海洋温差发电的研究现状与展望
第３ｌ卷第２期
２０１１年４月 东北电力大学学报
Ｊｏｕｒｎａｌ Ｏｆ Ｎｏｒｔｈｅａｓｔ Ｄｉａｎｉｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ Ｖｏ１．３１．Ｎｏ．２
Ａｐｒ．，２０１１
文章编号：１００５—２９９２（２０１１）０２—００７２—０６
海洋温差发电的研究现状与展望
封 光 ，钟 爽２
（１．华能沁北电厂运行部，河南济源４５４６６２；２．河南柴油机重工有限责任公司，河南洛阳４７１００３）
摘 要：海洋是一个巨大的能源库，世界各国都致力于海洋能的开发与利用，其中海洋能的热电转 换备受关注。在阐述海洋温差发电（ＯＴＥＣ）的优势及国内外发展现状的基础上，重点对动力循环方式、 工质特性对循环的影响进行分析。由于低品位能的热电转换效率较低，提高循环净效率迫在眉睫，因此 论述了提高海洋温差发电动力循环净效率的措施，并对海洋温差发电技术的发展前景进行了展望。 关键词：海洋温差发电；发展现状；工质特性；循环净效率 中图分类号：ＴＫ ０１ 文献标识码：Ａ
能源是人类生存及经济发展所不可缺少的，自从能源危机发生以来，举世瞩目于能源问题。地球表 面积的７０％是海洋，而海洋是巨大的能源库。太阳注入地球表面的能量换算为电功率约为１ ０１３ ｋＷ， 其中约２／３用于加热海面表层海水，其与深水的温差超过２０℃以上¨’２ Ｊ。理论上，热水温差在１６．６℃
即可用于发电，实际应用中一般都在２０℃以上，南北纬度在２０度以内的热带海洋都适合温差发电。据
计算，南纬２０度到北纬２Ｏ度之间的海洋洋面，要将其中一半用来发电，水水温仅平均下降１ ｏＣ，能获得 ６００亿ｋＷ的电能，相当于目前全世界所产生的全部电能。
１ 海洋温差能发展优势
海洋温差能储量最大，是国际社会公认的最具开发潜力的能源之一。根据美国Ｓｃｒｉｐｐｓ海洋研究所
艾萨克博士（Ｊ．Ｄ．Ｉｓａａｃｓ）的估计，世界上可供开发的海洋温差能为４，０００ ｘ１０ 万千瓦，且海洋温差能的 能源密度最高，是海流能的３５００倍，即使利用海流与波浪发电的效率高于温差２Ｏ倍，温差发电仍然占 极大的优势。海洋是世界上最大的太阳能采集器，它吸收的太阳能达到３７万亿千瓦，是目前人类电力 消耗总功率的大约４０００倍 Ｊ，仅可开发利用部分也已远远超出全球总能耗。全世界海洋温差能的理论 估计储量为１００亿千瓦 ’５】，所以海洋温差能转换被国际社会普遍认为是最具开发利用价值和潜力的
海洋能资源。海洋温差能是清洁的可持续能源，除发电外还可同时进行空调制冷、水产品及作物养殖、 海洋化工、海水淡化、海洋采矿等附属开发＿６ Ｊ，这将大大提高海洋能综合利用的经济效益。利用海洋温
差能不消耗燃料，不排放污染物，而且储藏丰富，取之不竭，同时还可得到许多副产品，如淡水等。因此，
海洋温差能的开发利用将对缓解当前能源短缺、淡水资源日渐匾乏、生态环境恶化的现状起着十分积极
的作用 。
２海洋温差发电发展历程
温差发电的构想早在１８８０年法国人达松发（１８５１～１９４０）就已提出 ，到了１９２９年他的学生克劳
收稿日期：２０１１—０２—０６ 作者简介：封光（１９８２一），男，河南省济源市华能沁北电厂运行部助理电力工程师，主要研究方向：新能源技术．
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德（Ｇ．Ｃｌａｕｄｅ）在古巴海岸建了一座２２千瓦的海水温差发电试验工厂 】。克劳德试验工厂的动力系统
用开放式循环（ｏｐｅｎ ｃｙｃｌｅ）（值得一提的是，该循环的一个主要优点是可以从中得到淡水）。克劳德的
海洋温差发电厂最终以失败告终，但却从实验上证明了海洋温差发电的可行性。为了避免出现克劳德 建造的海洋温差发电站遇到的问题，１９６５年美国安德逊父子提出一种以丙烷为工质的发电方法 Ｊ。
１９７９年美国最早开发了海洋温差发电（Ｏｃｅａｎ ｔｈｅｒｍａｌ ｅｎｅｒｇｙ ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ简称ＯＴＥＣ）系统，当时容量
只有５０ｋＷ。１９８１年计划开发４０ＭＷ的大型设备，并将其１ＭＷ中间机组投入试验。美国５０ｋＷ ＭＩＮＩ—
ＯＴＥＣ号海水温差发电船，由驳船改装，该发电机发出５０ｋＷ的电力，大部分用于水泵抽水，净出力为ｌ２
—１５ ｋＷ Ｄｏ］。这是海洋热能利用历史性的发展¨¨。由于ＯＴＥＣ系统温差较小，朗肯循环净效率仅３％
一５％［ 。 日本通产省工业技术院“阳光计划”中，由低温差发电委员会对发电功率ｌ０万千瓦级的海上浮体
式发电站作了计划，该发电站朗肯循环效率为３．４４％，净效率为２．０４％ 。秘鲁海水温差发电站是日
本“阳光计划”的一部分，它采用的工质不是氨，而是氟利昂ＨＣＦＣ２２。２０世纪８０年代以来，日本开发了 ５０ ｋＷ、７５ ｋＷ、１００ ｋＷ等容量不同的发电设备，１９９６年还验证了采用ＮＨ ／水的混合工质循环试验设
备，以及设置在海洋水面上的发电设备。该电站建在岸上，最大发电量为１２０ ｋＷ，获得３１．５ ｋＷ的净 出力 引。
印度政府将海洋温差能作为未来的重要能源之一进行开发，１９９７年印度国家海洋技术研究所与日
