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中国为什么能够解决中东国家“下一轮石油危机”?

(2022-03-24 12:15:22)
分类: 经济评论
  45年前的3月,在阿根廷马德普拉塔,116个国家的政府代表团,共同见证了了《联合国水会议宣言》的诞生。

  此次会议上,联合国官员提出了那句著名的警告:“水,不久将成为一个深刻的社会危机——继石油危机之后的下一个危机”。

  或许,大家已经把上世纪70—90年代经历的三次“石油危机”,视为遥远的历史。

  不过,今年的石油价格大涨,又让全球再度卷入石油危机的焦虑。

  与此同时,水的危机来势更加凶猛。

  阿联酋国际合作大臣Reem Al-Hashimy,在2020年世博会期间,就曾做出这样的警告:

  “即将来临的全球水危机,大约11亿人已经无法获得可靠的水,一年中至少一个月中有27亿人持续短缺。到2025年,估计世界三分之二的人口可能面临水资源短缺。”

  尤其是中东,虽然拥有着令人羡慕的石油资源,但同时也是世界上最干旱缺水的地区。全世界15个最缺水的国家中,有12个分布在这里。

  因此,中东水危机更为严重,甚至出现水比油贵的奇观。

  人均用水量是世界平均水平2倍以上的阿联酋,就是其中缺水最严重的地区。

  为此他们想了很多办法,一开始是抽取地下水,但长期无限制地抽取地下水,导致他们本来就不富裕的地下蓄水层严重退化。

  后来他们又想到从国外进口淡水,但这一招成本又太高,连富得流油的中东土豪们都觉得肉疼。

  另外能想到的办法就是天上,平时实在干旱严重的时候,就进行人工降雨。

  近些年,为了获得更低成本的淡水,中东地区的国家将目光对准了中国,希望在中国的帮助下,解决这一全球性难题。

  众所周知,中国的水资源也不富裕。中国自己也要靠“南水北调”解决国内水资源短缺问题。

  那么,中国靠什么来帮助中东国家解决淡水问题?

  答案就是,谁有水就用谁的。

  理由很简单,中东这块地,不论是地底还是云层,水资源都很匮乏,就算榨干到90年以后,也榨不出多少油水。

  但是,中东靠海,海洋的储水量占全球水资源的大约97%。

  只要海水净化用得好,淡水简直取之不尽用之不竭。

  (温馨提示:本文旨在介绍海水净化这一较为生僻的技术以及产业现状,不含有任何商业植入,请大家放心服用)

  提到海水净化,我们的确有很多故事可以讲。

  2019年5月28日,阿拉伯联合酋长国首都阿布扎比市,就发生了一件和当地老百姓密切相关的大事。

  这一天,中国电建所属山东电建三公司,正式签署了阿布扎比塔维勒海水淡化工程的投资和建设。

  这个海水淡化项目,是当时世界上在建规模最大、技术最先进的反渗透海水淡化项目。

  这个项目,承担着拯救当地百姓于“水浅火热”的重大历史使命。

  2021年12月7日,阿布扎比塔维勒海水淡化项目正式并入阿布扎比市政管网,日产淡水90万吨。相当于,投产15天净化出来的水能装满整个西湖。

  不辱使命。

  同月,山东电建三公司承建的、日产淡水60万吨的沙特拉比格三期海水淡化项目,也通过了30天连续可靠性测试,正式进入商业运营阶段。

  这两个项目采用的都是反渗透净化技术。

  这项技术,其实离我们并不遥远,除了海水淡化外,我们用的净水器其实也有相应技术。它就是利用不同浓度水的反渗透技术,提炼出更加纯净的水。

  但反渗透技术有一个硬伤,那就是技术已经被被以色列、日本等国家垄断,中国交建在阿布扎比这项工程虽说是在建规模最大的,但只能赚工程的辛苦钱,无法吃到最大块的“肥肉”。

  正是因此,中国打算换条路——蒸馏法,就是利用吸热材料加速海水的蒸馏。

  而这背后则是一系列更为隐秘的故事。但,对于当下处在十字路口的企业应该往哪里走,以及广大技术青年应该做什么,更加具有参考价值。

  01

  “海水淡化是人类追求了几百年的梦想。我们生活的地球几乎到处都是水,但可供人类生存、发展使用的淡水却少得可怜。”

