海水淡化西输华北西北工程上可行，但需政策扶持

我国华北和西北地区风光资源丰富，风光发电潜力巨大，利用绿电大力发展绿氢产业前景广阔，但该区域水资源紧缺，生态系统脆弱，产业发展用水难以保障。一些院士专家提出，可建设工程可行的海水淡化水西输工程，予以解决。如工程和经济上可行，对于促进国家碳达峰碳中和、西部大开发和海洋强国战略，改善西部地区生态环境，都具有重要的战略意义。

华北和西北地区利用绿电大力发展绿氢和相关产业前景广阔

氢能作为重要的清洁能源，用途广泛。利用风电和光伏发电电解水来制氢即绿氢，可实现二氧化碳零排放，被欧美日等发达国家和地区视为碳中和目标下产业布局的战略方向，也成为我国氢能产业中长期发展的主要方向。根据《中国能源革命进展报告（2020）》的预计，我国实现2030年碳达峰目标还需非化石能源消费达到15亿吨标准煤，约需新增50亿千瓦的可再生能源装机。而风、光等绿电资源大部分集中在西北地区和华北地区，以沙漠、戈壁、荒漠地区为重点建设风光发电大基地，除大部分上网外，可通过风光氢储一体化，就地消纳制取二次能源绿氢。绿氢具有大规模、长时间的储能优势，将风光基地每天发电高峰期间的不稳定发电用于就地制氢，可大量减少弃风弃光现象，促进电网平稳运行。利用储存的氢发电还可为电网调峰，增加风光发电的外输量，助推能源体系绿色低碳转型。

根据中国氢能联盟发布的《中国氢能源及燃料电池产业白皮书》（2020版），在2030年碳达峰情境下，氢气年需求量将达到3500万吨，在终端能源体系中占比约为5%；在2060年碳中和情境下，氢气年需求量将增至1.3亿吨左右，在终端能源体系中占比达到20%，其中绿氢规模有望达到1亿吨，仅绿氢一项的二氧化碳减排量将达到15亿吨/年，约占当前我国二氧化碳总排放量的13%。目前，我国可再生能源装机量居全球第一，制氢能力居世界首位且进一步发展的潜力巨大。如把绿氢作为煤化工、石油化工、氨化工等产业的原料，华北和西北地区绿电制绿氢的产业规模将会更大。

华北和西北地区大力发展绿氢和相关产业总体面临缺水问题

1.大规模发展绿电制绿氢和相关产业会加剧一些区域水资源本已紧缺的局面。

在华北和西北地区大规模发展风光绿电，克服弃风弃光的现象，需对不稳定的绿电寻找经济合理的消纳途径。除就地发展高耗电的产业外，就地制绿氢也是一种可行的方式。但规模化绿电制绿氢总体面临水资源有效供给不足的瓶颈问题，如光电和风电制氢，每千克氢平均需消耗淡水分别为32千克和22千克左右。按照绿氢制备规划，到2060年绿氢生产年需淡水量约27亿吨。由于沙漠、戈壁、荒漠地区风光资源与水资源的空间分布不太匹配，规模化绿电制绿氢的用水时间与可取用水资源的时间分布不太匹配,把不稳定的绿电输送至有水的地方制氢难以保障电网安全，且规模化绿电制绿氢对水质要求比较高，就近可利用的高品质水资源本就稀缺，长期、规模化的绿电制绿氢产生的新增用水需求势必加剧现有工业、城市、农业和生态用水的水资源供需矛盾。

2.目前的跨流域调水难以满足部分地区绿电制绿氢及发展相关产业的高品质用水需求。

在华北地区和西北地区，由于地多水少，生态环境良性维持和经济社会发展受水资源严重制约。内陆河流域风光条件优越的荒漠区域经济社会耗水占全部用水量的比例高达50%~70%，各行业用水竞争激烈，考虑水土资源分布总体不匹配、生态安全、粮食安全、经济效益、用水习惯等因素，难以在短时间内通过内部节水挖潜来满足大规模绿氢快速规模化发展的用水需求。然而南水北调西线工程目前尚未开工建设，设计受水区主要为西北黄河流域；东中线工程目前的供水能力难以从根本上解决华北平原水资源供需矛盾，在内蒙古中西部、宁夏、新疆等内陆河流域荒漠地带以及华北平原的河北北部、山西北部等区域，建设风光大基地并就地制取绿氢，所需高品质水资源仍缺乏充分保障。

