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22年水业战略论坛薛涛:三生万物,再谈“再生水“

作者:易水环保网 发表时间:2022-09-21 10:28:19 来源:中国水网 郭慧

  两分钟要览速读

  1、三生万物,源于《道德经》,“三”代表了各种变化和风险,但也代表了无限的可能。我们正处于这一个受新冠疫情、经济环境、国际政治影响下的不确定性的时代,如何在不确定性中找到确定的战略方向,是每个企业都面临的问题。

  2、去年对再生水数据的准确性来源和准确性进行了深入的分析,今年“再谈再生水”,力图从一个更为多元的角度寻找再生水未来的机会。

  3、环保这类公共服务和准公共服务领域,行业的发展不是单一技术因素驱动的,而是在公共管理压力下,技术和商业模式的相互交融所产生的创新驱动和突破,同时后两者会对居于上位的公管形态产生反作用。企业要将这三个因素反复推演,来寻找战略方向。而市场永远是其中决定性力量。

  4、“水十条”、“污水处理提质增效”,“污水资源化”三大政策文件影响“十四五”水务行业的发展。用公管、技术、商业三大维度来分析各政策的效果,由于断面考核这个强有力的手段,“水十条”在公管方面的压力最大;而提质增效主要在管网的提升,对于技术的要求最高,但商业模式欠缺,“污水资源化”最有可能形成to B的成熟的商业模式,但其行政管理压强的效力仍需进一步观察。

  5、资金的有限性和治理的紧迫性引发治理时序的问题,最终反馈到具体的技术选择。典型的在断面达标和CSO溢流控制上,由于全面的雨污分流和海绵城市的建设在资金和时间上与当前治理要求的不匹配,应急的分布式污水处理装置成为一些地方的选择,并逐渐由应急变为日常处理的一部分。

  6、再生水在南方是以区域污水资源化模式为主,收费机制暂难以建立,而北方缺水地区更有利于形成易于收费的“管对管”再生水利用模式。生态环境部推广的再生水调蓄库塘介于二者之间,但商业模式的形成仍需观察。

  7、黄河大保护下,水资源是限制地方发展的重要因素。对于地下水的压减也促使黄河流域缺水的省份再生水的利用,但驱动因素十分复杂,受到其他水资源的影响。以山东为例,在地下水压减使用这一行政压力下,跨流域调水、海水淡化、再生水三种水源存在互相博弈的关系。跨流域调水、海水淡化对再生水有挤出效应,但同时高成本的调水会有利于海水淡化和再生水的商业模式的自洽。

  8、在青岛的实践中,跨流域调水成为地下水、本地水地表水的重要补充;海水淡化在青岛占有天时、地利、人和的优势,也形成了商业闭环。但成本高也是这两类水源所不可回避的问题。再生水的价格优势有利于其商业模式的形成,但进一步推广应用也需要未来政策支撑。

  三生万物,不确定性中寻求确定性

  今年对E20来说是特别重要二十年,也是水业战略论坛举办的第二十年,再次感谢克服万难参加论坛讨论水务行业发展的各位老朋友。这次PPT的主题,我起了一个很“道家”味道的名字“三生万物”。“三”大家都觉得是好事,因为三是最稳定的结构。然而就像科幻小说三体里描述的一样,其实三也会是最不稳定的结构。它代表了无限的可能,也带来了各种变化和不确定性,这也许是三生万物的另一种解释。今年是疫情的第三年,年初我和傅老师都没想到今年的论坛开得这么不容易。我们想来,明、后年对疫情躺平的政策也许一时半会真不会来到。所以,我们要思考的是,在这个越来越充满不确定性的时代,怎么寻找我们战略上的确定性,以上就是我选择“三”的原因。

  当前,无论国有企业家、还是民营企业家,都要面临大量的,完成任务、资产安全、保证增长等等,各种各样的三角可以画出很多,我们就处于这样的时代,正如《三体》中所描述的三颗恒星构成的极不稳定的系统,因此“三”也代表了各种变化。就像罗永浩所说:“我们未来不变的就是每天都在变化”。开篇想谈的第二件事就是“再生水”,上午也请胡洪营老师专门分析了再生水。实际上企业所面对的再生水业务开展起来十分困难,因为要面临的大量收费环节以及工业客户增长的不确定性,包括它的取费空间。但是现在每个企业都把再生水作为自己下一步转型的方向,因此我们知道市政污水这种依赖政府付费的简单模式已经无法支撑企业未来持续增长。