  2008年12月19日,是大连理工大学能源与动力学院的沈胜强带领团队奋战的第一百天。

  这一天,在河北沧州的河北国华黄骅发电厂二期工程现场,他拿着海水淡化生产的瓶装饮用水,内心激动得怦怦直跳。

  因为,此时他得知一个好消息——

  经电厂核算,采用该科研项目成果建造成功日产淡水1.25万吨的海水淡化装置,制水成本比进口装置制水成本降低26.8%。

  这意味着,沈胜强主持研发了“万吨级低温多效海水淡化装置国产化技术开发”项目成功了。

  沧州是严重缺水城市。

  国产万吨级海水淡化装置的研制成功,既为电厂解决了生产生活用水问题,也标志着我国在大型MED海水淡化装置技术领域的重大突破。

  而很少有人知道,这一国家级技术突破,其实源自于个人的梦想。

  沈胜强说,每次看到大海时他便会想:大海虽然充满了浪漫,可在淡水缺乏的今天,它对人类并不慷慨。

  让海水变成饮用水的梦想,成为沈胜强后来瞄准海水淡化基础与应用研究的最初动力。

  促成沈胜强投身这一行业的契机,是上世纪90年代末的大连市的常年大旱。

  由于连续3年少雨少雪,没下过一场透雨,干旱使得大连生产生活用水面临紧缺。

  毗邻大海但淡水供应不足,这本是大自然的常态。但对于理想主义者来说,这就是“挑衅”。

  当时,沈胜强了解到大连市正在论证引水工程、海水淡化工程、由长江口调水等几种淡水补充方案,以缓解淡水供应困难。

  他也记得联合国官员的那句话——“石油危机之后的下一个危机便是水的危机。”同时他也了解到,海水淡化成为国内外发展迅猛的技术。

  1975年,全世界海水淡化日产量达200万吨。1983年,沙特阿拉伯吉达港建成日产30万吨的海水淡化厂。

  正是这些信息,让沈胜强倍受鼓舞,也更加看清了自主研究开发海水淡化技术的可行性和前景。

  因此,当时就读于哈尔滨船舶工程学院(现哈尔滨工程大学)核动力装置专业的沈胜强,就把海水淡化确定为自己的重点研究方向之一。

  这一投入,转眼就是10年。

  1997年,沈胜强到德国不来梅大学从事合作研究,与Klaus Genfhner教授联合开展海水淡化装置中的关键技术研究。

  短短3个月,让他眼界大开,领略了国际海水淡化研究领域全新的天地。

  大连理工大学海水淡化开发与研究起步较早,但是并不断延续。当沈胜强带领课题组传承以往的研究成果,准备投入更多的精力进行深入研究时,却遇到一些误解和非议。

  有人劝他,建大型海水淡化厂造价太高,耗资巨大,国内因为不掌握核心技术,只能购买国外设备。想突破以前的研究,搞自主研发,做大做强,怕是得不偿失。

  回想当时的研究条件确实不乐观,海水淡化方向科研经费不足,也拿不到什么课题,但沈胜强没有动摇:

  既然海水淡化在国内外有越来越广阔的需求,选准这一研究方向不会有错,只要肯下工夫,就有希望。

  此后,他从其他科研项目中筹集资金,埋头进入海水淡化技术的基础研究。

  面对不解,甚至是冷嘲热讽,沈胜强永远忘不了时任大连工学院第二任校长的钱令希院士,对他的鼎力支持。

  一直关注大连市海水淡化工程的钱老,把沈胜强叫到家里,详细询问了情况,耐心点拨,鼓励沈胜强一定要脚踏实地,钻研进去。

  除了精神上的鼓励,当时,钱老力促学校为课题组立项。

  回溯历史,这一决策对后期的研究与开发起到了决定性的作用。

  就在这种背景下,影响了时代的“小人物”,正式登上历史舞台。

  02

  2003年8月,沈胜强团队开始筹建海水淡化实验室,从理论计算、方案设计,到最后找材料加工设备,一切都要靠自己动手。

  正巧这时,沈胜强得知曾与之合作的德国不来梅大学的Klaus Genfhner教授,已经退休,不再担任中东阿曼国际海水淡化研究中心做首席科学家。

  于是,沈胜强力荐学校将Klaus Genfhner教授聘为大连理工大学的海天学者,每年来学校两个月,继续双方的合作研究。

  在Klaus Genfhner教授的帮助下,2005年在实验室建成了五效降膜蒸发海水淡化实验示范装置,日出产淡水10吨。

  凝聚大家心血的实验装置终于“出笼”。

  自此以后,他们陆续申请到一些省市海水淡化研究项目,边做课题边发表论文。每年发表的20多篇论文中,有三分之一与海水淡化研究有关。

  机遇,垂青有准备之人。

  经过多年的积淀,沈胜强在海水淡化研究领域已经颇有名气。

  2006年2月,沈胜强得到一条对他来说非常重要的信息:国华电力公司希望开发具有自主知识产权的MED海水淡化装置技术,提出了万吨级MED海水淡化装置国产化技术开发项目。

