使得產水價格大幅降低，僅為3．7元／噸左右。」趙河立說。

由於能耗成本低，樂東太陽能光熱海水淡化站出產的水價格優勢明顯。在未鋪設自來水管道的偏遠農村，海水淡化站為村民就地配送桶裝水，價格實惠，村民接受度也高。

樂東太陽能光熱海水淡化站示範工程建成5年來，裝置運行和產水品質穩定，經受住了熱帶海島地區高溫、高溼、高鹽和強颱風等惡劣氣候的考驗，進一步驗證了「線性菲涅爾式太陽能聚光集熱」「線性菲涅爾太陽能光熱蒸汽」與「低溫多效海水蒸餾」淡化工藝技術的可靠性，為實施產業化奠定了基礎。

在產業化應用方面，驕英公司先後與淡化所、國電投上海發電設備成套設計研究院等單位開展合作，在太陽能光熱海水淡化示範工程的基礎上，加快推進海水產業化進程。

憑藉多方面優勢，太陽能光熱海水淡化技術目前已在海南多地推廣，有望助其「引海止渴」。

2015年，海南省東方市啟動太陽能光熱海水淡化供水惠民工程，彭志剛團隊開始著手籌建佔地約30畝的太陽能光熱海水淡化站，屆時可滿足約5萬居民的飲用水需求。該項目列入國家發改委節能循環經濟和資源節約重大項目2015年中央預算內投資計劃。

「2018年，我們還獲得了海南省40個同類型項目的立項批文，力爭到『十三五』末全部建成。」彭志剛說，這些低能耗、低成本的太陽能光熱海水淡化項目，可以滿足180萬～200萬人的飲用水需求，補足海南島淡水資源緊缺的發展短板。

低溫多效海水淡化處理技術與太陽能光熱技術的結合，不僅實現了海水淡化工藝的重要突破，也為眾多同類型缺水地區開發利用海水資源提供了可借鑑的方案。