本佐贺大学签订协议，共同进行印度洋海洋温差能的开发，合作开发１ ＭＷ的发电设备，进行仿真机验 证和评价后开发２５—５０ Ｍｗ的大型商业化设备 Ｊ，并准备在印度国内投资建立商业化ＯＴＥＣ系统。
１９９９年，在印度东南部海上，世界第一套１ ＭＷ海洋温差发电实验装置运转成功。
１９８９年，台湾向太平洋国际技术研究中心（ＰＩＣＨＴＲ）提出在台湾实施ＯＴＥＣ商业化战略计划，准备 在台湾岛东部沿海建一座５ ＭＷ的小规模ＯＴＥＣ试验性发电厂。台湾红柴海水温差发电厂计划利用马
鞍山核电站排出的３６—３８℃的废热水与３００ Ｉｌｌ深处的冷海水（约ｌ２ｏｃ）的温差发电。铺设的冷水管内 径为３ Ｉｌｌ、长约３ ２００ ｍ，延伸到台湾海峡约３００ ｍ深的海沟。预计电厂发电量为１４．２５ ＭＷ，扣除泵等动
力消耗后可得净发电量约８．７４ Ｍｗ。
３海洋温差发电技术
３．１动力系统循环方式 根据所用工质及流程的不同，海洋温差发电的主要方式有三种，即闭式循环系统、开式循环系统及
混合式循环，目前接近实用的是闭式循环方式。
汽轮机
图１开式海洋温差发电系统图 汽轮机
图２闭式海洋温差发电系统图
（１）开式循环发电系统
开式循环系统如图１所示。该系统的特点是以温海水为工作介质，
工作时由真空泵将系统抽到一 ７４ 东北电力大学学报 第３１卷
定真空度，低压下被抽人的温海水在蒸发器内迅速沸腾蒸发，转变为蒸汽，蒸汽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来的冷海水所 冷却，重新凝结为水，并排人海中或作为淡水收集。
（２）闭式循环发电系统
闭式循环系统见图２，系统工作时，通过蒸发器内的换热器，把所抽人的表层温海水的热量传递给 低沸点的工质，工质从温海水吸收热量后开始沸腾并转变为工质气体，膨胀做功，推动汽轮机旋转，带动
发电机发电。工质气体通过汽轮机后进人冷凝器，被冷水泵抽上的深层冷海水冷却后重新变为液态，用 循环泵把液态工质重新压进蒸发器，以供循环使用。
温海
图３混合式海洋温差发电系统图 海水
图４洛伦兹循环的Ｔ—Ｓ图 Ｓ
（３）混合式循环发电系统
图３是混合式海洋温差发电系统图，该系统综合了开式和闭式循环系统的优点，它以闭式循环发 电，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小了蒸发器的体积，节省 材料，便于维护并可收集淡水¨引。
３．２循环工质特性
对于温度低的热源，以水作为工质效率较低 ，此时应该采用其他沸点相对较低的工质，如一些氟 利昂、氨等作为工质。对这些工质特性的研究对改善ＯＴＥＣ系统的综合性能有着重要的作用ｎ ６１Ｈ】。
氨（ＮＨ，）是一种传统工质，其优点是具有优良的热力 性能和高的传热系数，并且运行和管理经验非常成
熟，成本低廉，ＯＤＰ＝０、ＧＷＰ＝Ｏ、价格低廉、能效高、 传热性能好、易检漏、吸水性大、管径小。氨的刺激性
气味使人们极易感知其存在，具有警示作用，因此只
要正确使用，氨对人不会产生伤害。１００多年使用的 历史表明，ＮＨ 的安全性记录是好的，其在空气中可
燃浓度为１５％一２８％（体积），引燃温度为６５９℃，且 需要较高的能量，因此氨实际上并不易燃 引。
《蒙特利尔议定书》和《京都协定书》对这方面内 表１工质的ＯＤＰ和ＧＷＰ值
容进行了详细的规定。评价工质的环保性质主要有两个指标：分别是臭氧层衰减指数（ＯＤＰ）和温室效应 指数（ＧＷＰ）。一些工质的ＯＤＰ和ＧＷＰ值如表１ Ｌ１ 所示。从热力性能的角度，氨和Ｒ２２被证明是理想的
工质ｕ引。但从环保的角度，还需寻求新的可替代工质。
对于发展中国家（包括中国），《议定书》最新规定：ＣＦＣ物质２０１０年全部停止使用；ＨＣＦＣ物质 ２０１６年开始受限，２０４０年全部停止使用 引。低焓差的朗肯循环对工质特性有许多要求，完全满足这些
要求是不容易的，研制新工质也非轻而易举，目前都是从现有的工质中选择确定。 陈建新 等提出的Ｒ１２５／Ｒ６００Ａ（１：１）混合工质相对Ｒ２２具有以下特征：相当的压缩比；相当的 ＣＯＰ值；较低的排气温度；较大的单位质量制冷量；单位容积制冷量较低，但比Ｒ６０
０Ａ的单位容积制冷 第２期 封光等：海洋温差发电的研究现状与展望 ７５
量大很多。Ｒ１２５／Ｒ６００Ａ（１：１）的ＯＤＰ为０，无臭氧破坏作用，ＧＷＰ比Ｒ２２和Ｒ１２５都低；Ｒ１２５为不可 燃组元，Ｒ６００Ａ为可燃组元，Ｒ１２５／Ｒ６００Ａ（１：１）的燃烧极限为２．８％一１０％，其燃烧下限比Ｒ６００Ａ增加
５６％，大大抑制了Ｒ６００Ａ的可燃性。
吴君华 提出用液化石油气（ＬＰＧ）作为Ｒ２２替代制冷工质是可行的。ＬＰＧ在常温常压下是一种 无毒、无色的气体，主要成分是丙烷和丁烷，来源于油井气、石油加工的副产品。ＬＰＧ来源充足，价格比
合成制冷剂和纯的ＨＣ都要便宜很多；ＬＰＧ具有较小的ＧＷＰ值，且ＯＤＰ值为零；与大多数金属相容性 好，无腐蚀性；与制冷系统润滑油完全兼容。热力性能非常好，气化潜热大、动力粘滞系数小、导热系数 大 。 ３．３海洋温差发电关键技术的发展
迄今为止，海洋温差发电技术在热动力循环方式、高效紧凑型热交换器、工质选择以及海洋工程技
