5月8日，一項題為《海水淡化水西輸至華北和西北地區(qū)的初步研究》的調(diào)查研究報告摘要公開發(fā)布。這項研究提出了一個看似大開腦洞的構(gòu)想，建設(shè)一條1500公里的管道，將東方海水送到西部制綠氫。這一構(gòu)想意在同時解決棄風棄電和綠氫來源問題。

這份報告是由國務院發(fā)展研究中心資源與環(huán)境政策研究所副所長、研究員常紀文牽頭，中國水利水電科學研究院高級工程師王蕾、中國國際工程咨詢有限公司張建紅、劉堃等人共同參與的課題。

綠氫來解決棄風棄電

常紀文提出，“在華北和西北地區(qū)大規(guī)模發(fā)展風光綠電，克服棄風棄光的現(xiàn)象，需對不穩(wěn)定的綠電尋找經(jīng)濟合理的消納途徑。除就地發(fā)展高耗電的產(chǎn)業(yè)外，就地制綠氫也是一種可行的方式。”

當下，可再生能源電解水制氫技術(shù)成為業(yè)界關(guān)注的焦點——也就是以“綠電”制“綠氫”。我國能源結(jié)構(gòu)面臨著巨大調(diào)整，氫能來源體系也將會有巨大改變，而其中一個重要的方向就是綠氫替代化過程。

常紀文表示，綠氫具有大規(guī)模、長時間的儲能優(yōu)勢，將風光基地每天發(fā)電高峰期間的不穩(wěn)定發(fā)電用于就地制氫，可大量減少“棄風棄光”現(xiàn)象，促進電網(wǎng)平穩(wěn)運行。利用儲存的氫發(fā)電還可為電網(wǎng)調(diào)峰，增加風光發(fā)電的外輸量，助推能源體系綠色低碳轉(zhuǎn)型。

在這里，我們的那一滴海水，就要開始扮演重要的角色了。

在風電、光電產(chǎn)能相對過剩的西部，將多余的電力就地轉(zhuǎn)化為氫，儲存以備后續(xù)使用，似乎正是一個完美的解決方案。

然而，常紀文認為，規(guī)模化綠電制綠氫，總體面臨著水資源有效供給不足的瓶頸問題。如光伏發(fā)電和風電制氫，每千克氫平均需消耗淡水分別為32千克和22千克左右。按照綠氫制備規(guī)劃，到2060年綠氫生產(chǎn)年需淡水量約27億噸。由于沙漠、戈壁、荒漠地區(qū)風光資源與水資源的空間分布不太匹配，規(guī)模化綠電制綠氫的用水時間與可取用水資源的時間分布不太匹配，把不穩(wěn)定的綠電輸送至有水的地方制氫難以保障電網(wǎng)安全，且規(guī)模化綠電制綠氫對水質(zhì)要求比較高，就近可利用的高品質(zhì)水資源本就稀缺，長期、規(guī)模化的綠電制綠氫產(chǎn)生的新增用水需求勢必加劇現(xiàn)有工業(yè)、城市、農(nóng)業(yè)和生態(tài)用水的水資源供需矛盾。

根據(jù)中國氫能聯(lián)盟研究院的預測，到2030年，華北-西北沿線風光大基地綠氫產(chǎn)量將達到全國綠氫總產(chǎn)量的50%。常紀文表示，在這些地區(qū)，水資源緊缺成為制約經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展的瓶頸。

也就是說，西部有電，但沒有淡水可供電解制氫——巧婦難為無米之炊，資源掣肘難道就無法解決了嗎？科學家們把眼光轉(zhuǎn)向了那片藍色的海洋。

先淡化再電解

海水優(yōu)勢在于儲量無比龐大。然而，海水成分非常復雜，包含了約92種化學元素，這暗藏著許多危險的“變化”。任何微小的“變化”都可能會對電解系統(tǒng)產(chǎn)生嚴重的損害，假如直接用海水來制取氫氣的話，海水中高濃度的氯離子會腐蝕電極，在長時間運轉(zhuǎn)之下，電極腐蝕后的制氫裝置就將無法使用。

要想制取氫氣，就必須先解決海水脫鹽淡化的問題。

好在，這方面我國已經(jīng)走在了前頭：海水淡化成為我國戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)。“十四五”以來，國家政策更加側(cè)重應用，國家發(fā)展改革委和自然資源部聯(lián)合印發(fā)了《海水淡化利用發(fā)展行動計劃（2021-2025年）》，以推動海水淡化的規(guī)模化利用。

