能源技术概论期末论文
《海洋温差能利用原理与应用技术概述》
海洋温差能利用原理与应用技术概述海洋温差能（ocean thermal energy）：
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。

在南北纬30度这间的大部分海面，表层和深层海水之间的混养在20度左右；如果在南、北纬20度海面上，每隔15公里建造一个海洋温差发电装置，理论上最大发电能力估计为500亿KW。

赤道附近太阳直射多，其海域的表层温度可达25～28℃，波斯湾和红海由于被炎热的陆地包围，其海面水温可达35℃。

而在海洋深处500～1000m处海水温度却只有3～6℃。

发电原理：
海水温差发电技术，是以海洋受太阳能加热的表层海水（25℃～28℃）作高温热源，而以500米～l000米深处的海水（4℃～7℃）作低温热源，用热机组成的热力循环系统进行发电的技术。

从高温热源到低温热源，可能获得总温差15℃～20℃左右的有效能量。

最终可能获得具有工程意义的11℃温差的能量。

具体工作流程是：深层低温海水由冷水泵通过冷水管抽入冷水工作管道，表层温水由温水泵通过温水管抽入温水工作管道。

温水通过管道流经充满氨水的蒸发器将氨水加热为氨气，氨气通过工作管道被输送到涡轮机并带动涡轮机运转，涡轮机带动发电机发电。

氨气沿工作管道被输送到冷凝器。

深层冷海水流经冷凝器将氨气转换为氨水。

氨水由工作流体泵被继续输送到蒸发器，冷水与温水被排水管排回海洋。

如此反复循环，以达到利用海洋温差能的目的。

海洋温差发电模式
海洋温差能转换主要有开式循环和闭式循环两种方式
1.闭式循环系统：采用低沸点物质（如丙烷、氟利昂、氨等）作为工作介质，在闭合回路内反复进行蒸发、膨胀、冷凝。

由于使用低沸点工质，可以大大减小装置，特别是透平机组的尺寸。

但低沸点工质会对环境产生污染。

Closed-Cycle OTEC System：Warm seawater vaporizes a working fluid, such as ammonia, flowing through a heat exchanger (evaporator). The vapor expands at moderate pressures and turns a turbine coupled to a generator that produces electricity. The vapor is then condensed in other heat exchanger (condenser) using cold seawater pumped from the ocean's depths through a cold-water pipe. The condensed working fluid is pumped back to the evaporator to repeat the cycle.
温暖的海水蒸发工作流体如氨，流经热交换器（蒸发器）。

蒸汽膨胀在中等压力和转动涡轮输送到一台发电机，产生电力。

蒸汽，然后凝结在另一个从大海的深处抽冷海水通过冷水管换热器（冷凝器。

工作流体被泵循环回蒸发器。

2.开式循环系统：包括真空泵、温水泵、冷水泵、闪蒸器、冷凝器、透平—发电机等。

副产品是经冷凝器排出的淡水。

Open-Cycle OTEC system：The warm seawater is evaporated in a vacuum chamber to produce steam. The steam expands through a low-pressure turbine that is coupled to a generator to produce electricity. The steam exiting the turbine is condensed by cold seawater pumped from the ocean's depths through a cold-water pipe. If a surface condenser is used in the system, the condensed steam remains separated from the cold seawater and provides a supply of desalinated water.
暖海水蒸发，在真空室中产生蒸汽。

蒸汽膨胀通过低压涡轮被输送到一台发电机，产生电力。

由泵通过一个冷水管从海洋深处的冷海水退出涡轮的蒸汽冷凝。

如果系统中使用表面冷凝器，冷凝蒸汽被从低温的海水分开，提供淡化水的供应。

海洋温差能利用实例
1）美国50KW MINI—OTEC号海水温差发电船
该装置锚泊在夏威夷附近海面，采用闭式循环，工质是氨，冷水管长663m，冷水管外径约60cm，利用深层海水与表面海水约21~23℃的温差发电。

1979年8月开始连续3个500小时发电，发电机发出50kW的电力，大部分用于水泵抽水，额定功率为12~15kW。

从深海里抽出的水营养丰富，在实验船周围引来很多鱼类，这是海洋温差能利用的历史性的发展。

随后，美国在夏威夷的大岛建了一个自然能源实验室，为在该岛建40MW大型海水温差发电站做准备，在热交换器、电力传输、抽取冷水（深水管道）、防腐和防污方面取得重大进展。

计划采用开式循环发电系统，在发电过程副产淡水。

夏威夷大学积极参与这项计划，做了多年实验但至今未建电站，可能是工程浩大，成本太高的缘故（每kW投资约1万美元）。

2）瑙鲁海水温差发电站
瑙鲁海水温差发电站是日本“阳光计划”，1973年选定在太平洋赤道附近的瑙鲁共和国建25MW温差电站，1981年10月完成100kW实验电站。

该电站建在
岸上，将内径70cm、长940m的冷水管沿海床铺设到550m深海中。

最大发电量为120kW，获得31.5kW的额定功率。

3）中国台湾红柴海水温差发电厂
中国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300m深处的冷海水（约12℃）的温差发电。

铺设的冷水管内径为3m，长约3200m，延伸到台湾海峡约300m深的海沟。

预计电厂发电量为14.25MW，扣除泵水等动力消耗后可得净发电量约8.74MW。

该海水温差发电系统由台湾电力公司委托设计，初步设计已在1982年完成。

4）中国“雾滴提升循环”试验
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。

这种方法的原理是利用表层和深层海水之间的温差所产生的焓降（焓降——就是焓值的降低量。

焓是热力学上一个名词，简单的说蒸汽的焓就是蒸汽所具有做功能力（不包括位置势能）。

焓降就是蒸汽做功能力的降低）来提高海水的位能。

据计算，温度从20℃降到7℃时，海水所释放的热能可将海水提升到125米的高度，然后再利用水轮机发电。

该方法可以大大减小系统的尺寸，并提高温差能量密度。

1989年，广州能源所在实验室实现了将雾滴提升到21
米的高度记录。

同时，该所还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10瓦和60瓦的试验台。

2012/3/28。