按照國際公認的標準，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用。同時，在碳達峰、碳中和背景下，北方供暖缺乏具有經(jīng)濟性的清潔低碳熱源問題突出。

為此，清華大學與北京清建能源技術有限公司共同研發(fā)出可大規(guī)模應用的“零能耗”海水淡化和零碳供熱技術，該技術包括：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，實現(xiàn)水熱同送；在終端分離出常溫淡水和供熱熱量，實現(xiàn)水熱分離。該技術可以大幅度降低供熱長距離輸送和海水淡化成本，對于我國北方沿海地區(qū)實現(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、北京清建能源技術有限公司、山東電力工程咨詢院有限公司、國核電力規(guī)劃設計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組的抽汽和余熱驅(qū)動水熱同產(chǎn)設備，通過多級閃蒸、多效蒸餾工藝，生產(chǎn)滿足飲用水標準的高品質(zhì)熱淡水，再通過一根管道輸送到用戶側(cè)，并在此進行水熱分離，熱量進入供熱系統(tǒng)，降溫后的淡水進入供水系統(tǒng)。

圖1 示范工程“水熱同產(chǎn)機房”

2021年5月11日由中國節(jié)能協(xié)會組織，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。出席會議的包括江億院士、劉吉臻院士、黃其勵院士（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關及山東省和青島市相關負責人。與會人員詳細考察了水熱同產(chǎn)機組、水熱同產(chǎn)同送監(jiān)控系統(tǒng)及水熱分離裝置，聽取了清華大學付林教授關于水熱同產(chǎn)同送技術的整體報告，清華大學謝曉云副教授和北京清建能源技術公司張世鋼教授關于水熱同產(chǎn)設備開發(fā)及運行效果的分析匯報、清華大學吳彥廷博士水熱同送和水熱分離報告，以及王瀟博士關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)同送整體技術報告

清華大學江億院士主持了專家研討，與會專家充分發(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)同送技術應用于工程，運行效果良好，水質(zhì)顯著優(yōu)于《生活飲用水衛(wèi)生標準》（GB5749-2006），供熱效率接近90%。該示范工程證明了水熱同產(chǎn)同送技術是可行的，為該技術的進一步深化研究和大規(guī)模工程應用邁出了堅實的關鍵一步。

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，從而實現(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)濟性；通過終端的水熱分離技術，分離出常溫淡水，用于淡水供應；同時分離出的熱量又可用于建筑冬季供熱。水熱同產(chǎn)同送技術與水熱分產(chǎn)分供相比，在初投資、運行成本、能源利用效率上都具備顯著優(yōu)勢。

三、我國北方沿海地區(qū)是嚴重缺水地區(qū)，且缺乏足夠的清潔熱源來替代燃煤。這一技術可有效解決該地區(qū)面臨的嚴重水資源和供熱熱源短缺的問題，實現(xiàn)大規(guī)模零碳供熱和供水，對我國實現(xiàn)雙碳目標、提高供水安全性、實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，以及對于拉動基礎建設投資促進經(jīng)濟發(fā)展都有重要意義。

后續(xù)清華大學建筑節(jié)能研究中心將進一步推進該技術的研究和應用工作，為實現(xiàn)3060碳達峰、碳中和目標及解決北方地區(qū)缺水問題做出貢獻。