海水淡化水西输保障华北和西北地区绿氢产业和其他领域用水具有工程可行性

据相关预测，至2030年华北—西北沿线风光大基地绿氢产量将达到全国绿氢总产量的50%。而在这些地区，水资源紧缺成为制约经济、社会可持续发展的瓶颈。大规模的海水淡化水西输可以降低海水淡化和淡化水传输成本，不仅可满足华北和西北地区绿电绿氢产业快速发展的用水需求，在必要时还可用于沿线工业园区、农业、生活乃至生态，有助于全方位缓解缺水问题。需注意的是，海水淡化水西输制氢的主要目的是消纳西北部地区风光发电基地不稳定的电能，不宜把可外输的稳定电能用来电解西输的海水淡化水就地制氢。在沿海发展氢产业可利用西部输来的绿电，在沿海电解水制氢。

1.科学确定淡化水西输的工程规模。

考虑到未来南水北调西线可缓解宁夏以西地区的缺水困境，假设宁夏以东、华北—西北沿线位于荒漠、沙漠缺水区域的风光大基地至2060年绿氢产量为2000万吨/年，则需高品质纯水约3亿吨/年（约83万吨/日）。如考虑华北—西北沿线工业园区、生活和生态用水的现有缺口，结合单路长距离钢管经济输水要求，可以将海水淡化水西输规模上限定为10亿吨/年。

预计可从天津、河北的海水淡化产能中调出量约10万吨/日。可利用绿电、核电和工业余热，在渤海湾的天津、唐山等地建设5~10个海水淡化基地，淡化水总量可达到3亿~10亿吨/年。淡化水汇集后通过管道输送到河北、内蒙古、宁夏等地。由于取水地与用水地海拔落差高达近1500米，可利用绿电予以分级加压提升。由于规模化海水淡化会产生大量的浓盐水，直接排放可能影响渤海生态环境，可就地发展盐化工综合利用浓盐水,也可通过铺设管道、轮船运输等方式将部分浓盐水排至渤海以外。

2.合理设计海水淡化水西输工程路线。

海水淡化水西输的具体路线须与沿途氢能产业、工业园区、生活用水和生态用水的需水规划布局相协调，加强用水管理，保障海水淡化水持续规模化生产利用和水量分配合理高效。以输水至腾格里沙漠为例，可从天津、唐山等地取水开展海水淡化，沿公路输送到大同约500公里，沿途可引支管到张家口等可再生能源基地；大同至鄂尔多斯约400公里，可分别引支管到库布齐沙漠（直线距离约75公里）和毛乌素沙地（直线距离约180公里）；鄂尔多斯至乌海约350公里，可引支管到乌兰布和沙漠（直线距离约120公里）；乌海到腾格里沙漠约300公里；远期可考虑引支管到巴丹吉林沙漠（直线距离约260公里）。上述线路从东至西涉及多个省市，干线总里程超过1500公里。

海水淡化水西输的经济可行性需优惠电价政策支持

1）3亿吨/年输水情境下的经济可行性分析。

海水淡化水西输工程规模为3亿吨/年（折合83万吨/日）时，总投资额为704亿元，具体如下：（1）取水与预处理及制水工程需投资约70亿元。（2）输水工程需投资634亿元，其中13座梯级泵站投资额约为52亿元；后段再考虑建设5座低扬程备用泵站，投资额约15亿元；如考虑建设一些支线，投资额约为75亿元。

电价按0.5元/千瓦时计算，如不考虑利润、税金及合理销售费用、管理费用和财务费用等期间费用，单位供水直接成本（生产成本）为24.82元/吨。如每千瓦时电价分别降至0.4元、0.3元、0.25元，单吨供水直接成本则对应地降至21.79元、18.77元、17.26元。预计“十四五”期间可再生能源平均上网电价将降低到0.25元/千瓦时以下，如国家给予该工程用电价格支持，用电价格降为0.25元/千瓦时，对应绿氢成本可降至15元/千克以下，可以为各方面接受，经济上基本可行。反之，如每千瓦时电价高于0.25元，经济可行性就显欠缺。

当电价为0.25元/千瓦时时，如海水淡化水按17元/吨销售，则静态投资回收期为49.7年,经济上基本可行。在绿水制绿氢方面，1吨纯水可电解制氢111千克，每千克制氢成本约为15元。对比可以发现，该成本与煤制氢、天然气制氢和工业副产品制氢的成本接近，具有市场竞争力。

