形成海洋温差能的源头

　　一、形成海洋温差能的源头是什么

　　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。

　　二、海洋温差能

　　海洋温差能的利用主要是温差发电。早在1881年，法国物理学家阿松瓦尔（J.D′Arsonval）就提出了海洋温差发电的设想。直到1929年才由法国工程师克劳德（G.Claude）建立起试验装置，证实了海洋温差发电的可能性。但是当时限于技术、材料和资金等诸多问题，未能真正建造海洋温差发电站。

　　又过去了半个多世纪，到1979年，世界出现第二次石油危机，美国能源部不惜重金在太平洋中心海洋温差条件最佳的夏威夷着手进行海洋热能转换，由夏威夷自然能源实验室负责，利用一艘268吨的海军驳船安装海洋温差发电试验台。

　　采用液氨为工质，以闭式朗肯循环方式，完成了中间介质法的海洋温差发电，设计功率50千瓦，实际发电53.6千瓦，减去水泵等自耗电35.1千瓦，净输出功率18.5千瓦，占总功率的34%。当时表面海水温度28℃，海深663米的冷水温度为7℃。为此，美国政府决定继续向万千瓦级海洋温差发电努力。

　　美国的试验结果，引起了日本、英国、法国、瑞典、荷兰等国的兴趣。1981年，日本东京电力事业公司在南太平洋的瑙鲁岛也建起了一座100千瓦的海洋温差发电装置。

　　接着1990年又在鹿儿岛建起了一座兆瓦级的同类电站。日本这两座海洋温差发电装置都是岸式电站，鹿儿岛取用370米深处的海水为15℃，因此，再利用柴油发电的余热将表面海水加温到40℃，使温差达到25℃。

　　三、海洋温差能分类

　　根据所用工质及流程的不同，一般可分为开式循环、闭式循环和混合式循环，接近实用化的是闭式循环方式。

　　该系统主要由、冷凝器、蒸发器、汽轮机、发电机组等。

　　真空泵将系统内抽到一定真空，起动温水泵把表层的温海水抽入蒸发器，由于系统内已保持有一定的真空度，所以温海水就在蒸发器内沸腾蒸发，变为蒸汽。蒸汽经管道由喷嘴喷出推动汽轮机运转，带动发电机发电。从汽轮机排出的'废汽进入冷凝器，被由冷水泵从深层海水中抽上的冷海水所冷却，重新凝结为水，并排入海中。在该系统中作为工质的海水，由泵吸入蒸发器蒸发到最后排回大海，并未循环利用，故该工作系统称为开式循环系统。

　　在开式循环系统中，其冷凝水基本上是去盐水，可以做为淡水供应需要，但因以海水作工作流体和介质，蒸发器与冷凝器之间的压力非常小，因此必须充分注意管道等的压力损耗，同时为了获得预期的输出功率，必须使用极大的透平（可以和风力涡轮机相比）。

　　1.闭式循环

　　闭式循环系统不以海水而采用一些低沸点的物质（如丙烷、异丁烷、氟利昂、氨等）作为工作流体，在闭合回路中反复进行蒸发、膨胀、冷凝。因为系统使用低沸点工作流体，蒸汽的压力得到提高。

　　系统工作时，温水泵把表层温海水抽上送往蒸发器，通过蒸发器内的盘管把一部分热量传递给低沸点的工作流体，例如：氨水从温海水吸收足够的热量后，开始沸腾并变为氨气（氨气压力约为9.5×10^4Pa）。氨气经过汽轮机的叶片通道，膨胀作功，推动汽轮机旋转。汽轮机排出的氨气进入冷凝器，被冷水泵抽上的深层冷海水冷却后重新变为液态氨，用氨泵把冷凝器中的液态氨重新压进蒸发器，以供循环使用。

　　闭式循系环统的工作流体要根据发电条件（涡轮机条件、热交换器条件）以及环境条件等来决定。已用氨、氟利昂、丙烷等工作流体，其中氨在经济性和热传导性等方面有突出优点，很有竞争力，但在管路安装方面还存在一些问题。

　　闭式循环系统的优点是：

　　(1)、可采用小型涡轮机，整套装置可以实现小型化；

　　(2)、海水不用脱气，免除了这一部分动力需求。其缺点是：因为蒸发器和凝汽器采用表面式换热器，导致这一部分体积巨大，金属消耗量大，维护困难。

　　2.混合循环

　　该系统基本与闭式循环相同，但用温海水闪蒸出来的低压蒸汽来加热低沸点工质。这样做的好处在于减少了蒸发器的体积，可节省材料，便于维护。

　　从海洋温差发电设备的设置形式来看，大致分成陆上设备型和海上设备型两类。陆上型是把发电机设置在海岸，而把取水泵延伸到500～1000米或更深的深海处。例如1981年11月，日本在太平洋赤道地区的瑙鲁共和国修建的世界上第一座功率为100千瓦的岸式热能转换站，即采用一条外径为0.75米、长1250米的聚乙烯管深入580米的海底设置取水口。这种设置形式很有发展前途。海上型是把吸水泵从船上吊挂下去，发电机组安装在船上，电力通过海底电缆输送。海上设备型又可分成三类，即浮体式（包括表面浮体式、半潜式、潜水式）、着底式和海上移动式。例如，1979年在美国夏威夷建成的“mini OTEC”发电装置，即安装在一艘268吨的海军驳船上，利用一根直径0.6米、长670米的聚乙烯冷水管垂直伸向海底吸取冷水。