《海水淡化利用發(fā)展行動計劃（2021-2025年）》具體提出的目標是，到2025年，全國海水淡化總規(guī)模達到290萬噸/日以上，新增海水淡化規(guī)模125萬噸/日以上，其中沿海城市新增海水淡化規(guī)模105萬噸/日以上，海島地區(qū)新增海水淡化規(guī)模20萬噸/日以上。海水淡化關(guān)鍵核心技術(shù)裝備自主可控，產(chǎn)業(yè)鏈供應鏈現(xiàn)代化水平進一步提高，海水淡化利用發(fā)展的標準體系基本健全，政策機制更加完善。

常紀文說，大規(guī)模的海水淡化水西輸可以降低海水淡化和淡化水傳輸成本，不僅可滿足華北和西北地區(qū)綠電綠氫產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展的用水需求，在必要時還可用于沿線工業(yè)園區(qū)、農(nóng)業(yè)、生活乃至生態(tài)，有助于全方位緩解缺水問題。

就此，海水淡化水西輸工程的思路已經(jīng)基本成型。

構(gòu)想中的特殊氫走廊

報告的摘要中提出，我國華北和西北地區(qū)水資源緊缺，但利用綠電發(fā)展綠氫產(chǎn)業(yè)前景廣闊。目前流域調(diào)水難以滿足該產(chǎn)業(yè)用水需求。如在渤海灣建設(shè)一批海水淡化基地，3億噸/年規(guī)模的淡化水通過管道經(jīng)河北、山西、內(nèi)蒙古、寧夏西輸至騰格里沙漠，工程上具有可行性。

常紀文說，海水淡化水西輸?shù)木唧w路線須與沿途氫能產(chǎn)業(yè)、工業(yè)園區(qū)、生活用水和生態(tài)用水的需水規(guī)劃布局相協(xié)調(diào)，加強用水管理，保障海水淡化水持續(xù)規(guī)模化生產(chǎn)利用和水量分配合理高效。研究團隊提出了從天津、唐山等地取水，途經(jīng)北京、張家口、大同、鄂爾多斯，最終輸水至騰格里沙漠的線路圖，這條線路從東至西涉及多個省市，干線總里程超過1500公里。此外，由于取水地與用水地海拔落差高達近1500米，常紀文的團隊提出，可利用綠電予以分級加壓提升。

這項宏大的設(shè)想，光在工程上可行還不夠，經(jīng)濟上的可行性也極為重要。為此，常紀文團隊進行了精細的成本核算。

海水淡化水西輸工程規(guī)模為3億噸/年、電價為0.25元/千瓦時時，靜態(tài)投資回收期為49.7年；當海水淡化水西輸工程規(guī)模為10億噸/年、電價降為0.25元/千瓦時，靜態(tài)投資回收期為24.8年。常紀文告訴記者，對比可以發(fā)現(xiàn)，該成本與煤制氫、天然氣制氫和工業(yè)副產(chǎn)品制氫的成本接近，具有市場競爭力。

常紀文認為，海水淡化水西輸項目運營期用電量較大，特別是提升環(huán)節(jié)，由于揚程高、電耗大，電力成本在制水和輸水成本中占比較大，因此，需要按照綠電上網(wǎng)電價或新基建予以政策支持。此外，考慮到沿線現(xiàn)有工業(yè)、農(nóng)業(yè)、生活和生態(tài)用水缺口較大，有必要時可加大海水淡化和西輸工程規(guī)模。

“從工程技術(shù)角度看，單路10億噸/年對于長距離鋼管輸水是比較經(jīng)濟的，規(guī)模如再擴大，施工難度會驟升。”常紀文說，“10億噸/年的供水規(guī)模除了能滿足沿線綠電制綠氫和相關(guān)氫化工領(lǐng)域用水需求，還可用于部分滿足沿線現(xiàn)有用水缺口，置換超采區(qū)地下水，將顯著改善區(qū)域生態(tài)環(huán)境，防止沙漠入侵，促進區(qū)域經(jīng)濟社會發(fā)展。如果這樣，胡煥庸線可能發(fā)生一定的時代改變。”

一滴海水，在這個工程構(gòu)想中將產(chǎn)生脫胎換骨的變化——脫去鹽分、成為淡水，跨越1500公里的距離，爬升1500米的落差，最終來到狂風肆虐、陽光直射的西部，在綠電的電解下轉(zhuǎn)化成氫氣，并順手解決掉“棄風棄光”的產(chǎn)能過剩問題、沿途城市的淡水缺乏問題和制氫過程中的減碳問題。常紀文認為，這一項目如在工程和經(jīng)濟上可行，對于促進碳達峰碳中和、西部大開發(fā)和海洋強國戰(zhàn)略，乃至改善西部地區(qū)生態(tài)環(huán)境，都具有重要的戰(zhàn)略意義。

來源：中國戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)