术等方面的研究均已取得长足的发展，很多技术已渐趋成熟。
１）热交换器是海洋温差发电系统的关键设备。钛的传热及防腐性能良好，但是价格过于昂贵。美 国阿贡国家实验室的研究人员发现，在腐蚀性暖海水环境下，改进后的钎焊铝换热器寿命可以达到３０ 年以上。板式热交换器体积小，传热效果好、造价低，适合在闭式循环中采用 ］。
２）最新的洛伦兹循环有机液体透平能在２Ｏ一２２℃温差下工作，适用于闭式循环装置中。洛伦兹循
环的Ｔ—ｓ图如图４所示。洛伦兹循环的特点是热效率高且接近实际循环，其透平采用两种以上氟利昂 混合物作为工质，并配以适合的换热器 】。
３）海洋温差发电有岸基型和海上型两类。岸基型把发电装置设在岸上，把抽水泵延伸到５００—
１０００ｍ或更深的深海处。海上型是把吸水泵从船上吊下去，发电机组安装在船上，电力通过海底电缆输 送 。１９７９年美国在夏威夷西部海岸建成了一座ｍｉｎｉ—ＯＴＣＥ发电装置，这是世界上首次从海洋温差
海洋能现状
1—我国海洋能开发的现状、问题和建议电监会资质管理中心魏青山在能源消费量持续攀升和传统能源日趋紧缺的外部环境影响下，探寻与发展新能源已经成为大势所趋。海洋能作为一种可再生的清洁能源，其有效开发利用可以为改善我国的能源结构，发展低碳经济和应对气候变化提供一条重要的途径，符合全面建设资源节约型和环境友好型社会的战略需求。正确看待我国海洋能发展的现状，正视发展中所面临的矛盾和问题，提出科学的政策建议，正是当下启动新一轮海洋能发展之所需。一、我国海洋能发展现状海洋能是蕴藏于海水中的各种可再生能源的总称，包括潮汐能、波浪能、温差能、海流能、盐差能、离岸风能等，它是清洁、环保的可再生能源。当前海洋能的主要利用形式就是发电，从能源储量、发电设施运行、发电的技术研发、国家对海洋能开发的重视与支持等方面看，我国的海洋能开发呈现以下几个特点。（一）我国海洋能储量丰富、开发潜力巨大我国是一个海洋大国，拥有300多万平方公里的海域、6500多个500平方米以上的岛屿、18000公里海岸线，海洋能资源丰富，开发前景可观。我国潮汐能可开发的资源量约为2200万千2—瓦，其中潮汐能资源最丰富的地区集中于福建和浙江沿海，潮差最大的地区（如浙江的钱塘江口、乐清湾，福建的三都澳、罗源湾等）平均差为4米～5米，最大潮差为7米～8.5米；我国海流能可开发的资源量约为1400万千瓦，其中以浙江沿岸最多，有37个水道，资源丰富，占全国总量的一半以上，其次是台湾、福建、辽宁等省份的沿岸，约占全国总量的42%；我国波浪能可开发的资源量约为1300万千瓦，可开发利用的区域较多，其中以台岛沿岸丰度最大，占30%以上，浙、闽、粤三省沿海共占40%以上，山东沿海也有较丰富的蕴量，占10%以上；我国温差能资源蕴藏量在各类海洋能中占居首位，可开发的资源量超过13亿千瓦，其中海域表、深层水温差在20℃～24℃，是我国近海及毗邻海域中温差能能量密度最高、资源最富的海域；我国离岸风能相当丰富，全国海上可开发利用的风能约7.5亿千瓦，是陆上风能资源的3倍，其中以福建、江苏和山东省海洋风能最丰富；我国拥有大量富油藻类种群，适合开展海洋生物质能开发利用研究。从总体上看，我国海流能、温差能资源丰富，能量密度位于世界前列；潮汐能资源较为丰富，位于世界中等水平；波浪能资源具有开发价值；离岸风能资源和海洋生物质能资源具有巨大的开发潜力。3—（二）我国海洋能发电已初具规模我国从20世纪50年代开始陆续进行海洋能研究开发，目前，潮汐能和近海风能发电已形成初步规模，波浪能研究已进入示范试验并取得一定的成果，海流能利用技术已有多个部门正在进行关键技术研究并取得一定的突破。经过不断努力，我国海洋电力产业正在稳步增长。“十五”期间，我国海洋电力产业增加值的年均增长速度为16%左右；2009年，沿海风力发电和潮汐能发电全年实现增加值12亿元，比上年增长25.2%。潮汐能方面，我国从20世纪50年代中期开始建设潮汐电站，至80年代初共建设潮汐电站76个。在80年代运行的潮汐电站有8座，目前我国还在运行的潮汐能电站只剩下了3座，分别是：总装机容量3900kW的浙江温岭的江厦站、总装机容量150kW的浙江玉环的海山站和总装机容量640kW的山东乳山的白沙口站。其中，江厦电站是目前中国最大的潮汐电站，已正常运行近20年，是世界第三大潮汐电站。目前，我国潮汐发电量仅次于法国、加拿大，居世界第三位。近海风能方面，随着陆上风机总数趋于饱和，海上风力发电成为未来发展的重点。2007年启动的“国家科技支撑计划”将能源作为重点领域，提出要在“十一五”期间组织实施“大功率风电机组研制与示范”项目，组建近海试验风电场，形成海上风4—电技术。2007年11月，地处渤海辽东湾的我国首座离岸型海上风力发电站正式投入运营，标志着我国发展海上风电有了实质性突破。与此同时，沿海地区一批海上风电项目带动了风电产业快速发展，天津、连云港等风电产业基地初步形成。目前，我国已经拥有沿海风力发电场19个，并网发电的主要有南澳风力发电场、大连横山风电场、山东长岛风电场等。