浅谈海洋温差能发电资料

和台湾以东海区，具有日照强烈，温差大且稳定，全年可开发利用，冷水层离岸距离小，
近岸海底地形陡峻等优点，开发利用条件良好，可作为国家温差能资源的先期开发区。

据计算，南海温差能资源理论蕴藏量约为1.19～1.33×1019千焦耳，技术上可开发利用的 能量（热效率取7％）约为（8.33～9.31）×10取50％，利用资源10％）装机容量达 13.21～14.76亿千瓦。我国台湾岛以东海域表层水温全年在24～28°C，500～800米以下 的深层水温在5°C以下，全年水温差2O～24°C。据台湾电力专家估计，该区域温差能资 源蕴藏量约2.16×1014千焦耳。
岛开始研建50kW的试验电站，并于1982年9月开始发电试验并运行到1994年8月
为止。此外，佐贺大学还于1985年建造了一座75kW的实验室装置，并得到35kW 的净功率。
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世界范围主要的海洋温差能发电示范装置及其性能指标
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Байду номын сангаас
五、技术分布（国内）

1985年，中国科学院广州能源研究所开始对温差利用中的一种“雾滴提升循环” 方法进行研究。
海洋温差能发电
汇报人：
目
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录
海洋温差能及其优点 发电原理和发电过程
转换技术 发电装置
技术分布 认识与建议
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一、海洋温差能
海洋温差能(oceanthermalenergy)：又称海 洋热能。利用海洋中受太阳能加热的暖和的表层 水与较冷的深层水之间的温差进行发电而获得的 能量。
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• 与潮汐能、波浪能受到季节的影响而有间歇性不同，海水温差基本恒定，所 以海水温差能较稳定，24小时不间断，昼夜波动小。
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• 能量密度低，热力循环和装置的效率低。在所有的热力循环中，努力提高温 差是提高循环效率的最有效的途径，而海水温差始终在 20~25℃之间，温差 小，从而使得循环效率较低。
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五、技术分布（国外）

美国：1979年8月美国在夏威夷建成第一座闭式Mini-OTEC装置是温差能利
用的一个里程碑。这座50kw级的电站不仅系统地验证了温差能利用的技术可行性，
而且为大型化的发展取得了丰富的设计、建造和运行经验。

Mini-OTEC的成功，引起了美国能源部的重视，并1981年在夏威夷建造了另
氨水工质一起被深层海水冷却。冷却
的工质再次被泵打入预热器，然后进 入蒸发器进行下一次循环。
Kalina循环系统图
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四、发电装置
发电装置类型
岸式温差能 发电系统
优势
（1）维护和修理 简单； （2）不受台风影 响； （3）经济性较好。
缺点
（1）建厂位置条 件苛刻； （2）冷水管长度 较长； （3）运转水泵需 要较高能量。
将高压气体媒体送 到透平机，使透平 机转动并带动发电 机发电，同时高压 气体媒体变为低压 气体媒体。
将深水区的冷水抽 到冷凝器中，使由 透平机出来的低压 气体媒体冷凝成液 体媒体。
将液体媒体送到压 缩器加压后，再将 其送到蒸发器中去， 进行新的循环。
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三、转换技术
开式循环
系统
提升式循环 和Kalina循

创建南海海洋温差能实验基地，遵循多能互补、综合利用的发展思路，是开发利用我国海
洋温差能的重要途径。积极开展对外合作，掌握先进技术，培养自己的科研队伍。
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THE END
提升式循环系统图
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（5）Kalina循环系统
Kalina 循环采用的工质是氨水混合物。
氨水混合物通过蒸发器，一部分变为 蒸汽，蒸汽通过气液分离器之后再进 入汽轮机做工；从气液分离器中分离 出来的液态氨水，在回热器内放热， 预热将要进入蒸发器内的氨水工质， 然后进入冷凝器，和从汽轮机出来的
有不凝性气体对系统的
影响。
闭式循环系统图
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（三）混合式循环系统
混合式循环系统是在闭式循环的基础上结合开式循环改造而成的。混合式循环系统有两 种形式，一种是温海水先闪蒸，闪蒸出来的蒸汽在蒸发器内加热工质的同时被冷凝为淡水;
另一种是温海水通过蒸发器加热工质，然后再在闪蒸器内闪蒸，闪蒸出来的蒸汽用从冷凝器
一座被称为OTEC一1的1MW的以氨为工质的闭式实验装置。1993年太平洋高技
术研究国际中心 (PICHTR)在夏威夷建成210kw开式循环系统，净输出40～50kw，
并开始探索对于海水温差能的综合利用。PlCHTR还开发了利用冷海水进行空调、 制冷及海水养殖等附属产业，在太平洋热带岛屿显示出良好的市场前景。
举例
美国夏威夷 210kw开式循环 岸式 OTEC系统 美国MINI-OTEC 船式海上温差能 发电系统
船式
海上发电装置
半潜式
（1）水管长度减 短，海水在输运过 程中的热损失也相 应减少。
全潜式
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（1）需要用锚固 定；（2）需要具 备抗风浪的能力； 美国Lockheed （3）需要电缆将 Martin公司构想 电力输送出去； 的半潜式海上 （4）工程的难度 温差能发电系统 和造价较高。 美国Lockheed Martin公司构想 的全潜式海上 温差能发电系统 12
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五、技术分布（国外）

