●反渗透膜法海水淡化自主化程度不断提高
●余热、新能源与海水淡化的耦合已成为产业发展的绿色新引擎
●海水循环冷却逐步替代直流冷却
●海水化学资源利用产业前景可期
中国工程院院士 高从堦
“十四五”期间，在《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》《海水淡化利用发展行动计划(2021~2025年)》等系列国家政策引导下，我国海水淡化产业持续推进。据自然资源部海洋战略规划与经济司发布的《2024年全国海水利用报告》显示，截至2024年年底，全国海水淡化工程规模达到285.5万吨/日，形成了涵盖技术、工艺、材料、装备、工程建设、规模化应用的完整产业链。预计到2025年年底，工程规模将突破300万吨/日，超额完成“十四五”规划目标。
海水淡化工程规模持续扩大
近年来，在政策强力驱动与实际用水需求的双重推动下，我国海水淡化产业，特别是大型工程的建设规模呈现稳健且持续的扩张态势。2024年全国新建成海水淡化工程规模达33.3万吨/日，虽略低于2019年的39.9万吨/日和2022年的50万吨/日，但这主要是受具体项目审批、建设周期等短期因素影响，并未改变我国海水淡化总产能持续增长、产业规模稳步扩大的长期趋势。
2024年3月颁布的《节约用水条例》具有里程碑意义，明确要求沿海地区积极开发利用海水资源，并规定沿海或海岛淡水资源短缺地区的新建、改建、扩建工业项目应优先使用海水淡化水，同时鼓励有条件的地区将其作为市政新增供水及应急备用水源。在此背景下，天津、山东、江苏、浙江等主要沿海省(市)积极响应，大力推进大型海水淡化工程建设与投产运营。2024年，以天津南港工业区先达海水淡化及综合利用一体化项目(一期15万吨/日)、山东烟台龙口裕龙岛海水淡化项目(8万吨/日)、连云港田湾核电站海水淡化项目(3.65万吨/日)等为代表的一批重大工程相继建成，显著提升了区域海水淡化产能。
从应用结构看，当前海水淡化产水仍以工业用水为主导，高度集中于沿海电力、石化、钢铁等高耗水行业;海岛地区及部分沿海缺水城市的生活用水供应份额虽小，但重要性日益凸显，是国家政策重点支持补齐供水短板的领域。可以预见，随着国家节水战略的深入实施、沿海及海岛地区水资源安全保障要求的不断提高，以及国产化技术的不断成熟和成本优化，我国海水淡化工程的建设规模与应用范围必将迎来更广阔的发展空间，成为沿海地区不可或缺的战略性水源。
反渗透膜法海水淡化自主化程度不断提高
“十四五”以来，在国家战略科技力量的强力支撑下，我国反渗透膜法海水淡化技术的自主创新能力实现了系统性跃升，核心装备材料的国产化进程显著加速，为产业安全与发展奠定了坚实基础。
基础理论层面，在界面聚合膜制备过程精密控制、反渗透膜微纳米结构深度解析、多尺度膜结构宏微观协同调控、混合基质膜纳米通道精准构筑等前沿领域取得突破性认知。浙江大学、哈尔滨工业大学、南京理工大学等顶尖团队更是在国际期刊《科学》上发表了引领性成果，标志着我国在该领域的基础研究水平已跻身世界前列。
技术应用与产业化层面，以浙江工业大学牵头荣获2023年度国家科学技术进步奖一等奖的“新型膜法水处理关键技术及应用”项目为代表，我国实现了从原理创新、核心材料发明(如三类关键膜材料)到工艺优化、装备研制的全链条重大突破，技术水平达到国际领先，彻底扭转了高端膜产品长期受制于人的局面。同时，海水淡化高压泵成功实现了从无到有的突破，设计能力已覆盖万吨级大型工程，性能指标快速追赶并达到国际先进水平;能量回收技术也取得长足进步，突破了水力设计、关键部件制造等“卡脖子”环节，透平式、柱塞式、转子式等中小型装备完成研制及示范，创新技术甚至延伸应用于工业余压利用领域，整体技术实力已接近国际先进水平。