其中长岛风电机组每年可发电1500万kWh左右，相当于一个火电厂消耗3万吨煤的生产水平；广东汕头市的南澳岛充分利用海洋风能，1991年至今累计装机129台、总装机容量56640kWh，是亚洲最大的海岛风电场；2010年2月，我国首座、也是亚洲首座大型海上风电场——上海东海大桥10万kWh海上风电场全部34台风机安装取得圆满成功，总装机容量10.2万kWh，设计年发电利用小时数2624小时，年上网电量2.67亿千瓦时。海流能方面。2002年，哈尔滨工程大学自行设计建造了我国第一座70kW的潮流实验电站；2005年国家“863”科技计划的40kW海流能发电实验电站在浙江省舟山市岱山县建成并发电成功；2005年，在863计划海洋监测技术主题的支持下，东北师范大学研制成功放置于海底的低流速潮流发电机；2006年4月下旬，由浙江大学研制的5kW、叶轮半径为1m的“水下风车”在浙江省舟山地区岱山县发电成功，洋流流速在2m/s以上就能5—发电。波浪能方面。经过20多年的开发研究，波力发电获得了较快的发展，相关成果有：额定功率为20kW的岸基式广州珠江口大万山岛电站；额定功率为8kW采用摆式波浪发电装置的小麦岛电站；额定功率为100kW广东汕尾岸式波力实验电站；青岛大管岛30kW摆式波力实验电站；“十五”期间投资的广东汕尾电站2005年1月成功地实现了把不稳定的波浪能转化为稳定电能。总体上看，80年代的老电站设施是我国潮汐能发电的主体，潮汐能发电的新建项目不多；小型波浪能和海流能发电装置尚处于示范阶段，装置运行的可靠性、稳定性、安全性不够；发电成本过大，电价较高；技术和成本约束造成我国海洋能资源开发利用率还很低，产业化和商业化程度不高。（三）我国海洋能开发具备了一定的技术积累我国潮汐发电技术相对成熟，其中江厦潮汐试验电站总装机容量位居世界第三，并已实现并网发电和商业化运行。波浪技术处于示范试验阶段，并已取得了一系列发明专利和科研成果。如40瓦漂浮式后弯管波浪能发电装置已向国外出口，处于国际领先水平；10瓦航标灯用波浪能发电装置已趋商品化；小型岸式波力发电技术已进入世界先进行列。2006年初，中科院广州能源所研制的波浪能独立发电系统第一次实海况试验就获得了成6—功，这标志着海洋能中的波浪能稳定发电这一世界性难题获得了突破性进展。目前，由广州海电技术有限公司研制的我国第一座漂浮式波浪能发电站已投入建设，这意味着作为主要可再生能源之一的海洋能利用研究取得了很大进展，海洋能应用技术日趋成熟。经过30年的研究，中国海流能利用技术取得了较大进步，积累了丰富经验。2006年底，意大利与中国有关方面在罗马签署一份推动海流发电机在中国的生产和应用的合作协议，为中国沿海地区可再生能源的研究和开发探索新路。我国水轮机性能的研究已达到国际先进水平；10kW级潮流发电装置处于示范阶段，已进入世界先进行列，为我国海流能开发利用规模化、商业化打下坚实的基础。其他形式的海洋能如海水温差能、盐差能等的研究与开发尚处在实验室原理试验阶段。在温差能方面，我国80年代初开始在广州、青岛和天津等开展温差发电研究，1986年广州研制完成开式温差能转换试验模拟装置，实现电能转换，1989年又完成了雾滴提升循环试验研究。目前，天津大学正在开展利用海水温差能作为推动水下自持式观测平台的动力。在盐差能方面，广州能源所1989年对开式循环过程进行了实验室研究，建造了两座容量分别为10W和60W的实验台。7—可以看出，我国的海洋能开发在技术方面的特点是：研发起步虽不是太早，但已拥有部分成熟技术，个别技术在国际上还具有一定影响。但存在的问题是技术不全面，对温差能、盐差能涉及很少；能量转换和能量稳定方面的关键技术亟待突破；已有技术的实用转换率不高，商业开发还需假以时日。（四）我国海洋能开发逐渐受到重视2005年《可再生能源法》颁布以来，在国家一系列法规、政策激励下，我国的海洋能研发渐趋活跃，关于海洋能的学术研讨渐多，部分常规能源集团纷纷表示对海洋能的关注，民营海洋能技术研发公司开始设立。2009年以来，国家的资金支持渐序启动，研究和开发的重点初步明确。2009年，国家投资约5000万元支持“海洋能开发利用关键技术研究与示范项目”等项目，2010年6月国家海洋局会同财政部制订了《海洋可再生能源专项资金管理暂行办法》，拨付2亿元专项资金以加大对海洋能研发利用的投入。国家海洋局在调研的基础上，制订了《2010年海洋可再生能源专项资金项目申报指南》，明确了以下资金投向的重点：海洋能独立电力系统示范工程、海洋能并网电力系统示范工程、海洋能开发利用关键技术产业化规范、海洋能综合开发利用技术研究与实验、标准制定及支撑服务体系建设。8—相对于其他可再生能源和海洋能开发的需求来说，尽管财政资金的投入力度和规模可能远远不够，但毕竟向前迈出了可喜的一步。随着《可再生能源法修正案》贯彻实施，我国海洋能开发利用将逐渐步入良性循环的发展轨道。二、我国海洋能发展中的主要问题当前，海洋能技术不够先进和成熟、发电成本高、电能不稳定，这些似乎构成了我国海洋能开发利用的主要障碍。但认真分析海洋能的性质、特点，把其放在国家的认识和管理层面来考察，就会发现这些表层现象背后的深层原因是国家政策支持的缺失。（一）海洋能的自然特点决定了其开发利用需要国家强有力的政策支持首先，海洋能具有储量大、分布分散不均、能流密度低、利用效率不高、经济性差、不稳定、运用困难等特点。