來源：中國能源報

5月11日，由國家電投山東核電與清華大學(xué)聯(lián)合建設(shè)的“水熱同產(chǎn)同送”技術(shù)示范工程在山東海陽投運，該技術(shù)通過抽取海陽核電機組的蒸汽，驅(qū)動水熱同產(chǎn)裝置，將海水直接變成95℃的高溫高品質(zhì)淡水，首次在源側(cè)實現(xiàn)水、熱同步產(chǎn)出與供給。

“十四五”規(guī)劃在現(xiàn)代能源體系建設(shè)工程專欄中，明確提出“開展山東海陽等核能綜合利用示范”。山東核電董事長吳放表示，該示范工程實現(xiàn)了核能先發(fā)電、后制水、再供熱的三級高效利用，并首次實現(xiàn)了“零碳”供暖的同時“零能耗”制水，大幅提高能源資源利用效率，實現(xiàn)安全、環(huán)保、民生等多方受益，具有大規(guī)模推廣應(yīng)用價值。

“零能耗”制出高純度淡水

據(jù)了解，海陽核電水熱同產(chǎn)同送技術(shù)示范工程利用海陽核電機組的抽汽和余熱驅(qū)動水熱同產(chǎn)設(shè)備，每小時生產(chǎn)5噸滿足飲用水標準的95℃高品質(zhì)淡水，再通過一根管道輸送到用戶側(cè)，并在此進行水熱分離，熱量進入熱力系統(tǒng)，放熱后的水進入供水系統(tǒng)使用。該示范工程供能面積1萬平方米，每日可提供飲用水120噸。

在示范工程項目現(xiàn)場，工作人員用量杯盛出一杯經(jīng)過海水淡化裝置制備的淡水，檢測儀器顯示，這杯淡水的電導(dǎo)率在1到2μS/cm之間。

“生活用水的電導(dǎo)率標準是1000μS/cm，醫(yī)療、電子工業(yè)用水的電導(dǎo)率標準是20μS/cm。這一數(shù)據(jù)說明，這個項目產(chǎn)出的淡水水質(zhì)非常好。”中國工程院院士、清華大學(xué)建筑節(jié)能研究中心主任江億告訴記者。

不僅如此，這種品質(zhì)遠高于一般生活、工業(yè)用水標準的淡水，生產(chǎn)用能全部來源于核電站產(chǎn)生的用于供熱的蒸汽，不需要額外消耗能源。

“傳統(tǒng)的海水淡化需要輸入電能或熱能，供熱則需要用蒸汽加熱熱網(wǎng)。通過水熱同產(chǎn)裝置，兩個流程可以結(jié)合在一起，讓高溫蒸汽先作為海水淡化的熱源，再去加熱熱網(wǎng)，實現(xiàn)水熱同產(chǎn)，海水淡化過程也沒有額外熱耗。”清華大學(xué)教授付林介紹稱，“同時，用一根管線輸送熱淡水實現(xiàn)水熱同送，可以大幅降低輸熱成本，即便不考慮輸水帶來的收益，水熱同送的輸熱成本也比傳統(tǒng)長輸供熱低40%。”

“如果只考慮發(fā)電，目前核電站實際熱效率不到40%，有大量熱量被排放到海洋中，這些熱量白白浪費的同時也對近海溫度有所影響。水熱同產(chǎn)不僅將本來要‘扔掉’的熱量利用起來供熱，還利用供熱的熱量制備了淡水，這一工藝流程的裝置成本也比傳統(tǒng)熱法海水淡化的成本有所降低。”江億說。

據(jù)了解，該示范工程采取了兩種工藝流程來完成海水淡化和水熱同產(chǎn)，分別是多級閃蒸和多效蒸餾，目前正在對兩種工藝的技術(shù)指標、經(jīng)濟性、安全性等進行對比與驗證。

為淡水緊缺提供新的可行方案

在核電站投資建設(shè)海水淡化裝置，究竟有何意義？

“我國是世界上最缺水的13個國家之一，人均淡水資源占有量不到世界平均水平的1/3，北方地區(qū)缺水更嚴重。”中國工程院院士王浩從淡水資源缺乏的角度闡述了海水淡化的重要性，“大家可能想不到，從南到北，除了廣州、上海之外，我國所有沿海城市都嚴重缺乏淡水資源。在沿海地區(qū)進行海水淡化，不是‘拆東墻補西墻’，是做加法、做增量的解決方案。”

水資源缺乏的北方地區(qū)，恰恰也是供熱需求旺盛的地區(qū)，水熱同產(chǎn)、同送的重要意義可見一斑。“水熱同產(chǎn)同送”技術(shù)示范工程所在的山東省正是我國北方嚴重缺水省份之一，據(jù)介紹，山東人均水資源占有量僅為全國水平的1/6，尤其膠東半島，淡水資源短缺危機隱現(xiàn)，向海取水、海水淡化已被列為該省解決缺水問題的重要手段。

“根據(jù)規(guī)劃和展望，2030-2040年，連云港以北的北方沿海地區(qū)按照有1億千瓦核電機組測算，水熱同產(chǎn)同送技術(shù)可滿足沿海至內(nèi)陸200公里范圍內(nèi)50億平方米供暖需求和40億噸年淡水需求。”付林說。

規(guī)?；瘧?yīng)用需多方統(tǒng)籌

水熱同產(chǎn)同送技術(shù)為社會提供淡水、供熱服務(wù)的同時，無疑也為國內(nèi)其他核電站探索核能綜合利用提供了更多參考。

“商用核電站供熱的一大問題，在于核電站往往距離城市較遠。水熱同產(chǎn)同送技術(shù)的突破，在傳統(tǒng)長距離供熱的基礎(chǔ)上，可以使供熱經(jīng)濟半徑進一步延長到200公里，解決核電廠址遠離城市和熱負荷集中在城市這種地理上的不匹配。”江億直言，海陽示范工程的技術(shù)路徑是可以復(fù)制的，但從工程實際的角度，想要實現(xiàn)有經(jīng)濟性的商業(yè)化推廣，仍有許多現(xiàn)實問題待解。

“示范工程的單位造價低于傳統(tǒng)模式，但要實現(xiàn)商業(yè)化應(yīng)用、體現(xiàn)經(jīng)濟性，需要規(guī)?；ㄔO(shè)，單個項目的投資總規(guī)?？赡苄枰_到幾十億、上百億，又由于涉及水資源、土地、發(fā)電、供熱等多種要素，國土資源、能源、住建、環(huán)境等多部門都需要統(tǒng)籌，并非單純依靠某個企業(yè)的力量可以推動，而應(yīng)該從國家層面進行推動落實。”江億直言。

江億還指出，如何低成本地加入跨季節(jié)儲熱裝置，以實現(xiàn)系統(tǒng)的高效利用，進一步增加系統(tǒng)經(jīng)濟效益和社會效益，避免巨額投資的設(shè)備在非供暖季的閑置，也是下一步需要研究突破的重要課題。而這種大型儲熱裝置的建設(shè)落地，更加離不開各個主管部門之間的統(tǒng)籌推進。