  在疫情第三年我们看到这样恐怖的地方财政数字,今年上半年,全国一般性公共预算收入同比增长为负10%,土地收入同比增长负30%。在近期中央的会议中对于疫情防控的信号来看,未来对疫情的防控仍未放松。因此,地方财政持续紧张也是必然。

  再来看看2022年上半年,水务上市企业应收账款的暴涨,企业的应收账款同比上涨了30%。所以大家要说要突围,要看再生水。我也看到目前一些文学性的战略文章,一般将我们所处局面的解围方法简单概括为:技术领先。但我一直以来的观点,在这个市场上做研究特别困难,就是因为它不是仅靠技术一个因素能支撑我们水务行业发展。

  三个维度,相互作用驱动行业发展

  在我们这个行业做战略研究,想要在不确定性中找到确定性,一定要从这三个维度同时思考:即公共管理、技术创新、商业模式三个因素。技术在中间只是一个驱动力而不是唯一驱动力。在当前的形势下,如果不从公共管理和商业模式去思考,就无法理解行业的一些现象:如在中国DTRO膜的盛行而不是在其原产地德国,是因为我国对填埋场渗滤液的特殊的管理模式,这也成就了嘉戎的上市;比如我们关注景津及其他一些新的做污泥干化企业的上市,这种热度在国际市场上也是没有的,而在中国污泥的管理模式下,污泥干化路线十多年来不断的在迭代更新;再比如我们的原位提标技术,以及后面会提到的分布式污水处理技术,这些技术在中国的应用场景跟国外完全不一样,这些商机的出现,其实是这三个要素同时作用有关,而不仅仅是技术这个唯一要素。环保市场一定是在一个高压的公共管理压力下,来自技术和商业模式相互交融中产生的创新,在这样的突破中,底部两要素的合并力还会向上反弹。比如我们很多环境标准的出台,是因为技术运用已经发展到一个相对成熟的地步。又比如中央文件(2021年的污水资源化文件)对于地方创新实践的一些技术路线的再确认,如分布式污水处理,就是来自看到市场的实践对于解决问题的实际效果的提升,也不是一个单点技术因果的演算。所以我们分析战略时,想要在一个充满不确定性的外部环境下,想去寻找确定性,一定要见这三个因素反复推演,而市场的力量永远是决定性的力量。

  说回到市场,从2015年至今,也有三大政策驱动了整个水务行业的三次变革,当然第三次还没有完成。第一个,也是王凯军老师发言中提到的“水十条”。这是最明显的一个影响水务行业巨变的一个政策文件。其中最有效的手段,就是排名考核对地方政府的驱动。“水十条”提出的断面考核及河道治理的要求,到现在依然是各驱动要素中影响最大的一个。第二个是2019年到2021年的提质增效,现在依然在推进这个文件,包括进水浓度的问题,厂网协同的问题。第三个,就是再生水作为一个重大的突破方向,在地方政府财政收入紧张情况下,企业是否能从to G转向to B,实现两轮驱动。从2021年十部委发布“污水资源化”文件以来,包括后续发布的文件,我们都非常重视污水资源化的情况。

  三大政策,影响水务行业“十四五”发展方向

  再回来从公关、技术、商业这三个角度来看,这三个文件落到市场的反应所偏重及产生的效果并不相同。目前来看,在公共管理压力下,依然是“水十条”,尤其黑臭水体督察对地方政府产生的驱动力最强。在商业模式上,当时有一个相对匹配的PPP,产生大概3万亿资金的投入,但是技术创新依然没有完成。而“提质增效”文件,对地方政府驱动需要联合环保督察对进水浓度的要求,但压力小于“水十条”对黑臭水体断面督查,这个领域由于技术性价比差距太大,所以技术创新需求最大。第三个文件“污水资源化”指导意见,在公管压力下,目前考核标准还没有纳入督察的范畴,我们应重点关注取用地下水的管控力度。此外在商业模式上这个方向上有相对更健康to B模式,就如北控在太原做的尝试,如果打通它的话,应该能形成最完善的商业模式,因为它并不依赖于政府付费。因此,从这三个维度来看这三个文件,会显示出不同的特征。

