水处理技术 第34卷第10期 等非化石能源为可再生能源。该法第十二条规定:风力发电结合是最匹配的模式,具有能耗低、系统简 “国家将可再生能源开发利用的科学技术研究和产单、容易适应风力发电能量变化的特点。对于偏远地 业化发展列为科技发展与高技术产业发展的优先领区或孤立海岛,蒸馏单元和电渗析单元由于工艺和 域,纳入国家科技发展规划和高技术产业发展规划,操作简单,所以比较适合。 并安排资金支持可再生能源开发利用的科学技术研 目前,风能海水淡化面临的主要问题是:风速时 究、应用示范和产业化发展,促进可再生能源开发利常变化,能量供应不稳定,具有间歇性和波动性。针 用的技术进步,降低可再生能源产品的生产成本,提对这一问题,可以通过提高供电系统的稳定性来解 高产品质量”。由此可见,在经济发展保持快速增长决。对于有电网覆盖的地区,可以采用并网发电的风 的同时,为减少牺牲环境的代价,生产经营过程中采力发电系统,风力不足时,可以由电网向海水淡化单 用清洁的可再生能源替代传统化石能源,不仅属于元供电,维持淡化过程正常运行。另一方面,对于没 国家鼓励和支持的范畴,而且也是满足未来人类生有电网的偏远地区或孤岛,可以采用多种能源联合 产和生活双重需求的趋势和方向。 系统,比如风力-柴油机联合系统或者风力一太阳 2.2.2风能海水淡化 能联合系统。 风能已经成为未来替代传统化石燃料的主要新 尽管存在问题,但不可否认的是,随着风能装机 能源之一。风力发电是当今风能利用的主要形式。容量的扩大,风电成本会有显著下降(风能容量增 截至2005年底,世界风电装机总容量为59322万加一倍,风电成本会降低15%),据预测,到2030年 kW,同比上年增长25%。我国当年风电装机容量为我国风电成本会比现在降低50%。因此,从长远看 126万kW,居第八位。 风能海水淡化是未来发展的一个趋势,风能海水淡 海水淡化降低成本的关键是降低海水淡化的能化技术的推广应用,对于有效减轻环境能源压力,减 耗,海水淡化的能耗成本占总成本的40%,因此不少温室气体排放对大气环境造成有害影响具有重要 断提高和改进能量回收技术是提高经济性的目标,意义。 同时,降低能耗意味着燃烧更少的矿物燃料,从而减2.3海水淡化综合利用 少温室气体的排放,极大地改善大气环境质量。目 海水淡化对海洋环境的影响主要在于浓盐水的 前,风能应用于海水淡化工程已经取得了较为成熟排放。随着大规模海水淡化工程的实施,大量高浓度 的研究成果,在世界范围内有了较为广泛的应用。浓盐水的排放将会对环境造成不利影响。尽管,未见 表1列出了全球部分风能海水淡化工程。 中小规模海水淡化工程对环境有明显影响的报导 表1全球部分风能海水淡化工程 但对于大型淡化工程,在类似于我国渤海湾这样的 Table2 Introduction of som e sea w aterdesalination pro ects using w ind energ 封闭式海域,高浓度浓盐水对生态环境的影响存在 水淡化技术规模h3d 较大风险。 西班牙 osM oriscos苦咸水反渗透 2.3.1有关政策 西班牙aira 海水 反渗透 希腊 Drepanon 海水 反渗透 根据我国的发展规划纲要,开展资源综合利用, 德国 H egeland 反渗透 23040 是实施节约资源基本国策,转变经济增长方式,发展 德国-okum岛 蒸馏法72~48 循环经济,建设资源节约型和环境友好型社会的重 德国 Ruegen岛 海水 蒸馏法 120~300 中国山东小黑山岛 苦咸水电渗析 要途径和紧迫任务。按照科学发展观、发展循环经济 和加强海洋环境保护的要求,海水作为一种资源应 从表中可以看出,目前风能海水淡化的规模还当得到综合高效利用。海水是化学资源的宝库,作为 不大,大多选择在拥有丰富风力资源的滨海地区和水资源和化学矿物资源,既具有取之不尽的优势,又 海岛。风能海水淡化分为直接风能海水淡化和间接存在组分复杂、分离难度大等难题,其开发的根本出 风能海水淡化,前者是直接将风力的机械能驱动海路在于综合利用。 水淡化的反渗透或蒸馏单元,后者是先利用风能发 我国政府高度重视海水淡化及综合利用技术的 电,然后再通过电能驱动后续的脱盐单元(反渗透、开发,在国务院发布的《国家中长期科技发展规划》 蒸馏或电渗析)。目前,间接风能海水淡化是较多采中,将海水淡化和海水化学资源利用技术列为重点 用的风能海水淡化技术途径。从风电技术适应性、领域的主题;在国家发改委颁布的《海水利用专项 淡化技术特点和应用程度而言,采用反渗透单元与规划》中,将浓盐水提取钾、溴、镁等列为重点工程; C1994-2008ChinaAcademicjOurnalElectronicPublishingHouse.Allrightsreservedhttp://www.cnki.net等非化石能源为可再生能源。