若要将海洋能顺利转化为可利用能源，需要高端的技术研发。这样的技术研发需要大量的人力物力投入，而技术具有很强的外溢效应，具有经济学上公共物品的性质，一旦技术普遍应用，就不能阻止其他单位和个人将从中受益。因此，海洋能技术研发很难吸引私人投资者，要发展海洋能就必须加大国家的研发扶持和投入。其次，海洋能发电设施建设周期较长、固定成本投入大、单位电量价格高，对企业和私人投资者的吸引力不大，政府必须给予扶持才能9—顺利实现海洋能的实际利用。再次，海洋能分布的跨区域性、海域管理与陆地管理分割性等现状引发的纵向、横向政府行政管理的交叉和摩擦，也需要统一的政府政策协调。最后，新能源开发作为国家战略的一部分，应由中央政府统一制定中长期发展规划，统一制定规范各方面权利、义务的法律法规，以此体现国家的意志，实现国家的整体和长远利益。（二）当前我国海洋能开发利用中的许多问题都是国家政策支持缺失的反映当前，我国海洋能开发利用面临许多矛盾和问题，归根到底都与国家政策支持缺失有关，这主要表现在政府重视不足、法规和管理制度不健全等方面。一是缺乏海洋能开发利用整体规划。“十五”前后，我国有关部门没有充分认识到海洋能研究与开发的市场前景，对海洋能的开发重视不够。加之海洋能前期研发投入大，项目投资回收周期长，许多项目还处于亏损状态，致使海洋能开发利用缓慢，整体效益并没有体现出来，国家“十一五”期间也没有制订相应的中长期发展规划。中长期发展规划缺失集中表现为政策支持缺失，使得海洋能发展动力不足、方向不明。反观国外，美、英、日等国都以不同方式制定了各自的海洋能发展规划，如欧盟的JOULE计划、美国10—奥巴马总统提出的包括大力提高美国海洋能产业国际地位的海洋政策及其实施战略的备忘录、日本的“阳光计划”、英国的《海洋能源行动计划》，等等，都极大促进了这些国家的海洋能研发和利用。二是缺乏全面、详细、具有可操作性的法规和政策。目前，我国还没有国家层面的海洋能开发利用方面的专门法规、政策，而且已有的可再生能源相关法规和政策缺乏细则支持，可操作性不强。我国现有海洋能相关法律、法规都只是一些极其简略的尝试性规定，没有关于海洋能的特别规定，缺乏针对海洋能的国家战略，使我国的海洋能开发利用力度与先进国家相比明显不足。相比而言，国外在这方面的法律要详尽得多。如美国《能源政策法案》中明确了内政部对海洋可再生能源建设工程的批租权，规定了联邦能源监管委员会为选址阶段的领导机构，确定了海洋能开发相关刺激措施，以及海洋能强制购买条款等。《联邦电力法案》规定了联邦能源监管委员会12海里的领海外部界线以内可航行水域的私人水电设施建设的审批权。在我国现有的相关法律法规中，与可再生能源有关的法律法规对海洋能开发利用有一定支持，但我国现有的法律法规缺乏细则支持，可操作性不强。如1987年以来陆续通过的《大气污染防治法》、《电力法》、《节约能源法》《1996～2010年可再生能源
海洋温差发电
海洋温差发电报告
海洋是世界上最大的太阳能接收器,6000万平方公里的热带海洋平均每天吸收的太阳能,相当于2500亿桶石油所含的热量.吸收太阳热能的海洋表面温度较高, 大海里蕴藏着巨大的热能，而一定深度海水温度较低.海洋温差发电是利用海洋表面和海洋深处的温度差来发电的新技术。据估计只要把南北纬20度以内的热带海洋充分利用起来发电，水温降低1℃放出的热量就有600亿千瓦发电容量，全世界人口按60亿计算，每人也能分得10千瓦，前景是十分诱人的。自1979年8月在美国夏威夷建成世界上第一座温差发电装置以后，世界各国都对海洋温差发电给予足够的重视，这是一种巨大的能源 ,同时又是一种有利于环保清洁可再生的新能源，因此，如果能够充分利用这一技术，则能有效缓解能源问题。
一 海洋温差发电原理
海水随著深度愈深，温度愈低。根据调查，南太平洋的海水温度在水面是摄氏三十度，水面下一百公尺处是二十三度，二百公尺处急降为十四度，五百公尺处就低到七度而已。也就是利用这种温度差转为能量的。它的基本原理是利用太阳辐射的热量进入海面以下1米处，就有60％～68％被海水吸收掉了，而几米以下的热量已所剩无几了，即使海面上有波浪搅动，水温有所调节，但水深200米处，几乎没有热量传到。海洋温差发电就是将海洋表面的温水引进真空锅炉，这时因压力突然大幅度下降，温度不高的温水也立即变成蒸汽。例如，在压力为0.031兆帕时，24℃的水也会沸腾。利用这种温度不高的蒸汽可以推动汽轮发电机发电，然后用深层的冷海水冷凝乏气，继续使用。
从理论上说，冷、热水的温差在16.6℃即可发电，但实际应用中一般都在20℃以上。凡南北纬度在20度以内的热带海洋都适合温差发电。例如，我国西沙群岛海域，在5月份测得水深30米以内的水温为30℃，而1000米深处便只有5℃，完全适合温差发电。
二 海洋温差发电的发电系统
1．开式循环系统
开式循环系统如图所示。表层温海水在闪蒸蒸发器中由于闪蒸而产生蒸汽，蒸汽进人汽轮机做功后再流人凝汽器。来自深层的冷海水作为凝汽器的冷却介质。由于水蒸汽是在负压下工作，所以必须配置真空泵。这种系统简单，还可兼制淡水；但设备和管道体积庞大，真空泵及抽水水泵耗功较多，影响发电效率。
海洋能发展现状
海洋能发展现状