2）10亿吨/年输水情境下的经济可行性分析。

海水淡化水西输工程规模为10亿吨/年（折合274万吨/日）时，按照上述计算方法，总投资额约为1594亿元。

当电价为0.5元/千瓦时时，单位供水直接成本（生产成本）为21.44元/吨。如每千瓦时电价分别降至0.3元、0.25元时，单位供水直接成本则相应地降至15.54元、14.06元。如国家给予该工程用电价格支持，电价降为0.25元/千瓦时，海水淡化水按17元/吨销售，则静态投资回收期为24.8年，经济上完全可行。如每千瓦时电价高于0.30元，工程建设和运行的经济可行性则变弱。

3）经济可行性的综合分析。

海水淡化水西输规模，无论是3亿吨/年还是10亿吨/年，项目运营期用电量较大，特别是提升环节，由于扬程高、电耗大，电力成本在制水和输水成本中占比较大，因此，需要按照绿电上网电价或新基建予以政策支持。为了降低海水淡化的成本，可发挥渤海湾钢铁、化工、火电集中的优势，利用工业余热等开展热法海水淡化。

海水淡化水西输规模为3亿吨/年时，仅能解决沿线区域绿电制绿氢等相关产业的用水需求，而对于保障沿线工业、农业、生活和生态用水的能力则有限。考虑到沿线现有工业、农业、生活和生态用水缺口较大，有必要时可加大海水淡化和西输工程规模。从工程技术角度看，单路10亿吨/年对于长距离钢管输水是比较经济的，规模如再扩大，施工难度会骤升。而且10亿吨/年的供水成本同比3亿吨/年可降低17%以上，经济性明显改善。10亿吨/年的供水规模除了能满足沿线绿电制绿氢和相关氢化工领域用水需求，还可用于部分满足沿线现有用水缺口，置换超采区地下水，将显著改善区域生态环境，防止沙漠入侵，促进区域经济社会发展。如果这样，胡焕庸线可能发生一定的时代改变。

海水淡化水西输规模，无论是3亿吨/年还是10亿吨/年，如算华北和西北沿线地区生态改善与产业集聚的账，算渤海湾盐化工发展的账，综合效益就更加显著。但总的来看，将海水淡化水西输规模定为10亿吨/年经济更加可行，经济、社会、生态效应更加明显。

海水淡化西输工程的建设和运行需采取系列扶持政策

如中央决策实施海水淡化西输工程，除实施优惠电价、税收优惠政策外，还可采取以下扶持政策：

一是允许采用特许经营方式开发建设。可参考永定河流域投资公司的组建和运行模式，由水利部和天津市、北京市、河北省、内蒙古自治区、宁夏回族自治区联合相关央企共同出资成立绿水西输项目公司，采用特许经营方式开发建设输水工程。西输的淡化水由两部分组成，一部分由项目公司向现有海水淡化项目购买，剩余部分由项目公司自己投资或联合其他市场主体投资新建海水淡化项目予以供应。

二是给予项目划拨用地。由于项目占地较多，施工期需临时占地，建议采用划拨方式供地，以减少建设成本。

三是分期建设，合理分配沿途水量。加强顶层设计，分期建设供水工程，科学分配不同来源、不同成本、不同质量的水资源。一期到张家口，引支管到冀北新能源基地；二期到腾格里沙漠，并引支管到沿线的新能源基地；三期引支管到沿线一些高附加值产业园区，以及巴丹吉林沙漠新能源基地。

四是将海水淡化水、咸水、再生水等非常规水资源与常规水资源一起按照流域实行统一管理，对各类水资源进行持续的监测和调查评估，高效配置各类水资源，尤其应科学核定地下咸水的可开采量并严格实施用水管理审批。

五是支持依托海水淡化项目，在渤海湾打造盐化工产业链。可利用海水淡化产生的浓盐水制工业盐，或从浓盐水中提取卤素和钾、锂等高值矿物质。

（常纪文系国务院发展研究中心资源与环境政策研究所副所长、研究员，王蕾系中国水利水电科学研究院高级工程师，张建红系中国国际工程咨询有限公司正高级工程师，刘堃系中国国际工程咨询有限公司副研究员）