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行业供水情况:水资源总量小幅波动
2010-2019年,我国水资源总量整体呈现小幅波动变化的趋势,2011年,我国水资源总量为23256.7亿立方米,为近年最低值,2016年,我国水资源总量为32466.4亿立方米,为近年最高值;与此同时,人均水资源量也处于不稳定状态,2019年为2051.21立方米/人。
2019年,全国水资源总量29041.0亿立方米,比多年平均值偏多4.8%。其中,地表水资源量27993.3亿立方米,地下水资源量8191.5亿立方米,地下水与地表水资源不重复量为1047.7亿立方米。
——行业需求情况:用水总量基本稳定,生活用水逐年提升
我国用水总量在2013年达到峰值,近几年,全国用水总量保持基本稳定,平均年变化幅度保持在±1%左右。2019年我国用水总量为6021.2亿立方米,同比增长0.09%,全国用水总量比2018年略有增加,用水效率进一步提升,用水结构不断优化。
注:根据国家统计局统计口径,全国供水总量及用水总量为同一指标,即按照农业、工业、生活、生态用水划分进行用水总量统计。
从需求结构看,农业用水一直是用水需求最大的产业,占比超过60%。其次是工业用水,需求占比在20%以上,第三用水需求是生活用水,最后为生态用水。
2019年我国生活用水871.7亿m3,占用水总量的14.5%;工业用水1217.6亿m3(其中火核电直流冷却水479.3亿m2),占用水总量的20.2%;农业用水3682.3亿m3,占用水总量的61.2%;生态用水249.6亿m3,占用水总量的4.1%。从占比变化趋势看,生活用水和生态用水的需求占比逐渐增大,而工业用水的需求占比逐渐减少。
中国水务行业发展前景及趋势分析
——发展趋势:竞争由资本转向服务,行业信息化加速
从行业整体发展趋势来看,水务行业的信息化是行业发展的必然趋势,智慧水务将会迅速发展。此外,水务行业将从以资产为主逐步转向以服务为主,致力于为人民提供更优质的服务。从竞争格局趋势来看,竞争由大城市转向中小城市,在多变的市场环境中,小型企业生存环境将变得更加困难,行业内兼并重组现象将愈加明显。
——发展前景:行业迎来良好的发展机遇
从长远来看,水务行业将会迎来重要的发展机遇,如国务院通过《中共中央、国务院关于加快水利改革发展的决定》等政策会议多次强调加大包括水利工程在内的基础设施建设。同时,国家将加大交通、水利、能源等领域投资的力度,补齐农村基础设施和公共服务的短板。
政策扶持下,水务行业整体呈现良好的发展趋势。据此,前瞻预计到2026年,供水固定资产投资规模将达到近700亿元,污水处理固定资产投资规模有望突破1000亿元。
——更多数据来请参考前瞻产业研究院《中国水务行业市场前瞻与投资战略规划分析报告》。
1、城市供水管网漏损率有较大改善空间
经过加工处理的水在管网传输过程中往往会发生漏损,在中国这一指标平均为20%左右,在发达国家可以降低到8%以内。漏损意味着大量宝贵的水资源的浪费,尤其在中国整体水资源短缺的情况下,无异于巨大损失。因此,通过降低供水过程中的漏损率来提高水资源利用率的要求紧迫,城市供水管网在建设与升级改造方面仍有很大提升空间。
2、资本多元化和运营市场化是行业发展的迫切要求
《国务院关于鼓励和引导民间投资健康发展的若干意见》(国发.2010.13号)明确指出“鼓励民间资本积极参与市政公用企事业单位的改组改制,具备条件的市政公用事业项目可以采取市场化的经营方式,向民间资本转让产权或经营权”,“进一步深化市政公用事业体制改革。积极引入市场竞争机制,大力推行市政公用事业的投资主体、运营主体招标制度,建立健全市政公用事业特许经营制度”。因此,水务行业进一步发展的关键,就是资本来源的专业化和社会化。