海洋能是指利用海洋中的能源，包括潮汐能、海浪能、海洋温差能、海洋能源等。由于海洋能源的丰富和可再生性，它被认为是未来能源发展的重要方向。
目前，全球海洋能发展正在快速推进。根据国际能源署的估计，全球每年有约1,800万吨油当量的海洋能资源可供利用，相当于现有能源消耗的两倍以上。各国纷纷加大海洋能的开发投入和力度，积极推动海洋能的利用。
在潮汐能方面，全球已经建成了一批大规模潮汐能发电站。其中，英国的朗兹等潮汐能发电站已经开始商业运营，有效地利用了潮汐差异来产生电力。此外，法国、加拿大等国家也积极开展潮汐能开发，不断探索新的技术和模式。
在海浪能方面，全球也开展了一系列的海浪能试点项目。瑞典的斯达尔纳岛海浪能发电站是目前世界上最大的海浪能发电站，已经成功运行多年。此外，阿根廷、南非等国家也积极推进海浪能的利用，探索出了一些适合当地条件的海浪能发电技术。
另外，海洋温差能也是一种重要的海洋能资源。目前，日本、韩国等国家已经建成了多个海洋温差能发电站，通过利用海水表层温暖和海水深层寒冷之间的温差产生电力。这种技术相对成熟，已经实现商业化运营。
尽管海洋能发展取得了一些成就，但仍面临一些挑战。首先，海洋能技术仍处于发展阶段，成本高、效率低，需要进一步研究和改进。其次，海洋能需要大规模设备和复杂的运维系统，对于资源丰富但交通不便的地区来说，投入和管理的成本较高。同时，海洋环境复杂，设备的耐久性和可靠性也是一个技术难题。
综上所述，海洋能的发展现状是积极向好的。各国正在加大对海洋能的投资和研发，不断推动海洋能技术的进步和商业化运营。随着技术的成熟和进一步的推广，海洋能有望成为未来可持续能源发展的重要组成部分。
海洋能源开发与利用技术
海洋能源开发与利用技术
篇章一：引言
海洋能源是一种常被忽视但潜力巨大的绿色能源。随着全球能源需求的不断增长，开发和利用海洋能源成为了应对能源短缺和环境污染的关键一步。本文将重点探讨海洋能源开发与利用技术的现状和未来发展方向。
篇章二：潮汐能发电技术
潮汐能是指利用潮汐的水动能进行发电的一种技术。当潮汐水流通过水轮机时，水轮机会转动并带动发电机发电。这一技术可以实现可再生能源的有效利用，并具有稳定可靠的特点。目前，潮汐能发电技术已在一些地区得到广泛应用，但仍面临着成本高、环境影响以及设备可靠性等挑战。未来的发展方向包括降低成本、提高能效和减少环境影响。
篇章三：波浪能发电技术
波浪能是指利用波浪的能量进行发电的一种技术。波浪能发电利用浮标、液压装置或其他装置将波浪能转化为机械能，再通过发电机将机械能转化为电能。波浪能发电技术具有资源丰富、可预测性好的特点，但目前仍面临着技术成熟度低、设备可靠性差、设备维护难度大等问题。未来的发展方向包括提高设备可靠性、减少设备维护成本、增加发电效率。
篇章四：海流能发电技术 海流能是指利用海洋中潜流、洋流等水流的能量进行发电的一种技术。利用海洋能发电可以实现全天候的发电，而不受天气、气候等因素的限制。海流能发电技术目前仍处于试验阶段，面临着技术难题和设备可靠性等挑战。未来的发展方向包括提高设备可靠性、降低成本、寻找适合的资源开发区域等。
篇章五：海洋温差能发电技术
海洋温差能是指利用海水表层与深层之间温度差异进行发电的一种技术。海洋温差能发电技术是一种相对较新的能源利用方式，具有较高的稳定性和潜力。该技术目前仍处于实验室研究阶段，面临着技术成熟度低、设备成本高等挑战。未来的发展方向包括提高技术成熟度、降低设备成本以及寻找适合的发电区域等。
篇章六：海洋能源综合利用
海洋能源的综合利用是指将不同的海洋能源开发技术进行整合，形成多能互补的能源开发体系。综合利用不同的海洋能源可以提高能源的利用效率和可靠性，减少环境影响。目前，海洋能源的综合利用技术还处于初级阶段，需要进一步研究和实践。未来的发展方向包括推动各种海洋能源技术的交叉融合、优化能源系统配置以及形成可持续的能源开发利用模式等。
新能源论文-海洋能发电
新能源论文-海洋能发电
海洋能是一种可再生的自然能源，主要包括潮汐能、波浪能、海流能、海水温差能和海水盐差能。这些能源的开发对于沿海地区和海域的经济发展以及节能减排工作都具有重要意义。当前应用在发电技术中的海洋能主要有海洋温差发电、海洋波浪发电和潮汐发电。
随着全球能源消费的增长，能源安全和环境问题越来越受到关注。传统能源的减少和开发难度增大使人类陷入前所未有的能源危机。大部分传统能源的利用过程伴随着相当程度的污染，严重破坏了人类的生存环境。因此，开发清洁而安全的新能源是解决目前能源与环境困境的有效办法之一。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。
海洋能是一种蕴藏在海洋中的重要的可再生清洁能源，更广义的海洋能还包括海洋上空的风能、海洋表面的太阳能以及海洋生物质能等。海洋能是由太阳能加热海水、太阳月球对海水的引力、地球自转力等因素的影响下产生的，因而是一种取之不尽、用之不竭的可再生能源。开发海洋能不会产生废水、废气，也不会占用大片良田，更没有辐射污染，因此，海洋能被称为21世纪的绿色能源。
