中国能源资讯网从海水到燃料
在风电、光电产能相对过剩的西部，将多余的电力就地转化为氢，储存以备后续使用，似乎正是一个完美的解决方案。
在2030年碳达峰情境下，氢气年需求量将达到3500万吨，在终端能源体系中占比约为5%；在2060年碳中和情境下，氢气年需求量将增至1.3亿吨左右，在终端能源体系中占比达到20%，其中绿氢规模有望达到1亿吨。
目前主要的制氢方式包括化石燃料制氢、工业副产制氢和电解水制氢等。虽然现在化石燃料制氢仍是主流，但普遍认为电解水制氢是未来最有发展潜力的绿色氢能生产方式。电解水制氢是在直流电下将水分子分解为氢气和氧气，分别在阴、阳极析出，所产生的氢气纯度高（>99%）。利用可再生能源进行电解水制氢，是目前众多氢气来源方案中碳排放最低的工艺，与全球低碳减排的能源发展趋势最为一致。
然而，国务院发展研究中心资源与环境政策研究所副所长、研究员常纪文认为，规模化绿电制绿氢，总体面临着水资源有效供给不足的瓶颈问题。如光电和风电制氢，每千克氢平均需消耗淡水分别为32千克和22千克左右。按照绿氢制备规划，到2060年绿氢生产年需淡水量约27亿吨。由于沙漠、戈壁、荒漠地区风光资源与水资源的空间分布不太匹配，规模化绿电制绿氢的用水时间与可取用水资源的时间分布不太匹配，把不稳定的绿电输送至有水的地方制氢难以保障电网安全，且规模化绿电制绿氢对水质要求比较高，就近可利用的高品质水资源本就稀缺，长期、规模化的绿电制绿氢产生的新增用水需求势必加剧现有工业、城市、农业和生态用水的水资源供需矛盾。
根据研究预测，到2030年，华北-西北沿线风光大基地绿氢产量将达到全国绿氢总产量的50%。常纪文表示，在这些地区，水资源紧缺成为制约经济社会可持续发展的瓶颈。
也就是说，西部有电，但没有淡水可供电解制氢——巧妇难为无米之炊，资源掣肘难道就无法解决了吗？
科学家们把眼光转向了那片蓝色的海洋。
海水优势在于储量无比庞大。然而，海水成分非常复杂，包含了约92种化学元素，这暗藏着许多危险的“变化”。任何微小的“变化”都可能会对电解系统产生严重的损害，假如直接用海水来制取氢气的话，海水中高浓度的氯离子会腐蚀电极，在长时间运转之下，电极腐蚀后的制氢装置就将无法使用。
要想制取氢气，就必须先解决海水脱盐淡化的问题。
好在，这方面我国已经走在了前头：“十二五”时期，我国海水淡化行业尚处于初步发展阶段，国家政策从基础规划入手，先后出台了《关于加快发展海水淡化产业的意见》《海水淡化产业发展“十二五”规划》《海水淡化科技发展“十二五”专项规划》等文件，指导海水淡化技术创新体系的建立。“十三五”时期，为推动海水淡化产业向规模化、集成化方向发展，国家发展改革委和国家海洋局共同印发了《全国海水利用“十三五”规划》，海水淡化成为我国战略性新兴产业。“十四五”以来，国家政策更加侧重应用，国家发展改革委和自然资源部联合印发了《海水淡化利用发展行动计划（2021-2025年）》，以推动海水淡化的规模化利用。
《海水淡化利用发展行动计划（2021-2025年）》具体提出的目标是，到2025年，全国海水淡化总规模达到290万吨/日以上，新增海水淡化规模125万吨/日以上，其中沿海城市新增海水淡化规模105万吨/日以上，海岛地区新增海水淡化规模20万吨/日以上。海水淡化关键核心技术装备自主可控，产业链供应链现代化水平进一步提高，海水淡化利用发展的标准体系基本健全，政策机制更加完善。
常纪文告诉记者，大规模的海水淡化水西输可以降低海水淡化和淡化水传输成本，不仅可满足华北和西北地区绿电绿氢产业快速发展的用水需求，在必要时还可用于沿线工业园区、农业、生活乃至生态，有助于全方位缓解缺水问题。
就此，海水淡化水西输工程的思路已经基本成型。
跨越1500公里的宏大设想
5月8日，一项题为《海水淡化水西输至华北和西北地区的初步研究》的调查研究报告摘要公开发布。这项研究，正是由常纪文牵头，中国水利水电科学研究院高级工程师王蕾、中国国际工程咨询有限公司张建红、刘堃等人共同参与的课题。
报告的摘要中提出，我国华北和西北地区水资源紧缺，但利用绿电发展绿氢产业前景广阔。目前流域调水难以满足该产业用水需求。如在渤海湾建设一批海水淡化基地，3亿吨/年规模的淡化水通过管道经河北、山西、内蒙古、宁夏西输至腾格里沙漠，工程上具有可行性。
常纪文告诉记者，海水淡化水西输的具体路线须与沿途氢能产业、工业园区、生活用水和生态用水的需水规划布局相协调，加强用水管理，保障海水淡化水持续规模化生产利用和水量分配合理高效。研究团队提出了从天津、唐山等地取水，途经北京、张家口、大同、鄂尔多斯，最终输水至腾格里沙漠的线路图，这条线路从东至西涉及多个省市，干线总里程超过1500公里。此外，由于取水地与用水地海拔落差高达近1500米，常纪文的团队提出，可利用绿电予以分级加压提升。
这项宏大的设想，光在工程上可行还不够，经济上的可行性也极为重要。为此，常纪文团队进行了精细的成本核算。
海水淡化水西输工程规模为3亿吨/年、电价为0.25元/千瓦时时，静态投资回收期为49.7年；当海水淡化水西输工程规模为10亿吨/年、电价降为0.25元/千瓦时，静态投资回收期为24.8年。常纪文告诉记者，对比可以发现，该成本与煤制氢、天然气制氢和工业副产品制氢的成本接近，具有市场竞争力。
常纪文认为，海水淡化水西输项目运营期用电量较大，特别是提升环节，由于扬程高、电耗大，电力成本在制水和输水成本中占比较大，因此，需要按照绿电上网电价或新基建予以政策支持。此外，考虑到沿线现有工业、农业、生活和生态用水缺口较大，有必要时可加大海水淡化和西输工程规模。
“从工程技术角度看，单路10亿吨/年对于长距离钢管输水是比较经济的，规模如再扩大，施工难度会骤升。”常纪文说，“10亿吨/年的供水规模除了能满足沿线绿电制绿氢和相关氢化工领域用水需求，还可用于部分满足沿线现有用水缺口，置换超采区地下水，将显著改善区域生态环境，防止沙漠入侵，促进区域经济社会发展。如果这样，胡焕庸线可能发生一定的时代改变。”