  此前,他们与国内多家高校等单位就MED海水淡化技术开展了长时间的合作开发,但由于一些关键技术没有解决,在海水淡化装置工艺流程、蒸馏设备关键结构设计等方面遇到了重重困难。

  并且,沈胜强收到消息时,发现留给他“施展才华”的时间已经不多了。

  因为,等着使用这一大型装置的黄骅电厂二期工程工期紧迫,如果自主研发,留给技术开发的时间只有两个多月。如不能按期完成,就得继续购买进口设备。

  此前,该电厂一期工程已经引进两台法国海水淡化设备,单台日产万吨淡水。

  沈胜强十分明白,这是只许胜不许败的硬仗,也是千载难逢的机遇。

  他毫不犹豫,直奔北京,找到了北京国华电力工程公司的负责人,力陈自研装置的科研实力和优势,详细讲解MED海水淡化装置的技术要点。

  能不能做,他心里有底,但对方认不认可,还是个未知数。

  对方提出了遇到的所有难题、苛刻的技术要求及细节、可能碰到的种种失败因素,沈胜强都一一回应,直到对方消除顾虑。

  最终,凭借对MED海水淡化过程的深刻认识、丰富的理论研究经验和大量的实验研究成果,沈胜强终于赢得了公司领导和技术人员的信赖。

  “机会难得,这是检验我们研究成果的最佳时机,要做就一定做好,否则就不做!” 沈胜强动员团队中的每一个成员。按常规此项目需要做一年,但他们只有两个多月的时间,几乎是被逼上了绝路。

  沈胜强和团队师生决定背水一战。

  在项目合同尚未签定的情况下,就开始启动编制MED海水淡化装置理论计算和概念设计软件,并陆续解决了核心技术中小温差、高敏感、饱和态、低流阻等关键技术难题。

  在此期间,沈胜强一个月内连续多次跑到北京与甲方沟通协商。

  近100天的时间,团队中所有人夜以继日,披星戴月,牺牲了节假日休息,只为了留出更多时间修改方案、考虑细节、验证数据。

  5月18日,是个难忘的日子。沈胜强教授代表大连理工大学与北京国华电力工程技术有限责任公司正式签署了《万吨级低温多效海水淡化装置国产化技术开发合同》。

  合同签署第二天,他们就提交了研究报告,为后续工程项目的实施争取了时间。

  2007年7月,经专家组评审,大连理工大学完成的“万吨级低温多效海水淡化装置国产化技术开发”工作达到合同要求,授予终验合格证书。

  目前,经过工程建设各方的共同努力,万吨级多效蒸馏(MED)海水淡化装置运行良好。

  该电厂技术经济指标全面超过国外进口设备,创造了多项全国第一:第一套国产化装置、第一套自主设计软件、首次平流进料4+2型布置方式、国内规模最大的海水淡化装置、领先的能耗指标、最低装置投资及最低制水成本。

  同时,这套设备在恒力石化(大连)炼化公司也安装完成,投入试运行。该项目被辽宁省科技厅列为重大科技专项支持项目。

  在国内大获成功后,中国的海水淡化技术也开始把目光转向海外。

  并且,中国技术人,在创新之路上一向是“永不止步”。出海的技术,也不只是这一种。

  03

  学过物理的同学都应该知道,蒸馏技术大规模应用还有一种方式,那就是干脆用热能直接加热蒸发海水。

  有人要说了,这样不还得用燃料加热海水,岂不是将成本提高很多?

  但是,热量非得来自于燃料加热吗?