海洋能在海洋总水体中的蕴藏量巨大，能量密度低而单位体积、单位面积、单位长度所拥有的能量较小。要想得到大能量，就需要从大量的海水中获取。因此，海洋能的开发需要大量的投资和技术支持。但是，海洋能是一种洁净的新能源，具有重要的经济和环境价值。海洋能的开发利用对于沿海地区和海域的经济发展和节能减排工作都具有重要意义。
海洋能是一种具有广阔前景的新能源。随着高技术的支持和投资的增加，海洋能的应用技术将会不断成熟。开发利用海洋能将会成为人类在下个世纪的重要任务之一。
温差发电技术的发展与展望
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温差发电技术的发展与展望
口文／黄银盛，朱冬生
一 节能与环保是２１世纪人类面临的严重问题。在不断研发传统能源节能技术的同时，开发新能源和充分利用低
品位能源，寻求一种新型、清洁、可靠的可持续能源系统 ，便成为世界各１￣１６ｔ追求目标。这使得温差发电技术越 来越弓１人注目，该技术是一种固态能量转换方式，利用塞贝克效应直接将热能转化为电能，具有无运动部件、无
噪声、体积小、重量轻、适应性强等特点，是绿色环保的发电方，可以合理利用太阳能、地热能、工业余热等低
，品位能源。作为一种新型能源利用技术，半导体温差发电技术有着广阔的应用前景。
一、温差发电技术基本原理
温差电效应是德国科学家塞贝克于１ ８２１年首先发现 的，人们称之为塞贝克（Ｓｅｅｂｅｃｋ）效应，即两种不同的
金属构成闭合回路，当两个接头存在温差时，回路中将产 生电流，这一效应为温差发电技术奠定了基础。
温差发电的原理如图１所示：在Ｐ型（Ｎ型）半导体
中，由于热激发作用较强，高温端的空穴（电子）浓度比
低温端大，因此在这种浓度梯度的驱动下，空穴（电子） 就会从高温端向低温端扩散，这种电荷的积累就会成电势
差。将Ｐ型和Ｎ型半导体的热端相连，则在冷端可得到一个
电压，这样一个ＰＮ结就可以利用高温热源与低温热源之间
的温差将热量直接转换成电能。将很多个这样的ＰＮ结串联
起来，就可得到足够高的电压，成为一个温差发电器。 狰墙睁墙
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图１温差发电原理示意图
二、温差发电技术国外研究进展
温差电技术的研究起始于２０世纪４０年代。最早把温
差发电实用化的是前苏联，他们利用煤油灯或木材燃烧作
为热源，在边远的地区给收音机供电。研究表明。温差发 捕
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电系统的温差越大、材料优值越高，发电的效率就越高。
自２０世纪６０年代以来，一些具有较好热电性能的材料，如
Ｂｉ２Ｔｅ３，ＰｂＴｅ，ＳｉＧｅ相继问世，温差发电技术的应用研究 开始引起人们的高度关注，并成功地在在航天器上实现了
温差发电的研究实验报告(3篇)
第1篇
一、实验背景
随着全球能源需求的不断增长和环境问题的日益突出，开发高效、清洁的能源技术显得尤为重要。温差发电作为一种新型发电方式，具有无噪音、无磨损、无介质泄漏、体积小、重量轻、移动方便、使用寿命长等优点，在军事、航天、医学、微电子等领域具有广泛的应用前景。本实验旨在研究温差发电的原理，通过搭建实验装置，验证温差发电的可行性，并对影响发电效率的因素进行分析。
二、实验目的
1. 理解温差发电的原理和基本流程。
2. 搭建温差发电实验装置，并验证其发电效果。
3. 分析影响温差发电效率的因素，并提出优化方案。
三、实验原理
温差发电是利用热电转换材料将热能直接转化为电能的一种技术。其基本原理是塞贝克效应，即当两种不同的导体或半导体材料构成闭合回路时，如果两端的温度不同，回路中会产生电动势，从而产生电流。
四、实验材料与设备
1. 实验材料：
- 热电偶模块（如Peltier模块）
- 温度控制器
- 热源（如电热丝）
- 冷源（如冰块）
- 电压表
- 电流表
- 连接导线
- 实验板 2. 实验设备：
- 实验台
- 加热器
- 冷却器
五、实验步骤
1. 搭建实验装置：将热电偶模块安装在实验板上，连接好温度控制器、电压表、电流表等设备。
2. 设置热源和冷源：将加热器连接到热电偶模块的热端，冷却器连接到冷端。
3. 开启加热器和冷却器：通过温度控制器调节热源和冷源的温度，使热电偶模块两端产生温差。
4. 测量电压和电流：记录电压表和电流表的读数，计算输出功率。
5. 改变热源和冷源的温度，重复实验步骤，观察输出功率的变化。
六、实验结果与分析
1. 实验结果：在一定的温差条件下，温差发电装置能够产生一定的电压和电流，从而产生输出功率。
2. 影响因素分析：
- 温差：温差越大，输出功率越高。
- 热电偶模块的效率：热电偶模块的效率越高，输出功率越高。
海洋能的开发利用及前景展望
海洋能的开发利用及前景展望
在我们生活的这个蓝色星球上，海洋占据了约 71%的面积。海洋不仅是生命的摇篮，也是一个蕴藏着巨大能量的宝库。海洋能，作为一种清洁、可再生的能源，正逐渐引起人们的关注，并有望在未来的能源领域中发挥重要作用。
海洋能主要包括潮汐能、波浪能、海流能、温差能和盐差能等多种形式。每种形式都有其独特的特点和开发利用方式。