这一系列基础研究与技术突破，最直接的体现便是反渗透膜、高压泵、能量回收装置三大核心装备自主研发产品性能的快速提升和工程应用的实质性推进，国产化程度不断提高。以沃顿科技股份有限公司等为代表的相关企业，通过数十年坚持不懈地自主研发，其产品的产水量、脱盐率等核心性能已与国际一线品牌相当，在稳定性等工程化指标上的差距也在持续缩小，整体性能逼近国际先进水平。国产膜已成功建立了涵盖高通量、高脱盐率、高脱硼、抗污染等特性的全系列产品线，并拥有了完全自主化的生产线，这为大规模应用提供了坚实保障。更令人振奋的是，国产反渗透膜元件已成功应用于青岛百发二期等多个万吨级乃至更大规模的海水淡化工程，实现了大型项目应用的重大突破。
国产化基础也在不断夯实。一方面，蓝星东丽等中外合资企业本土化生产持续深化;另一方面，以沃顿科技为代表的本土企业实现千万平米连续稳定量产和国内外多场景规模化应用，为膜元件国产化替代和国际化推广奠定坚实基础。相比之下，高压泵和能量回收装置的国产化进程虽相对滞后于反渗透膜，但近年来也呈现出强劲的追赶势头，国产装备开始逐步在大型海水淡化工程中得到应用验证与推广。以天津南港项目为例，自然资源部天津海水淡化与综合利用研究所作为技术牵头单位，推动其第五条生产线(3万吨/日)成功实现了反渗透膜、高压泵、能量回收装置等核心设备的全国产化应用，标志着我国反渗透膜法海水淡化的整体自主化程度正在经历一场深刻的变革，从关键材料到核心装备的自主可控能力得到前所未有的加强，为产业的健康、安全和可持续发展提供了核心保障。
余热、新能源与海水淡化的耦合已成为产业发展的绿色新引擎
工业余热利用和核能、风能、太阳能、海洋能等新能源与海水淡化的深度融合，标志着我国水资源保障体系正加速向绿色低碳方向战略转型，其核心价值在于降低了海水淡化对传统化石能源的依赖。
将工业生产过程中大量排放、本可能废弃的低品位余热作为热法海水淡化的主要驱动力，在有效缓解沿海及工业密集区水资源短缺的同时，削减了工业系统的总体碳排放与热污染负荷。该技术完美契合国家“双碳”战略目标与循环经济发展理念，已成为推动产业绿色升级、构建新质生产力的技术典范。当前，我国余热海水淡化已成功跨越技术验证阶段，迈入规模化应用与前沿示范引领并进的新时期。一批具有全球影响力的标杆工程相继落地：浙江石化渔山岛30.5万吨/日海水淡化项目，作为全球规模最大的热水闪蒸淡化项目，彰显了工程体量的世界级水平;裕龙石化16万吨/日热膜耦合海水淡化项目，实现了不同品位余热的高效梯级利用，代表了系统集成优化的先进方向;国能大港电厂1万吨/日海水淡化项目，成功验证了国产化热法技术的节能环保高效特性及显著的成本优势。前沿探索层面，山东海阳核电站“水热同产同送”示范工程极具开创性，利用核电机组抽汽余热联产高品质饮用水与热能，为未来城市综合能源资源供应提供了崭新模式。随着产业布局持续深化，辽宁红沿河核电站、荣盛新材料等一批储备项目已启动前期工作，更多具备稳定余热源的高耗能行业加速拓展，产业生态圈层不断扩大。
将核能、风能、太阳能、海洋能等新能源直接或间接作为驱动海水淡化过程的主要动力，不仅可以摆脱对化石燃料的依赖，实现“零碳”制水，还可大幅降低运营成本，是解决沿海与岛屿地区能源和水资源短缺问题的可持续方案。当前，我国新能源耦合海水淡化工程绝大多数仍处于示范项目阶段，大规模商业化应用尚在探索与发展中。究其原因，主要是由于初始投资成本和系统复杂性较高，仍需技术突破和系统优化，并且缺乏有效的激励政策和成熟的市场商业模式。将新能源与海水淡化耦合，海水淡化用于制氢，形成完整的“绿电-绿水-绿氢”链条已成为当前研究的热点。2025年4月，国家科技重大专项“国和一号”综合智慧能源工程“国和一号+”正式启动建设，不仅是在原有核能发电的基础上进行升级，更融合了光伏发电、核能供热、海水淡化、海上风电以及核能制氢等多项技术，形成了一种全新的“零碳、智慧、综合”能源模式。随着新能源成本下降、技术成熟以及水资源短缺压力的增大，特别是在沿海缺水地区和远海岛礁，这种“绿电-绿水-绿氢”的产业模式必将迎来更广阔的发展空间。