  再回来看“十四五”,“十四五”来自于第一个压力,也就是环保断面督察考核压力依然不会减弱。王凯军老师上午也介绍了,汛期考核也被环保部2022年2月拿出来,它一定会倒逼政府采购相应的技术创新。这张图是“十四五”各省断面考核的数量,画绿圈部分是新增断面翻倍的省份,当然这些省份环保治理需求肯定会增加。

  这张图来自于对“提质增效”文件的分析。我非常认可邢总所说的,我们的环保技术有一个很典型的后验证模式。实际上可以看到从2015年“水十条”发布以来,各地政府急促的上马大批项目后,导致有大量的试错的情况。这种试错的情况一部分转化无效的投资,也有一部分转化为创新。无效的部分如二维图中第三象限(左下角),化学药剂的投加、以及大截排,2014-2016年很多技术方案都是这么做的,包括用大型的调水工程去冲水,实际上经过这几年来看,逐渐都被淘汰。但试错中最终结果不一定都是错的,也有一部分创新技术方向逐步生存下来。而这方面的考虑来自两点,一是资金投入,另一个是时间。如果严格按照教科书讲的最极致分流、海绵城市建设,管网全部完善,投资30万亿,面对理论上如此巨额的投资,又与我们治理的时间有关。如果将30万亿的投资放到200年去完成可能也不是问题,但是我们算一算,3万亿的投资花了大概5、6年,这几年每年5000亿的投资,已经给地方政府产生极大的资金压力。而未来,地方政府每年能拿出的纯公益的投资可能不会超过2000亿。在这样的情况下,要满足30万亿的投入肯定杯水车薪的。所以,时间有限性必然带来资金压力,在资金压力情况下,地方政府必然考虑是时序问题,先解决什么后解决什么,或者同步解决哪一部分为偏重,这样的情况也是技术选择中的一个考虑因素。当然,在目前以to G为主中国环保市场中,成本依然是决定技术选择路线成熟性的重要标志。如果将所有因素都考虑进来,那么治理时序一定会影响和最终确定一定的技术选择,并形成一部分技术路线。

  所以我们画了一个二维图(如下图)。Y轴的上半部分可以理解为技术路线更加符合系统性的要求,而下半部分可以理解为不够符合系统性的要求,只是一个短期的行为,而且很难持续。左侧是在资金限制的情况下,技术选择所偏重的某些方向,实际来看,在中国的大部分城市,技术选择上都会在左侧上进行考虑;右侧是相对而言不计(或者说预先考虑不充分)资金代价的技术方案。所以我们在这四象限中可以看到,在市场上曾经出现或以后将会持续存在的各类的技术路线。如第三象限(左下)中,是2014-2016年中出现的短期的技术选择,明显的这些技术或技术方向是要被淘汰的。而第四象限(右下),是一些地方政府也尝试过的方向,实践证明效果是很差的,一些地方在主城区进行“暴力的”雨污分流,最后无法持续,资金上、最后的效果上包括见效的时序上。另外,有限提标合理,无限的提标当然也是不合理的。第一象限(右上)是一个理论上存在的,我们在部分城市也在推进的,比如珠海正在尝试的全面的雨污分流,以及各种其他方面的投入。当然,这样的投入是很大的。所以,就我们观察的,第二象限(左上)的情况是各地实践中逐渐被顶层确认。我们在最近的几个文件包括中环保水务彭总也提到三峡和中节能在长江大保护的技术路线中,也建议采用更多的采用合理的分散式的污水处理。这些分布式的污水处理,有些叫做CSO溢流控制的工程和装备,实际上也是在地方试错或者创新过程中证明了它是可以接受的一种技术形态。