潮汐能是海洋能中最早被人们认识和利用的一种。它是由于天体引力的作用，使得海水在垂直方向上产生周期性的涨落运动而形成的。潮汐能的开发通常通过建造潮汐电站来实现。在涨潮时，将海水储存在水库中；在落潮时，释放海水，利用水位差推动水轮机发电。世界上最早的潮汐电站建于法国，我国也在浙江等地建设了一些潮汐电站。潮汐能的优点是能量相对稳定、易于预测，但缺点是建设成本较高，且会对周边的生态环境产生一定的影响。
波浪能则是由风与海面相互作用产生的。波浪的起伏运动蕴含着巨大的能量。目前，波浪能的开发利用主要有三种方式：一是通过浮标式装置，将波浪的上下运动转化为电能；二是通过收缩水道式装置，利用波浪在狭窄水道中的压力变化来发电；三是通过筏式装置，利用波浪的冲击力推动机械装置发电。波浪能的优点是能量密度较高，但缺点是能量的不稳定性和装置的耐久性问题。 海流能是由于海水在大规模的流动过程中所产生的动能。海流的速度相对稳定，但其能量密度较低。开发海流能通常需要在海流较强的区域安装水下涡轮机，通过涡轮机的旋转带动发电机发电。
温差能是利用海洋表层和深层海水之间的温度差来获取能量。通常在热带海域，表层海水温度较高，而深层海水温度较低。通过特殊的热交换装置，可以将温差转化为机械能，进而发电。温差能的优点是储量巨大，但目前技术难度较大，成本较高。
盐差能则是基于海水和淡水之间的盐度差而产生的能量。当海水和淡水通过半透膜进行渗透时，会产生压力差，从而可以推动涡轮机发电。然而，盐差能的开发仍处于实验阶段，面临着许多技术难题。
海洋温差能发电技术研究现状及在我国的发展前景
第２４卷第４期 苏佳纯等：海洋温差能发电技术研究现状及在我国的发展前景 ８５
发电的具体设想，此后他的学生Ｃｌａｕｄｅ于１９２９年６
月在古巴马但萨斯海湾的陆地上建成了一座输出功 率为２２ ｋＷ的温差能开式循环发电装置。但是，由 于温差能利用在技术及经济性上还存在很多问题和
困难，开发工作一直受到冷遇，直至１９７３年石油危
机之后才复苏，并取得了实质性进展。２Ｏ世纪后 期，相关研究曾一度放缓，但在２００８年后全球新能
源经济政策的推动下，关键技术的研究已有较大的 突破，已示范运行的小规模温差发电装置也取得一 定效果，商业化装置已经被提上日程。
本文概述了海洋温差能发电的发展现状，对比 了国际上不同温差能发电装置的类型特点和技术指
标，分析了海洋温差能发电的核心技术以及装置成 本，得出的基本判断是温差能开发利用处于商业化
开发前期阶段：目前设计建造规模为１０ ＭＷ的温 差能发电装置的相关技术已经成熟，并且在现有条
件下与其他可再生能源相比已经具有了一定的经济 性，而发电规模在１００ Ｍｗ级别的装置在技术上还
存在着较多瓶颈问题。笔者还研究了我国温差能资 源分布情况，并编制了我国海域温差能资源分布示意
图，同时提出我国对海洋温差能的开发利用应予以足 够的重视，并对如何开发温差能资源提出了建议。
１ 海洋温差能发电技术发展状况调研
１．１海洋温差能发电技术的发展历程 海洋温差能发电技术的研究已有１００多年的历
史（表１）。美国和日本在海洋温差能的研究中起了 主导作用，试运行了一系列的示范工程。
１．２海洋温差能发电装置的热电转换 海洋温差能发电装置的热电转换主要依靠其循
环系统完成。循环系统主要有３种形式，早期研究 主要采用的是郎肯循环系统（包括开式循环系统、闭
式循环系统以及混合式循环系统），郎肯循环的效率 比较低，发电效率为３％左右；美国的Ｋａｌｉｎａ教授 发明了使用氨及水混合物作为工质的Ｋａｌｉｎａ循环，
海洋能技术的现状及前景分析
海洋能技术的现状及前景分析
随着世界能源需求的不断增长，传统能源资源已经开始紧缺，为了满足未来能源需求和环保的双重目标，人们开始挖掘更多的可再生能源，海洋能技术就是其中非常重要的一种。本文将分析海洋能技术的现状及前景。
一、海洋能技术的定义及分类
海洋能技术指的是利用海洋资源和海洋力量来生产能源的一种技术，包括潮汐能、浪能、温差能、盐度差能等。潮汐能是指海洋潮汐的差异产生的能量；浪能是指海洋波浪的能量；温差能是指海洋不同温度层之间温差的能量；盐度差能是指海洋不同盐度层之间盐度差的能量。
二、海洋能技术的现状及应用
目前，海洋能技术在世界范围内得到了广泛的应用。2017年，全球潮汐能的装机容量已经达到了1.5GW，其中法国是最大的潮汐能生产国。挪威、英国和加拿大等国家也在积极推进潮汐能、浪能、温差能等技术的开发和应用。
海洋能技术目前的应用领域主要集中在电力生产方面。海上风力发电作为一种成熟的技术已经应用广泛，海洋潮汐发电、海浪发电等技术正在快速发展。此外，海洋能技术也可以应用于海洋水深探测、海洋环境监测等领域。
三、海洋能技术的前景
随着全球对可再生能源的需求不断增长，海洋能技术有望成为未来的一种主流能源。目前海洋能技术还处于起步阶段，但是已经有许多国家和地区开始着手开发和应用这种新型能源技术。
未来，海洋能技术将面临许多挑战。首先要解决的是技术问题，包括如何提高海洋能技术的转化效率、如何提高海洋能技术的稳定性等。其次是海洋环境问题，如何保护和管理海洋生态环境，避免对海洋产生不可逆转的破坏。
总的来说，海洋能技术的前景是十分广阔的。未来随着技术的进步和社会的推广，海洋能技术将有望成为可再生能源领域的重要组成部分，为人类的能源安全和可持续发展作出贡献。