海水循环冷却逐步替代直流冷却
全国海水冷却用水主要集中在沿海火电、核电、石化等行业，有7个省份年海水冷却用水量超过百亿吨。2024年，海水冷却用水量达到了1883.36亿吨，相比往年持续增加。为进一步减少海水取排水量，沿海电厂积极采用海水循环冷却技术或开展技术改造，将海水直流冷却技术替换为海水循环冷却技术。海水循环利用后，取、排海水量可减少95%以上，对海洋生态更加友好。
相较于欧美国家，我国该项技术起步较晚，但发展迅速，已完成了千吨级、万吨级、十万吨级的工程示范，形成了具有自主知识产权的十万吨级海水循环冷却成套技术，研发出海水阻垢剂、菌藻抑制剂、缓蚀剂等系列产品，具备海水冷却塔设计建造能力，初步搭建了海水循环冷却技术标准体系框架，整体技术水平接近国际先进。截至2024年底，我国已建成海水循环冷却工程24个，总循环量为206.3万吨/小时。
目前，这项技术的研究和应用仍主要集中在火电行业。如需取得更大的技术突破并推广至化工、核电等海水直流冷却高耗水行业，在以下方面还需缩短与欧美国家的差距：一是全面应用高效海水水处理药剂产品，解决系统结垢、腐蚀、污损生物控制等问题;二是开展此项技术在化工、核电行业大型海水循环冷却系统的研究，解决海水长距离取水、海水水处理、海水飘滴等关键技术问题，实现国内最大单套装置循环量15万立方米/小时以上系统中的示范应用;三是提高配套设施耐海水性能、减少污堵，延长使用寿命;四是推广采用在线监测与智能管理技术，实现全过程自动运行和智慧管理。
海水化学资源利用产业前景可期
目前我国海水化学资源开发主要集中在常量元素的提取利用。其中海水制盐、海水提溴已实现产业化，技术水平位居世界前列;钾盐在国家和地方各类科技研发项目的持续支持下取得长足发展，并从中试向产业化迈进。同时，海水中锂、铀等微量元素提取研究取得技术进展，为海水化学资源利用开拓更广阔空间，助力海洋资源潜力挖掘与海洋经济纵深发展。
现阶段，为推动海水化学资源利用产业快速发展，一方面需强化海水化学资源利用产业顶层设计，在政策规划中明确海水战略资源提取的预期性和约束性指标，增强指导性与规范性，同时完善项目用海、用地、能源等优惠政策及投融资机制与财政支持;另一方面需科学制定海水化学资源利用排海政策，完善规划与布局政策保障。
在提升自主创新能力与产业化水平方面，针对海水综合利用产业发展现状，应强化产业升级技术支撑，优化传统盐田生产模式;海水提钾产业化技术有待突破，能耗降低与经济性提升需协同推进;海水提溴工艺均以氯气为氧化剂构建，环保及绿色化水平有待提高;针对海水中超低浓度的锂、铀资源，亟须攻关选择性吸附材料容量、传质效率及规模化放大等技术难题，推动实现经济可行的工业化提取。
为推动海水化学资源利用产业高质量发展，需聚焦关键领域多方发力：强化科技创新攻关，将海水提锂、提铀等颠覆性技术纳入基础研究重点方向，设立专项科研项目，破解核心技术不足、产业规模偏小等瓶颈，为产业升级提供技术支撑;建设研发转化平台，支持国家级海水淡化与综合利用关键技术及装备研发试验基地建设，完善中试扶持政策，加大财政投入并引导社会资本参与，推动国产技术装备迭代升级，夯实产业技术根基;推动海水化学资源产能规模化发展，以淡化后浓盐水为原料延伸产业链，对具备产业化条件的技术优先支持万吨级项目建设，依托规模化项目组织优势力量开展攻关示范，培育新质生产力，提升供应链韧性;强化决策支撑保障，设立智库研究课题，开展海洋资源环境承载能力评价，建立动态评估模型，系统分析关键元素经济可采性及供应链安全，为产业发展提供科学决策参考;完善政策保障体系，加强顶层设计，在相关规划中明确产业预期性和约束性指标，配套出台项目用海、用地、能源等优惠扶持政策，科学制定排海政策，优化产业发展环境。
