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我国温差能开发利用技术研发亟待突破
发布时间:2011-07-15

    海洋温差能或称海洋热能的存在是一般人所不容易理解的。要理解海洋热能首先必须了解海洋中海水温度的分布规律。

  热带和亚热带的海洋,其海水温度从海面到海底形成了三层结构。靠近海面这一层为混合层,其特点是温度比较高,可达25摄氏度~30摄氏度,整层的温度比较一致。混合层下面是温跃层,其特点是随着深度的增加,海水温度迅速下降,在约200米的深度中温度下降达15摄氏度左右。温跃层以下是深海冷水层。在1000米左右的深度,海水终年保持着4摄氏度左右的温度。这样,在混合层和深海冷水层之间就存在着20摄氏度左右的温差。有温差就有动力。这个温差虽小,但是海洋水体巨大,因而其能量十分巨大,这就是我们所说的温差能 (海洋热能)。据估算,全球温差能储量约为100亿千瓦。

  但是,海洋热能的温度范围接近常温,把它作为 “热”能直接使用几乎是没有意义的。因此,必须首先把海洋热能转化成其他品位更高,更便于使用的能量形式,比如机械能或电能。这就是人们通常不单纯说 “温差能或海洋热能”,而使用 “海洋热能转换(OTEC)”的意义所在。

  目前,采用的将热能转化为机械能或电能的方法有许多种,但能够达到实用化水平的海洋热能转换方法只有蒸汽动力循环法一种。该法根据其所用的工作介质及冷凝水是否回收,可以分为开式循环、闭式循环和混合式循环。此外,雾滴提升循环由水轮机代替了蒸汽循环中的蒸汽轮机、用直接喷淋冷凝代

替了表面冷凝器,为温差能的利用开辟了新途径,此方法一经提出即得到了广泛的关注。

我国南海及台湾以东海域温差能资源丰富

  我国南海及台湾以东海域具有日照强烈、温差大且稳定、全年可开发利用、冷水层离岸较近、近岸海底地形陡峻等特点。然而,我国除南海之外的其他海区都不具备建立温差能发电站的条件,主要原因是东海、黄海陆架宽,表层和底层水温差太小。

  我国位于北回归线以南,水深大于800米的南海海域约为140万平方公里~150万平方公里,太阳辐射强烈,是典型的热带海洋,表层平均水温在25摄氏度以上,500米~800米以下的深层水温低于5摄氏度,表、深层水温差为20摄氏度~24摄氏度,蕴藏丰富的温差能资源。如果以热转换效率取7%、装置工作时间取50%、温差资源利用率取10%来计算,南海温差能的实际技术可利用量约为13亿千瓦~14亿千瓦。

开发利用尚未达实际海况示范试验水平

  在世界温差能研究领域,美国与日本的技术最为先进,曾先后研建了多个温差能电站,但都是示范性的,其中由美国太平洋高技术研究国际中心在夏威夷研建开式循环温差能利用系统,目前保持着世界温差能净输出功率40千瓦~50千瓦的最高记录。与国外相比,我国的温差能开发利用技术在示范规模和净输出功率方面,还存在着明显的差距。

  20世纪80年代中期,我国广州能源研究所曾在实验室进行过开放式温差能装置的模拟研究。1985年广州能源研究所开始对“雾滴提升循环”方法进行研究,1989年在实验室实现了将雾滴提升到21米的高度记录,同时还对开式循环过程进行了实验室研究。2004年~2005年,天津大学开展混合式温差能利用技术研究工作,并进行了实验室试验工作。 “十一五”期间,我国启动了15千瓦闭式温差能电站关键技术研究项目。

  总体来说,我国温差能开发利用技术仍处在关键技术研究阶段,还未达到实际海况示范试验的水平。

加强科研立项突破利用关键技术

  鉴于海洋温差能被国际社会认为是最具潜力的海洋清洁能源,而我国又蕴藏着丰富的温差能资源。因此在石油、天然气等化石能源资源日益紧张、节能减排工作不断加强的今天,我国有必要进一步提高对温差能技术的重视程度,推动此项技术的快速发展。近期,建议重点开展如下工作:

  第一,加强科研立项,突破温差能利用关键技术,尽快使此项技术 “走出”实验室,达到实际海况实验的水平。

  第二,我国海洋能研发的专业团队规模很小,其中温差能研究团队的规模则更小。因此,需要对温差能专业人材的培养与研发团队的建设给予更多的重视与支持,尽快扩大其规模。

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