近期全国各地水价上调,使得水价改革预期渐热。2002年到2009年间,中国的36个重点城市的居民生活用水的自来水价格年均增长率为4.69%、污水处理费年均增长率为11.9%。从国外一些城市供水运营较成功的经验看,居民家庭水费应与电费开支相当,居民用水的需求价格曲线在水费支出占个人收入4%左右达到均衡。而中国目前城区家庭水费、电费开支悬殊(电费几倍于水费),水消费仅占个人收入的1.2%。建设部在《城乡缺水问题研究》中指出,为促进公众节约用水,水费收入比达到2.5%-3%为宜。
因此,水价拥有较大的上涨空间。无论从中国水资源的稀缺状况还是从推进水务企业提升服务品质的合理利润要求,以及和国际水价水平进行比较来看,中国目前水价仍有较大上
水务行业作为市政公用行业,长期以来一直是实行政府定价制度。近年来水务行业市场化进程发展迅速,水价制定市场化也是业内专业人士的共同预期。清华大学中国水业政策研究中心认为,未来的水价定价政策体系将使水价定价基础从传统认识中以资产确定收益转变为按照服务确定收益。
5、城乡一体化建设需要统筹区域供水
传统的供水模式通常是一个城市设一个自来水公司。这种模式在解决城市居民的供水需求、保障城乡经济社会发展方面曾发挥过积极作用。但是在80年代以后,随着乡镇企业的兴起,水厂数量众多,分散经营,各水厂技术力量薄弱,资金有限,无法发挥规模效应。在对水资源的开发利用过程中,缺少统一规划,取水口与废水排放口犬牙交错。因此,镇、村水厂无论在解决水质和满足水量需求方面,都存在着其本身无法克服的困难。
加大城市供水管网的建设力度,发展城乡统筹的区域供水,扩大城镇供水的服务范围是保证水资源得到合理利用的有效方式之一,符合中国城乡一体化建设的需要。建设部近来大力推行以核心城市为中心的区域供水,充分发挥政府协调指导作用,同时运用市场配臵手段,打破行政区划束缚,统筹安排,推进空间资源整合和区域基础设施的集约利用。
6、水务行业的信息化是行业发展的必然趋势
中国的水务行业信息化发展已经取得了初步成效。住建部在《建设事业“十一五”规划纲要》中明确指出,要研究推广应用信息化关键技术,推进GIS、GPS和RS集成应用技术的研究开发,提高市政公用事业管理和服务的信息化水平。
北京市在20世纪80年代及以前,分别建立了分析管理系统或决策支持系统,尤其是水务局成立后,建立了北京水务的数据中心和指挥中心,信息链路逐步理顺,数据共享开始推进。上海市提出了数字水务的理念,依托上海信息产业优势,顺应现代信息技术的发展趋势,以水务发展需求为导向、应用为核心,建设了覆盖全市、城乡一体的防汛自动预报决策支持系统和防汛信息服务网、水文和供排水数据采集、监控系统、视频会议系统等系统。深圳市围绕实现水务现代化的发展目标,先后完成了多个水务信息化应用系统的建设。
因此,通过水务行业的信息化建设,加强水务行业信息资源整合和开发利用管理水平,建立健全统一、协调的信息化标准规范,开发推广信息化共性关键技术和产品,促进水务行业信息资源共享,已经成为水务行业的必然趋势。
1、随着人口的增加和经济的发展,水资源日益紧缺,水利水电工程的发展前景广阔。在可持续发展、数字化、智能化、高效节能将有极致的发展趋势。
2、在未来,水利水电工程将更加注重可持续发展,即既满足人类的水电需求,又保护生态环境,保障水资源的可持续利用。也将向着数字化、智能化、自动化方向发展,提高生产效率和管理水平。通过优化设计和运营,降低能源消耗和环境污染,高效节能优化。
3、水电站建筑物包括:坝、水闸等挡水建筑物;溢洪道、溢流坝、泄水孔等排泄多余水量的泄水建筑物;为发电取水的进水口;由进水口至水轮机的水电站引水建筑物;为平稳引水建筑物的流量和压力变化而设置的平水建筑物(调压室、前池)以及水电站厂房、尾水道、水电站升压开关站等。
4、数字化水电站作为目前实现水电站的智能感知、智能控制、智能运维和智能决策的重要途径。数字孪生技术将水电站厂房、生态鱼道、泄洪闸门等进行数字孪生,在云上打通虚拟和现实。集成业务系统中传感器采集的不同方面数据(例如生物信息、气象信息、水位水头信息、闸门启闭耗时、泄洪闸门开度等),然后通过接口的形式实现数据对接。虚拟模型可用于运行模拟和研究性能,可以将研究结果用于水电站运行效率的提升。