  所以,在中国的技术选择和确认是经过多重因素综合考量后,经过多次摸索中得到的结果,既要考虑时序的问题、经费的问题也有考虑系统化的要求。未来城市排水形态可能逐渐会从集中向分散趋近的过程(下图,从左向右),达到最右侧要花很多的时间,关键是来自管网的成本。当前已经开始逐步普及的分布式污水处理正在重塑区域水资源化的状态,之前也叫它分散,实际上改称为分布式我认为是因为它们已经摆脱了应急的范畴。越来越多的城市应用分布式污水处理装置(几千到几万吨),甚至地下污水处理站,包括CSO溢流控制的作用,它们实际上已经不再是原来的应急工程,而是在城市水处理系统中间长期存在。

  所以在这种集中分散并存的状态下,未来我们河道治理必然走向区域水资源配置作用,而这样作用情况下就会出现“小水”到“大水”的协调,而这种协调中污水再生处理后逐渐向原水水源靠近。

  三种模式:再生水应用在南北方的差异和探索

  这就是当前影响行业发展的第三个政策“污水资源化”指导意见,在这个文件下,又有各部门的配套的文件陆续出台。实际上,有很多点在逐步发挥作用,比如水利部放开再生水政府定价,如果具备使用条件(如靠近污水处理厂),但是不使用再生水的,将不批新增取水许可。这样的行政手段正在逐渐加强中。生态环境部也提出了在北方缺水地区建设再生水调蓄库塘,当然也包括工业的节水。

  在现在的污水资源化的路线中,实际上南方和北方面对两种不同路线。我们还是从三个角度:技术路线、公管压力、商业模式来对此进行分析。左上是文件中定义的南方路线,叫区域污水资源化。南方地区有他的优势,更多分散式的建设将会首先直接满足环保部门对断面考核和水质改善要求,但缺点是没有价费机制。在区域污水资源化系统下,收费是非常困难的。下侧指的是北方极度缺水地区,容易出现的商业模式即:管对管再生水利用,它具有较好的计价收费模式。刚所提到的,环保部去年年底在征集,尤其是跟黄河大保护相结合的区域再生水调配,其中涉及到了再生水库塘的定义。我们还在观察:再生水库塘有它的优势,但是其价费机制和取水许可还会面临各种问题。这样一个新的业态或是再生水配置的措施,能否较快落地,取决于市场的实践。

  黄河大保护,水资源紧缺成为重要的制约因素

  我们在回来分析黄河、长江这两个领域的情况,前几年我们谈了很多都是在说长江大保护,去年开始我们更多谈黄河,尤其是再生水。黄河在再生水利用上有更为明确的外部压力,但黄河也有自身的难处,首先是人均GDP排名,黄河流域大多数省份都在下降,北弱南强越来越严重;另外,北方地区人口也在减少,除了北京能聚集人口以外,还被限制,越来越多的人口流向南方。这是两大不利因素。

  另外,黄河流域水资源严重匮乏的问题,这张图可以直观看到,黄河流域用全国2%水资源供给了12%人口,以及17%的耕地面积,由这样大的宏观数据可以想见其水资源的紧缺程度。

  当一个地方实在没有办法,为了活下去就一定会抽取地下水,这是几十年来的普遍现象。所以在黄河流域地下水使用率达到27%,其中大部分是不能回补的。

  我们看到地下水使用上除了尽量满足农业灌溉以外,优先满足生活用水的需求。

  下图是黄河各省供水构成分析。可以看到,四川虽然也属于黄河流域省份,但更多还是属于长江流域,因此主要还是地表水供水为主。其他省份,尤其标注的橘色部分,基本地下水使用量占比都达到35%或者40%以上,这么高的地下水使用比例必然是不可持续的。

  因此,水利部发布了《黄河流域水资源超载地区暂停新增取水许可的通知》,这就是公管力行政权力的力量,因此,在这次污水资源化利用的文件的推进中,我们感觉到对地方能带来最大的压力的应该是水利部门,他的手段就是取水许可以及地下水关闭。

  而再生水未来的空间,不能简单的一概而论。在去年论坛中我们详细的分析过,不能简单的从一个再生水回用率指标是否达标来看判断是否还有再生水利用的空间。下图显示的黄河流域各省再生水利用率现状值及规划要求。可以看到,有些省份要求再生水利用率已经高于国家要求,比如内蒙古,同时我们可以看到内蒙古现状再生水利用率已经高于其规划的要求。但实际根据易标通系统监测到的数据,内蒙还在出现大量的市政污水厂提标满足工业园区用水的项目,这就是实际的市场需求。因此,这就是我们所说的做环保类行业研究的难点,不能不看数据,但也不能只看数据,尤其是再生水利用分析,只看再生水利用率不能分析出哪个省有巨大的需求。

