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按照國際公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)，人均水資源低于500立方米為極度缺水，包括北京在內(nèi)的我國北方沿海省市人均水資源甚至不足300立方米，傳統(tǒng)海水淡化因成本高而難以全面應(yīng)用。同時(shí)，在碳達(dá)峰、碳中和背景下，北方供暖缺乏具有經(jīng)濟(jì)性的清潔低碳熱源問題突出。

為此，清華大學(xué)與北京清建能源技術(shù)有限公司共同研發(fā)出可大規(guī)模應(yīng)用的“零能耗”海水淡化和零碳供熱技術(shù)，該技術(shù)包括：在不增加供熱能耗的情況下，利用電廠抽氣加熱熱網(wǎng)的溫差不可逆損失制取高溫淡水，實(shí)現(xiàn)“零能耗”海水淡化；將原來“水熱分送”需要的三條管道改為利用單管輸送熱淡水，實(shí)現(xiàn)水熱同送；在終端分離出常溫淡水和供熱熱量，實(shí)現(xiàn)水熱分離。該技術(shù)可以大幅度降低供熱長距離輸送和海水淡化成本，對(duì)于我國北方沿海地區(qū)實(shí)現(xiàn)零碳供熱并提供淡水資源具有十分重要的意義。

2021年，山東核電有限公司、清華大學(xué)、北京清建能源技術(shù)有限公司、山東電力工程咨詢?cè)河邢薰?、國核電力?guī)劃設(shè)計(jì)研究院有限公司共同完成了海陽核電廠水熱同產(chǎn)同送示范工程。示范工程利用海陽核電機(jī)組的抽汽和余熱驅(qū)動(dòng)水熱同產(chǎn)設(shè)備，通過多級(jí)閃蒸、多效蒸餾工藝，生產(chǎn)滿足飲用水標(biāo)準(zhǔn)的高品質(zhì)熱淡水，再通過一根管道輸送到用戶側(cè)，并在此進(jìn)行水熱分離，熱量進(jìn)入供熱系統(tǒng)，降溫后的淡水進(jìn)入供水系統(tǒng)。

圖1 示范工程“水熱同產(chǎn)機(jī)房”

2021年5月11日由中國節(jié)能協(xié)會(huì)組織，在海陽核電廠召開了“山東海陽核電廠水熱同產(chǎn)同送示范工程”專家研討會(huì)。出席會(huì)議的包括江億院士、劉吉臻院士、黃其勵(lì)院士（線上）、王浩院士、丁烈云院士、馬軍院士等來自能源、供水、電力、市政、海水淡化領(lǐng)域的6位院士，以及近100名各行業(yè)的專家和國家發(fā)改委、資源部、環(huán)境部、住建部、科技部、能源局等國家政府機(jī)關(guān)及山東省和青島市相關(guān)負(fù)責(zé)人。與會(huì)人員詳細(xì)考察了水熱同產(chǎn)機(jī)組、水熱同產(chǎn)同送監(jiān)控系統(tǒng)及水熱分離裝置，聽取了清華大學(xué)付林教授關(guān)于水熱同產(chǎn)同送技術(shù)的整體報(bào)告，清華大學(xué)謝曉云副教授和北京清建能源技術(shù)公司張世鋼教授關(guān)于水熱同產(chǎn)設(shè)備開發(fā)及運(yùn)行效果的分析匯報(bào)、清華大學(xué)吳彥廷博士水熱同送和水熱分離報(bào)告，以及王瀟博士關(guān)于膠東半島的水熱同產(chǎn)同送規(guī)劃方案。

圖2 江億院士在現(xiàn)場做示范工程介紹

圖3 付林教授做水熱同產(chǎn)同送整體技術(shù)報(bào)告

清華大學(xué)江億院士主持了專家研討，與會(huì)專家充分發(fā)言討論，形成以下結(jié)論：

一、海陽核電廠水熱同產(chǎn)同送示范工程，首次將水熱同產(chǎn)同送技術(shù)應(yīng)用于工程，運(yùn)行效果良好，水質(zhì)顯著優(yōu)于《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》（GB5749-2006），供熱效率接近90%。該示范工程證明了水熱同產(chǎn)同送技術(shù)是可行的，為該技術(shù)的進(jìn)一步深化研究和大規(guī)模工程應(yīng)用邁出了堅(jiān)實(shí)的關(guān)鍵一步。

二、水熱同產(chǎn)同送利用電廠余熱通過海水淡化產(chǎn)生溫度在90℃左右的熱淡水，實(shí)現(xiàn)水熱同產(chǎn)。與利用余熱的熱電聯(lián)產(chǎn)供熱方式相比，其熱效率相當(dāng)，從而實(shí)現(xiàn)了零熱耗的熱法海水淡化而耗電量顯著低于膜法；通過單管輸送熱淡水實(shí)現(xiàn)水熱同送，大幅度降低水和熱的輸送成本，顯著提高了長距離供熱、供水的經(jīng)濟(jì)性；通過終端的水熱分離技術(shù)，分離出常溫淡水，用于淡水供應(yīng)；同時(shí)分離出的熱量又可用于建筑冬季供熱。水熱同產(chǎn)同送技術(shù)與水熱分產(chǎn)分供相比，在初投資、運(yùn)行成本、能源利用效率上都具備顯著優(yōu)勢(shì)。

三、我國北方沿海地區(qū)是嚴(yán)重缺水地區(qū)，且缺乏足夠的清潔熱源來替代燃煤。這一技術(shù)可有效解決該地區(qū)面臨的嚴(yán)重水資源和供熱熱源短缺的問題，實(shí)現(xiàn)大規(guī)模零碳供熱和供水，對(duì)我國實(shí)現(xiàn)雙碳目標(biāo)、提高供水安全性、實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，以及對(duì)于拉動(dòng)基礎(chǔ)建設(shè)投資促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展都有重要意義。

后續(xù)清華大學(xué)建筑節(jié)能研究中心將進(jìn)一步推進(jìn)該技術(shù)的研究和應(yīng)用工作，為實(shí)現(xiàn)3060碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)及解決北方地區(qū)缺水問題做出貢獻(xiàn)。