可再生能源—海洋能

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1、第五章海洋能OceanEnergy海洋能源通常指海洋中所蕴藏的可再生的自然能源，主要为潮汐能、波浪能、海水热能和海水盐差能。这些资源分布在广阔的沿海区，而海水热能资源主要分布在热带海区。虽然这些不同形式的资源有各自的特点，但共同处是能量密度低，而且海洋条件对这些资源利用的工程设计是一个挑战。近20多年来，受化石燃料能源危机和环境变化压力的驱动，作为主要可再生能源之一的海洋能事业取得了很大发展，在相关高技术后援的支持下，海洋能应用技术日趋成熟，为人类在下个世纪充分利用海洋能展示了美好的前景中国能源一直处于紧缺状态，而且能源利用效率比发

2、达国家低很多。中国又是一个能源消耗大国。全国用电连年攀高。在用电高峰时期，全国缺电高达3000万千瓦。为摆脱电力短缺的困境，我国曾大力发展水力煤电事业，但这些项目只是解决了一时之急，它们将进一步消耗弥足珍贵的不可再生资源，并且不可避免地对生态环境造成破坏。然而，反观海洋能却有着总量大 、可再生、环保等优点。因此，开发海洋能对我国的经济发展和环境保护将有深远的影响。海洋热能资源的估算我国温差能资源蕴藏量大，在各类海洋能资源中占居首位，这些资源主要分布在南海和台湾以东海域，尤其是南海中部的西沙群岛海域和台湾以东海区，具有日照强烈，温差大

3、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。我国南海海域辽阔，水深大于8OO米的海域约140～150万平方公里，位于北回归线以南，太阳辐射强烈，是典型的热带海洋，表层水温均在25°C以上。5OO～8OO米以下的深层水温在5°C以下，表深层水温差在2O～24°C，蕴藏着丰富的温差能资源。据初步计算，南海温差能资源理论蕴藏量约为1．19～1．33X1O19千焦耳，技术上可开发利用的能量（热效率取7％）约为（8．33～9．31）X1017千焦耳，实际可供利用的资源潜力（工作时间取5O％，利用资源10

4、％）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，5OO～80O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为2.16X1O14千焦耳。.2海洋热能利用技术海洋热能是一种重要的可再生能源，对其进行开发利用是解决当前人类所面临的能源短缺和由于矿物燃料燃烧和大量使用空调所造成的环境效应的有效途径。目前，对海洋热能利用的方式主要是海洋温差发电,海水冷却和空调系统。1海水温差发电的利用技术从理论上讲，冷热水温差达到16．6C即可用来发电，但在实

5、际应用中一般为2OC。由于海洋表面吸收了太阳能，温度一般可达25～3O℃，而水下400～700m深层冷水温度则为5～10℃，两者温差为2O～24℃，可以用来发电。研究表明98个国家和地区可从海洋温差发电技术中受益。海洋温差发电装置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。（1）开式循环(open—cyclesystem)工作原理：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人蒸发器，温海水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，蒸汽通过汽轮机后，又被冷水泵

6、抽上来的深海冷水所冷却而凝结成淡化水。由于只有不到0.5的温海水变为蒸汽，因此必须泵送大量的温海水，以便产生出足够的蒸汽来推动巨大的低压汽轮机，这就使得开式循环系统的净发电能力受到了限制口。但开式循环所产生的副产品——脱盐海水具有很高的实用价值，特别是对于大洋中严重缺乏淡水的小岛。（2）闭式循环(closed—cyclesystem)工作原理：闭式循环系统以一些低沸点的物质(如丙烷、异丁烷、氟利昂、氨等)作为工作介质，目前认为氨水是最好的工作介质。系统工作时，表层温海水通过热交换器把热量传递给低沸点的工作介质(以氨水为例)，氨水从温

7、海水吸收足够的热量后开始沸腾，变为氨气氨气经过管道推动气轮发电机，深层冷海水在冷凝器中使氨气冷凝、液化，用氨泵把液态氨重新压进蒸发器，以供循环使用。闭式循环系统能使发电量达到工业规模，但其缺点是蒸发器和冷凝器采用表面式换热器，导致这一部分不仅体积庞大，而且耗资昂贵。此外，闭式循环系统不能产生淡水。（3）混合循环系统(hybrid—cyclesystem)工作原理：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。这样做的好处在于既能产生新鲜的淡水，又可减少蒸发器的体积，节省材料，便于维护。此外，日本还采用了热发

8、电方式。此法与上述几种方式迥然不同，它是一种不使用汽轮机与发电机的直接发电方式。其发电原理是，利用二种导体的接点之间存在温差情况下会产生电动势的塞贝克效应。这种热电发电方法应用于温水温差发电，将会有以下几个优点：①由于不存在活动的设备