  另外,再回到再生水利用的驱动因素,地下水是一种不可恢复或者恢复极其缓慢的水资源,必然受到很强的减用的压力。以山东为例,2016年以来,山东政府开始全面治理地下水超采的问题,管控在地下水使用。实际上地下水减少的情况只能说有所遏制,还远远没有缓解的状态,这是山东实际情况。

       三种水源:相互作用,影响再生水利用

  再详细分析山东供水情况,2016年是一个明显的时间节点,2016年以后地下水使用率逐年下降,每年能压低一部分。需要注意的是,压低部分强制关停部分,一般都要被其他水源所替换,中间一定蕴藏着再生水的使用机会。从这样的指标下可以看到,在水利部压减地下水使用的要求,至少在山东,应该还包括河南、山西等力度逐渐加强,里边必然存在机会。

  再详细的分析水资源来源的情况,水从哪里来?从下图右侧部分可以看出。地表水的来源中,体现南水北调明显贡献是2017年,但达到了一个目标值以后并不能持续增长,南水北调水对于山东地表水的补充基本每年在5——7亿立方米范围内浮动。这就是跨流域水的来源。由于降水或调水能力的变动,实际上地表水的使用量每年都会有一些波动。只有地下水使用量的下降是相对稳定的。另外,海水直接利用量没有纳入用水总量的统计。

  从山东省各市的供水来源占比来看,滨州、东营、德州跨流域调水占比最大。还有一些城市,比如泰安、日照、临沂就没有跨流域调水,只能用当地的地表水和地下水。这就是山东目前的现状。

  具体分析,从山东的流域图来看,虚线阴影部分是符合黄河流域调水可行的范围,而之前所提到的滨州、东营和德州恰恰在黄河流域入海口附近。调水情况下,在入海口附近,使用黄河水,一般来说水利口比较慷慨。几乎拿不到黄河水资源的是泰安、日照、临沂等城市,这是水利配水管理中的规律使然。

  而在调水资源丰富的城市,是否就没有再生水的机会了呢?再看滨州、东营和德州,在之前提到的黄河流域水资源超载的文件中,这三个城市已经被通报为黄河干流超载,干流超载是指对地表水,或者是调水取用过度带来的生态威胁,三个城市将面临对黄河取水的限制,自然也是一个机会。

  今年我们在分析再生水商业模式或者需求的时候,面临也是三种水源互相之间的博弈,这个水源包括跨流域长距离的调水、包括海水淡化、包括再生水本身。这个博弈中,海水淡化和长距离调水对于再生水的商机一定是一个挤出效应么?也不完全是。这中间还有一个价格确认的过程,被优先考虑的长距离调水工程的水价越贵,带来海水淡化自身商业模式的可行,以及再生水商机的蓬勃出现。这两者的价格,其实带来的是再生水使用的商业环境的形成,高价调水,导致拿再生水跟工业企业去谈妥价格就方便很多,当然这是一个非常复杂的过程。

  还有一些小的细节,我们最近研究南水北调公司,按照政治定位,他们就是国家水网公司。可以说以后南有三峡,北有南北,而这两家公司,当然也都面临着各自发展中的困境需要克服。对三峡而言,有很多来自发电的利润,现金很多,但它在其他地方没有可以控制的资源,怎么找到可持续发展的路径?对南水北调公司正好相反,它缺乏现金流,但是控制了相当一部分我们北方的水资源,国家水网是交给南水北调公司来建设的,北方缺水地区的远距离调水是国家赋予它最核心的权力和资源,但在它的发展中也面临着自己的难题,中线部分是比较简单,可以说架在空中的管道,配水和水量的认定比较简易。而东线上由于借用自然水体,在水质保障和收取水资源费上存在着困难。这就是对市场实际情况的认知。