5、通过智能感知、智能控制等技术的应用,水电站可以实现对运行状态的实时监测和控制,及时发现和处理设备故障,提高水电站的安全性和稳定性。
6、水电项目会影响上游和下游的水生生态系统,应当建造人工繁殖放流(如增殖站)、过鱼设施(工程补偿措施,如鱼道等)、自然保护区或其它补救措施维护生态平衡。通过 Hightopo构建的可视化鱼道模块,清晰地展示出鱼道外观、结构、过鱼种类、洄游路线,让人了解鱼道的构造和运行原理。
7、鱼道由进口、槽身、出口和诱鱼补水系统组成,进口多布置在水流平稳且有一定水深的岸边或电站、溢流坝出口附近。槽身横断面为矩形,用隔板将水槽上、下游的水位差分成若干个小的梯级,板上设有过鱼孔。通过智慧水利水电的生态信息数据面板,查看鱼道水位、流速、过鱼量、水温等数据,实时关注鱼道生态。
8、水电站水库能发挥滞洪和蓄洪作用。在水库溢洪道设置闸门,通过改变闸门开启度来调节下泄流量的大小。由于有闸门控制,防洪限制水位可以高出溢洪道堰顶,并在泄洪过程中随时调节闸门开启度来控制下泄流量,达到滞洪目的。蓄在水库的一部分洪水可在枯水期有计划地用于兴利需要。可直观地查看大坝主体数个泄洪闸门实时的启闭状态,辅以气象信息、水位信息数据显示,帮助集控中心的人员在汛期及时作出决策。
9、水轮机三维仿真动画的制作需要准备许多素材,比如所有零件的零件图、三维图、动画背景等。通过专业建模与渲染引擎技术制作机组仿真场景,模型精度高。1:1还原机组设备主要部件的拆解与组装原理,可对工作人员进行产品组装、拆分、维修培训。平面图、塑料静态模型或者到水电站实地参观都无法使人直观、简单、全面、系统的了解水轮机内、外部结构组成以及工作原理。
10、优化了水电站的管理模式数字化水电站可以实现对水电站的远程监控和管理,提高了水电站的管理效率和水平,优化了水电站的管理模式。对设备的远程监测和管理,优化水电站的运行效率和性能,降低水电站的运行成本。
11、大型水电站都具有装机容量大的特点,影响着区域供电。一旦站内的水库、大坝(含副坝)、发电厂房、引水渠等发生故障,将造成大面积停电,严重影响社会的和谐稳定。水电站的智慧安防系统关联站内监控信号源,显示现场监控画面,对区域闯入、烟火、故障等进行监测,保障站内设施设备的良好运行。3D场景内图标可点击查看相应监控画面、人员名称、报警时间、报警详情。
12、2D界面标注了摄像头分布情况、视频统计、行为分析报警、站内人员分布、人员报警等信息。通过可视化系统,可将视频监控系统、出入口管理系统、智能一卡通系统、入侵报警系统、作业过程管理系统、周界水域侦测系统、应急指挥系统等进行融合管理。
13、通过互联网、云计算、大数据等技术对水电站的设备进行实时监测、故障诊断和维护管理,实现对水电站的远程监控和管理,提高了水电站的运维效率和水平。将 GIS创新融入中,为可视化赋予更强大的地理智慧。支持接入多源异构数据,标注各个水电站位置信息,即时还原高精度真实现场。通过传感器、监测设备等感知设备对水电站的各项数据进行实时监测和采集,以及对水文、水能等信息的实时监测,提高了水电站的感知能力。
14、采集江河流域范围内的 DOM(数字正射影像)和 DEM(数字高程模型)数据,以真实的城市河道现状信息和周边景物信息为依据,对河道、河底的三维空间数据进行三维几何建模;然后叠加精细建模的水电站模型,并进行渲染优化;最后采用显示列表、纹理优先级、细节层级模型(LOD)等渲染技术,实现三维河流实时逼真的虚拟场景显示,并提供丰富的人机交互手段。
15、水力发电与航运、养殖、灌溉、防洪和旅游组成水资源综合利用体系,让水力资源得到最大利用。未来,水电站的自动化、远动化等也将进一步完善推广;发展远距离、超高压、超导材料等输电技术,将有利于加速中国西部丰富的水力资源开发。