1. 海洋温差发电
目前,海洋温差能发电技术和装备尚处于实验阶段,兆瓦级试验电站建设成本巨大,整体技术成熟度不及商业级利用规模,亟待发展突破。
中国工程院周守为院士科研团队在中国工程院院刊《中国工程科学》2021年第6期发表《温差能与低温海水资源综合利用研究》一文。文章总结了国内外海洋温差能发电 及综合利用的发展模式、技术装备所面临的挑战,提出了以液化天然气气化的低温海水替代深层海水进行温差能发电的新途径。建议以珠海液化天然气气化站为例,探索液化天然气冷能回收 – 温差能发电、低温冷海水综合利用示范基地的发展模式;通过初步概算示范基地的投资与收益,完成了相应模式的经济与技术可行性论证
2. 海洋温差发电利用了海洋中的什么
1、形成海洋温差能的源头是太阳能。
2、在各种海洋能之中,海洋温差能属于海洋热能,其能量的主要来源是蕴藏在海洋中的太阳辐射能。海洋温差能具有储量巨大以及随时间变化相对稳定的特点,因此,利用海洋温差能发电有望为一些地区提供大规模的、稳定的电力。
3. 海洋温差发电的缺点
太阳辐射到地球上的热量,陆地吸收,空气也吸收,但都比不上海洋吸收得多。这不仅是因为海洋占地球表面积的70%,而且还因为海水的热容量大:比土壤大2倍,比花岗岩大5倍,比空气大3000多倍。海水温差发电,就是想把海洋吸收的这些热量利用起来。海水温差发电的原理很简单,即先将海洋表面温度较高的海水引入真空锅炉,由于压力突然大幅度下降,如降到0.03大气压下,24℃的水也会沸腾,于是温海水产生的蒸汽就可带动汽轮发电机发电,然后再用深层冷一些的海水冷凝气;也可以用温度较高的表层海水给沸点较低的氨或氟利昂加热后发电。在20世纪70年代末,美国已制成温差发电的实验装置,发电能力为50千瓦,有人计算,如果把南北纬20°以内的海洋充分利用起来,海水温度只需降低1℃,就将发出600亿千瓦的电,可见温差发电的潜力是很大的。
4. 海洋温差发电原理图
形成海洋温差能的源头是太阳能。在各种海洋能之中,海洋温差能属于海洋热能,其能量的主要来源是蕴藏在海洋中的太阳辐射能。海洋温差能具有储量巨大以及随时间变化相对稳定的特点,因此,利用海洋温差能发电有望为一些地区提供大规模的、稳定的电力。
5. 海洋温差发电是利用
海水温差发电是一种可再生能源,主要是利用表层海水与深层海水的温度不同来进行发电。
☞工作原理
海洋温差发电是利用热交换的原理来发电。首先需要抽取温度较高的海洋表层水,将热交换器里面沸点很低的工作流体(working fluid,如氨、氟利昂等)蒸发气化,然后推动涡轮发电机而发出电力;再把它导入另外一个热交换器,利用深层海水的冷度,将它冷凝而回归液态,这样就完成了一个循环,周而复始的工作。
在热交换技术平台,目前有封闭式循环系统、开放式循环系统、混合式循环系统等,其中以封闭式循环系统技术较成熟。而在地点的设置上,则有岸基式、离岸式差别。
☞封闭式循环系统
随着海水深度的变化,表层海水受到阳光照射,吸收能量而温度较高;而在海平面200米以下,阳光几乎无法到达,因此温度较低。海水深度越深,其温度也就越低。海水温差发电时,需抽取表层温度较高的海水,使热交换机内的低沸点液体〈例如氨〉沸腾为蒸气,然后推动发电机发电,再将其导入另一热交换机,使用深层海水将其冷却,如此完成一个循环。
☞开放式循环系统
将表层海水引入真空状态的蒸发槽中,因低压下水的沸点极低而沸腾为水蒸气,再引至凝结槽,以深层海水使之凝结为水。此过程中会在蒸发槽与凝结槽之间因压力差因而形成蒸汽流,在其间加上涡轮机即可发电。另外,使用开放式循环系统发电会在凝结槽中形成淡水,可供使用。排出的淡水,这是它的有利之处。
☞混合式循环系统
开始时类似开放式循环,将温暖的海面水引进真空容器使其闪蒸成蒸气,蒸气再进入氨的蒸发器(vaporizer),使工作流体(氨)气化来转动涡轮机发电,如同封闭式循环一般,因此混合式循环兼具开放式循环与封闭式循环两者的特性。
☞岸基式温差发电厂
建置深海水管,将深层海水取至岸边发电厂,此过程容易使冷水管之温度上升,从而使发电效率更低,另外深海抽水管的建置难度较高。
☞离岸式温差发电厂
发电厂建置在海上作业平台上,将深层海水抽取至作业平台,温水与冷水的交换在海上作业平台上完成发电,再由电缆供电至岸边。离岸式海上作业平台类似钻油平台,因此水下作业需要锚固深海海底及锚定电缆。其优点是发电效率相对较高,可降低发电成本。
☞优点
不消耗任何燃料
无废料
不会制造空气污染、水污染、噪音污染
整个发电过程几乎不排放任何温室气体,例如二氧化碳
全年且一天中所有时间段皆可发电,十分稳定
副产品是淡水,可供使用
☞缺点
资金庞大
发电成本高
深海冷水管路施工风险高
影响周遭海域生物的生存权
6. 海洋温差发电的发展现状
1979年,美国在夏威夷岛建立世界第一座商业性海洋温差电站,装机容量53千瓦,输出功率10千瓦。1982年,美国在夏威夷群岛附近建成一台1000千瓦海洋温差发电机组,是目前世界上最大容量的机组。