日本：在海水温差能研究开发方面投资力度很大，并在海洋热能发电系统和
换热器技术方面领先于美国。迄今日本共建造了3座海水温差试验电站，均为岸基
式。

1980年6月，日本在瑙鲁共和国开始建造一座100kW闭式循环温差电站，并
于1981年10月开始发电试验。1981年8月，九洲电力公司等又在鹿儿岛县的德之
通常采用低沸点工质 (如丙烷、异丁烷、氛里昂、氨等)作为工作物质， 吸收表层海水的热量而成为蒸汽，用来推动汽轮发电机组发电。做完功的低 沸点工质再送进冷凝器，由深层的冷海水冷凝，通过泵把液态工质重新打入 蒸发器，然后用表层海水使工质再次蒸发而继续发电。 闭式循环由于使用 了低沸点工质，使整个 装置、特别是透平机组 的尺寸大大缩小，因此 易于实现装置的小型化 以及规模的大型化。没
法国科学家的Arsened Arsonval于1881年首次提
出海洋温度差发电的构想。于是1930年Claude在 古巴的近海，首次利用海洋温度差能量发电成功。
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海洋温差能的特点
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• 海水温差能实际上是蕴藏的太阳能，其利用不消耗材料，不排放有害的污染 物，因此是可再生的洁净能源。
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• 海水温差能蕴藏量丰富。据预计，仅北纬20℃至南纬20℃之间的海域，海水 温差能大约可发电26亿千瓦。
出来的冷海水冷凝。 混合式循环系统既可发电，又可产生淡水，具有开式循环和闭式循环的优点。
混合式系统#1
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混合式系统#2
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（4）提升式循环系统
提升式循环采用多微孔(约0.1微米孔
径)组成的雾化器，用海洋温水作热源， 一小部分水在雾化器中被蒸发，大部分 水成雾状。于是，汽液两相流在底部和 顶部的压差下由提升管慢慢被提升到顶 部的冷凝器，再由深海的冷水进行喷淋 冷却，被冷却的水以其势能推动水轮机 旋转，带动发电机发电。

2008年，我国海洋局第一海洋研究所承担了“十一五”“国家科技支撑计划” 重点项目“15KW海洋温差能关键技术与设备的研制”，建成了利用电厂蒸汽余
热加热工质进行热循环的温差能发电装置用以进行模拟研究，设计功率为15KW，
目前还未开机发电。
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六、认识与建议

我国有着丰富的海洋资源，主要分布在南海和台湾海域，尤其是南海中部的西沙群岛海域
转换 技术
闭式循环 系统
环
混合式循 环系统
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（一）开式循环系统
开式循环不使用其他介质，
不需要海水与工质的热交换，因 此可以减少二次热交换而产生的
热损失；也不会因为工质的泄漏
而对环境造成破坏;结构相对简 单。如果开式循环采用间壁式冷 凝器，则可得到淡水。
开式循环系统图
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（二）闭式循环系统
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二、发电原理及过程
发电基本原理：利用海洋表层的温海水直接作为工质，或作为热源对循环工质
加热，工质汽化后驱动汽轮机发电;用深层低温海水，将做功后的工质气体冷却，
使之重新变为液体，并讲入下一转驱动循环。
将海洋表层的温水 抽到常温蒸发器， 在蒸器中加热氨水、 氟利昂等流动媒体， 使之蒸发成高压气 体媒体。

2004-2005年，天津大学对混合式海洋温差能利用系统进行了研究，并就小型 化试验用200w氨饱和蒸汽透平进行理论研究和计算。

2006年以来，我国海洋局第一海洋研究所在海洋温差能发电方面做了比较多的
工作，重点开展了闭式海洋温差能发电循环系统的研究，其设计的“国海循环” 方案的理论效率达到了5.1%。