  因为有些工业项目是自身产生极大热能,这些热量不用也就白白浪费了,比如钢铁厂就是如此。

  2021年,首钢京唐一期日产淡水5万吨的热法海水淡化项目投产,成为了中国首个利用钢铁厂余热的海水淡化工程。

  在热法海水淡化项目中,首钢京唐公司走出了一条“吸收引进”的路子。该项目第一期用的是两套整体技术进口自法国的设备。但目前在建的京唐二期,已经换成了首钢自主设计,填补国内技术空白的自主设备。

  京唐二期只有一套设备,但是单体海水淡化已经达到了日产3.5万吨,这已经超过了法国相关设备的最大设计功率。

  值得一提的是,首钢海水淡化项目还在综合利用上动了脑筋,将汽轮发电机组和海水淡化装置直接耦合,这是全球首次尝试,并且还获得了成功。

  这种方式有个好处,就是发电的整体热效应利用率从30%提高到了81%,而海水淡化的能耗降低了50%。将发电机的热效率在水下直接转化成淡化海水的热能,可谓精巧至极。

  这还没完。海水淡化还产生一系列的废弃物,比如浓盐水。首钢直接把这些浓盐水就近送给附近的三友化工制碱。由于浓盐水已经经过提炼,制碱的效率又提高了很多。

  所以整个项目结合下来,所有的东西一点不糟蹋,全都变成了能利用的资源。

  京唐一期和后续的二期,制造了全球首例“燃—热—电—水—盐”五效一体的能源高效循环利用方式,实际上践行了低碳环保和可持续发展的新路。

  在蒸馏法中,不管是利用新材料蒸馏淡化海水,还是利用工业项目余热淡化海水,中国的科技都在继续向前,并且不断取得科技优势。

  当然,除了刚刚我们介绍的反渗透方法和蒸馏法,目前国际上还有个新思路,就是直接利用光伏太阳能淡化海水。

  这次,走在这项技术落地做得最好的就是大户沙特。

  中东地区缺少淡水,但阳光光照却非常充足。

  而现在中国光伏发电的上网电价成本到了0.44元,已经几乎跟火力发电差不多。所以利用光伏发电和海水淡化相结合,可以大幅度降低每吨海水淡化的成本。

  光伏技术淡化海水,其主要原理是利用光伏板集聚的热能将海水蒸发,再在面板上凝结成淡水。更有意思的是,这种凝结本身还能给光伏面板降温。进一步降低了维护成本。

  利用光伏发电,连带淡化海水,这项科技只要一实现规模化工程,则一边可以贡献电力,另一边还能顺带输出淡化海水,更可能将每吨淡化海水的成本,由反渗透技术目前最低的3元(人民币)每吨,降到0.3元(人民币)每吨。

  在沙特阿拉伯,去年刚刚诞生了全球光伏上网的最低电价纪录,一度电仅需1.04美分,约合人民币6分钱多一点。

  如此便宜的价格,几乎就是白送了。

  当然,你不会以为沙特的科学家忽然独自点开了光伏发电的科技树吧?

  事实上,自从一带一路倡议提出,越来越多的中国企业选择走出去,利用中国的科技能力和工业规模优势,以及基建工程能力,向其它国家和地区进军。

  早在前几年,中国光伏领域的隆基股份就进军了中东地区,开始和阿拉伯地区的国家合作光伏项目。

  其中,隆基股份在卡塔尔哈尔萨的光伏项目建成之后,将成为世界第三大单体光伏项目。今年卡塔尔将举行世界杯比赛,而隆基股份承建的项目将为世界杯场馆供电。

  积极推进光伏项目在中东落地,这也是中国光伏业持续深耕的结果。

  所以沙特的光伏海水淡化项目也离不开中国人的科技攻关和参与,作为全球最大的光伏产业制造国,我们不仅有能力用光伏板降低草原水分蒸发养起“光伏羊”,用“光伏面板”覆盖河水湖泊,边发电边降低养殖水温,更有能力在光伏产业上嫁接海水淡化项目。

  中国科技产业,正在把过去“一滴千金”的海水淡化,打成白菜价。

  尾声

  全球1%的荒漠铺设光伏能铺设光伏面板,其发电量就够全球人类利用。

  根据隆基股份创始人李振国的畅想,未来如果能用光伏发电淡化海水,不但能将海水淡化的成本降低到极低的水平,还能利用这些淡水绿化70%的人类荒漠。

  而这项行动的后果是,我们几乎可以固化人类行为所产生的所有碳排放。

  对中国人来说,用爱心做小善,不如用工业化做大善。

  中国现在在中东的光伏海水淡化实践,其实就是跟有钱搞研发的土豪一起合作。未来将发电和海水淡化结合起来的工业项目,以极低的价格普及全球。

  中国一直在用自己的工业能力,向全球输出我们的“减少碳排放、促进全球脱贫”的经济主张。

  海水淡化,只是中国所主张的“人类命运共同体”的一个缩影。

  或许正是这个原因,当下在全球影响力越来越大的中国,正在遭受、并即将遭受更多来自西方国家无端的抹黑。

  而西方正在拼命抹黑的,正是我辈青年应该继续坚持的。

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