  在缺水情况下,在日照、青岛等沿海城市,必然有更好的商业模式或者利益驱动,去选用海水淡化,我们也分析海水淡化这几年的情况。浙江排第一,浙江不缺水,为什么排第一?详细分析这个数据背后,浙江海水淡化大部分是用在海岛上,天然条件里没有淡水资源,也难以调水,海岛用海水淡化是非常自洽的商业模式。

  青岛海水淡化在山东是最靠前的,在国内也是最领先。因此,我们再以青岛为例子详细剖析一下,我们看它发生什么。首先第一点可以看到,青岛的供水来源中,占比9.9%的其他供水水源(即非常规水源)中,海水淡化供水逐年稳定增长。这也就是依赖于青岛水务对于海水淡化的很好的利用,但是左侧污水回用量在波动中。

  我们可以看到青岛的特点,第一优先使用客水,保护自己本地水源的生态流量。所以青岛的原水中,本地水用了20%,调水用了80%,在这二者中,调水的价格是昂贵的,客水的原水价格达到了2.99元/吨,而本地水只有0.9元/吨。所以相比于自来水的价格,出现了成本倒挂的现象。在这种价格抬升下,海水淡化具有一定的商业性。另外,很重要的一点,海水淡化售水的过程中,由于青岛水务较好的将海水淡化水与市政供水紧密结合,大约是1:10的混合量,所以,解决了销售闭环的问题,虽然离不开政府的补贴,但海水淡化在青岛得到较好的推广。

  对比看一下深圳,这是深圳用水情况,深圳这样的南方城市用境外的饮水占了相当比重。地下水使用几乎没有,南方很少看到地下水使用,更多调水工程来实现水源补给。另外,污水回用量略有提高。

  虽然同为沿海城市,具体分析青岛和深圳这一南一北两个城市的情况。境外调水深圳占88%,因为它有很充分的地理优势和水资源优势;青岛的跨流域调水也高达40%,主要是引黄济青和南水北调,而地下水占比21%依然是一个较高的比例,因此地下水压减未来仍是一个主要趋势。在非常规水源替代青岛达到10%,深圳达到6%。再生水利用青岛达到50%,而深圳已经高达72%。而这72%很多都是应用与生态补水、景观水方面。

  而对于企业而言,再生水利用真正有用的不在景观水,而是要看对工业客户的开发。而深圳的所谓72%、青岛的50%的再生水利用率内涵的不同。从数据上可以看到,青岛有240km的再生水管网,其中必然包含了向工业园区或工业企业的供水的模式,即有收费的商业模式。而统计数据显示,深圳没有再生水管网,因此可以推断72%的再生水利用率大部分是用在了生态景观用水,这就是两个城市之间的区别。

  三种类型:三分山东看再生水

  在回到山东来看,山东情况可以分为三类来观察其城市再生水利用的情况。第一类是黄河流域下游的滨州、东营,他们将结合黄河水使用的控制,产生一部分再生水需求;第二类是橘黄色部分的青岛、日照、烟台等沿海城市,海水淡化的替代和再生水的使用有互相对立的关系,但两种水源的开发利用,还取决于他们在城市中的销售方式。第三类是蓝色部分,包括聊城、济宁、菏泽等城市,这些城市得不到更多黄河水的补给,南水北调对他们的支撑也比较弱,在这种情况下,再生水的利用会有较强的需求。

  另外,再从人均GDP和外调水对地下水的抵消(地下水%-外调水%)的角度来分析山东各城市的情况。在国家对地下水控制越来越严格的情况下,右侧城市受到刚性减压地下水的压力会更大。另外,结合之前分析的区位情况,其他水源的利用情况来看,枣庄、潍坊、泰安等城市再生水开发利用需求较高。总的来说,我们想以山东的为例,找到再生水利用的结论,但实际上,结论的背后有很多复杂的因素,不能简单的一概而论。

  


22年水业战略论坛薛涛:三生万物,再谈“再生水“
E20研究院执行院长、湖南大学兼职教授、华北水利水电大学客座教授薛涛近日做了题为《三生万物:再谈“再生水”》的主题发言。本文将演讲分为七部分,详细记录了薛涛半小时的发言内容精华,以供读者阅读。
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