该法第十二条规定： “国家将可再生能源开发利用的科学技术研究和产 业化发展列为科技发展与高技术产业发展的优先领 域，纳入国家科技发展规划和高技术产业发展规划， 并安排资金支持可再生能源开发利用的科学技术研 究、应用示范和产业化发展，促进可再生能源开发利 用的技术进步，降低可再生能源产品的生产成本，提 高产品质量”。由此可见，在经济发展保持快速增长 的同时，为减少牺牲环境的代价，生产经营过程中采 用清洁的可再生能源替代传统化石能源，不仅属于 国家鼓励和支持的范畴，而且也是满足未来人类生 产和生活双重需求的趋势和方向。 2.2.2 风能海水淡化 风能已经成为未来替代传统化石燃料的主要新 能源之一。风力发电是当今风能利用的主要形式。 截至 2005 年底，世界风电装机总容量为 5932.2 万 kW，同比上年增长 25%。我国当年风电装机容量为 126 万 kW，居第八位。 海水淡化降低成本的关键是降低海水淡化的能 耗，海水淡化的能耗成本占总成本的 40%，因此不 断提高和改进能量回收技术是提高经济性的目标， 同时，降低能耗意味着燃烧更少的矿物燃料，从而减 少温室气体的排放，极大地改善大气环境质量。目 前，风能应用于海水淡化工程已经取得了较为成熟 的研究成果，在世界范围内有了较为广泛的应用。 表 1 列出了全球部分风能海水淡化工程。 从表中可以看出，目前风能海水淡化的规模还 不大，大多选择在拥有丰富风力资源的滨海地区和 海岛。风能海水淡化分为直接风能海水淡化和间接 风能海水淡化，前者是直接将风力的机械能驱动海 水淡化的反渗透或蒸馏单元，后者是先利用风能发 电，然后再通过电能驱动后续的脱盐单元（反渗透、 蒸馏或电渗析）。目前，间接风能海水淡化是较多采 用的风能海水淡化技术途径。从风电技术适应性、 淡化技术特点和应用程度而言，采用反渗透单元与 风力发电结合是最匹配的模式，具有能耗低、系统简 单、容易适应风力发电能量变化的特点。对于偏远地 区或孤立海岛，蒸馏单元和电渗析单元由于工艺和 操作简单，所以比较适合。 目前，风能海水淡化面临的主要问题是：风速时 常变化，能量供应不稳定，具有间歇性和波动性。针 对这一问题，可以通过提高供电系统的稳定性来解 决。对于有电网覆盖的地区，可以采用并网发电的风 力发电系统，风力不足时，可以由电网向海水淡化单 元供电，维持淡化过程正常运行。另一方面，对于没 有电网的偏远地区或孤岛，可以采用多种能源联合 系统，比如风力 - 柴油机联合系统或者风力 - 太阳 能联合系统。 尽管存在问题，但不可否认的是，随着风能装机 容量的扩大，风电成本会有显著下降（风能容量增 加一倍，风电成本会降低 15%），据预测，到 2030 年 我国风电成本会比现在降低 50%。因此，从长远看， 风能海水淡化是未来发展的一个趋势，风能海水淡 化技术的推广应用，对于有效减轻环境能源压力，减 少温室气体排放对大气环境造成有害影响具有重要 意义。 2.3 海水淡化综合利用 海水淡化对海洋环境的影响主要在于浓盐水的 排放。随着大规模海水淡化工程的实施，大量高浓度 浓盐水的排放将会对环境造成不利影响。尽管，未见 中小规模海水淡化工程对环境有明显影响的报导， 但对于大型淡化工程，在类似于我国渤海湾这样的 封闭式海域，高浓度浓盐水对生态环境的影响存在 较大风险。 2.3.1 有关政策 根据我国的发展规划纲要，开展资源综合利用， 是实施节约资源基本国策，转变经济增长方式，发展 循环经济，建设资源节约型和环境友好型社会的重 要途径和紧迫任务。按照科学发展观、发展循环经济 和加强海洋环境保护的要求，海水作为一种资源应 当得到综合高效利用。海水是化学资源的宝库，作为 水资源和化学矿物资源，既具有取之不尽的优势，又 存在组分复杂、分离难度大等难题，其开发的根本出 路在于综合利用。 我国政府高度重视海水淡化及综合利用技术的 开发，在国务院发布的《国家中长期科技发展规划》 中，将海水淡化和海水化学资源利用技术列为重点 领域的主题；在国家发改委颁布的《海水利用专项 规划》中，将浓盐水提取钾、溴、镁等列为重点工程； 地点 原水 淡化技术 规模 /m·3 d-1 西班牙 -Los Moriscos 西班牙 -Pajara 希腊 -Drepanoon 德国 -Helgoland 德国 -Borkum 岛 德国 -Ruegen 岛 中国山东小黑山岛 苦咸水 海水 海水 海水 海水 海水 苦咸水 反渗透 反渗透 反渗透 反渗透 蒸馏法 蒸馏法 电渗析 200 56 25 23040 7.2～48 120～300 24 表 1 全球部分风能海水淡化工程 Table 2 Introduction of some sea water desalination projects using wind energy 8 水处理技术 第 34 卷 第 10 期