我国成世界第三个独立掌握温差能发电技术国

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“惊涛拍岸卷起千堆雪”大海暴躁起来像一匹野马，肆无忌惮的向人类炫耀着自己的力量，正因如此，人类一直梦想着将大海的能量为我所用。现在这匹“野马”已经被人类“驯服”，它的波浪、海流和潮汐都化成了汩汩电流。然而这只是海洋力量的一部分，近日，由国家海洋局第一海洋研究所研究员刘伟民承担的“十一五”国家科技支撑计划15千瓦温差能发电装置研究及试验项目通过验收，标志着我国科学家对海洋能量的利用更进了一步。

———— 温差发电 ————

海水冷热之间蕴含电能

所谓海洋温差发电是利用海洋中受太阳能加热的温度较高的表层海水与较冷的深层海水之间的温差进行发电。刘伟民指出，在低纬度的海域，比如我国的南海和东海的一部分海域，海洋表层海水的温度可以高达25摄氏度以上，而海面以下500米的海水温度却只有4摄氏度—5摄氏度，二者存在20摄氏度以上的温差。

“海洋温差发电的原理是利用蒸汽推动汽轮机旋转发电。”刘伟民说，但是水的沸点相对较高，表层海水的温度不足以使水沸腾气化，因此科学家选择利用液氨进行海洋温差发电。与水相比，液氨的沸点较低，很容易沸腾气化。

海洋温差发电的过程其实并不复杂。据刘伟民介绍，海洋温差发电就是利用温水泵把表层温度较高的海水抽上送往蒸发器，液氨吸收了表层温海水的能量，沸腾并变为氨气，氨气经过汽轮机（氨透平）的叶片通道，膨胀做功，推动汽轮机旋转。随后，氨气进入冷凝器，深层的冷海水重新将其冷凝为液态氨，再由氨泵将其送入蒸发器，而经历热交换后温度较高的海水会再次被抽回海洋，如此，在闭合回路中反复进行蒸发、膨胀、冷凝。

———— 独具优势 ————

我国温差发电效率较高

虽然海洋温差发电在刘伟民口中显得异常简单，但是就在他和他的团队研制出15千瓦温差能发电装置之前，世界上只有美国和日本两个国家独立掌握海洋温差能发电技术，为了使我国成为第三个独立掌握该技术的国家，刘伟民和他的团队付出了4年的艰辛。

在验收会议上，中国可再生能源学会海洋能专委会秘书长、评审专家组组长王传崑对刘伟民的研究成果给予了高度评价，认为它是“中国海洋温差发电的里程碑”。专家们也对该项目的6点创新之处大加称赞，认为它一是建立了我国第一个实用温差能发电装置。作为千瓦级试验用温差发电装置，该项目填补了我国在此领域内的空白。二是根据实际情况的需要，研制出了海水温差下的海水淡化装置。三是研制了运行平稳、噪音低、效率高的新型氨透平。四是研制成功了多能互补温差能电站。五是从理论上建立了新的高效热力循环方式。六是开拓了国际合作，与美国洛克希德·马丁公司、日本佐贺大学成功建立了联系，并计划开展合作。

“可以说我国海洋温差发电是位于世界前列的。”刘伟民说，虽然我国在掌握海洋温差发电技术的时间上要落后于美国和日本，但是在技术上却毫不逊色，有些甚至超过了美日。

与美日两国相比，刘伟民团队设计的热力循环方式发电效率更高。例如美国朗肯循环的发电效率为 %，日本上原循环的发电效率是4.9%，我国研究的国海循环发电效率能达到5.1%。

不要小看我国和美国这2%的差距。刘伟民说，以美国1979年建成的50千瓦OTEC（海洋热能转换）电厂来说，其循环的发电效率为 %，并且有2/ 的能量要用于自身用电,因此最大净输出功率仅为1%。然而当循环的发电效率达到5%时，在系统自身用电量不变的情况下，即2%用于自身用电，最大净输出功率就可以提高到 %。这意味着，“在相同投资的情况下，他们要建两个甚至 个电站才和我们一个电站的发电量相同，因此可以大幅度节省投资。”

———— 一专多能 ————

海洋温差能发电前景广阔

海洋温差虽小，但是海洋水体巨大，因而蕴含的能量十分可观。海洋是世界上最大的太阳能采集器；每年吸收的太阳能相当于 7万亿千瓦时，约为人类目前用电量的4000倍。每平方千米大洋表面水层含有的能量相当于 800桶石油燃烧发出的热量。而且其能量来源于太阳能，取之不尽，用之不竭。“海水温差能储量巨大，有替代常规化石能源的基础。”刘伟民说，“80年代的海洋能资源调查显示，我国的海洋温差能可占到所有海洋总能量的90%以上。”

虽然海洋温差能是个宝库，但是若不能将其中的宝贝挖出来，我们也只有望洋兴叹。作为海洋温差发电装置的研究者，刘伟民认为，海洋温差能的循环机理和系统设备与常规发电设备相比，不存在很大差别，相对于其他海洋能来说，我国有一定的工业基础、技术相对成熟，完全可以开展大规模的海洋温差发电。

此外，我国南海一些有居民岛屿面临着缺淡水、缺电、缺菜的困难，也能被海洋温差能发电系统一一化解。刘伟民指出，由于海洋上下层温差较稳定，没有周期性波动，因此发电负荷稳定，“不仅可用于建设南海岛屿的独立发电，还可应用于海上石油平台和地热发电。”

除了能提供电能外，该系统还有很多附带的好处。刘伟民举例说，海洋温差能是一种绿色的可再生能源。利用发完电后的表层海水蒸发，再用海洋温差能系统运行排掉的七八摄氏度的冷海水冷凝，就可以制取淡水。而海洋温差能系统运行排掉的冷海水还可以用于海岛驻军和居民空调系统的冷源以及反季节蔬菜的种植、水产品养殖等。拿空调制冷来说，如果将15千瓦温差能系统自运行排掉的冷海水提供给南海岛屿建筑的空调制冷设备，空调使用建筑面积可达1万多平方米。按全年运行计算，一共可节省22万千瓦时电力。

———— 专家呼吁 ————

加大对温差能发电扶持力度

虽然海洋温差能发电研究取得了一系列成果，但仍面临一些困难和挑战。刘伟民表示，岸置式海洋温差能发电系统由于其主要设备都安置在海岸上，因此冷海水管要铺设到海洋深处，对于海洋施工来说具有一定难度。此外，由于海水温差较低，要提取足够的能量，就要保证较大的流量，因此需要的管道直径大。100兆瓦温差能发电系统需要的管道直径为10米，10兆瓦的发电系统需要的管道直径为4米，管道的建造存在困难。

“海洋温差能发电任重道远。”刘伟民表示，目前，潮汐能、波浪能、海流能和海洋温差能发电是海洋能开发利用的主要形式，其中温差能储量最大，所以海洋温差能被国际社会普遍认为是最具开发利用价值和潜力的海洋清洁能源。他说，目前有很多企业对海洋温差能发电很感兴趣，例如，华彬国际集团已经进入到了温差能项目实施的前期阶段，但是海洋温差能在具体实施中还有许多技术问题，因此，希望国家能在海洋温差能的研究利用方面加大扶持力度，推动该项技术的快速发展。

———— 相关链接 ————

波浪能

波浪能是指海洋表面波浪所具有的动能和势能。波浪能是海洋能源中能量最不稳定的一种能源。波浪能发电是通过波浪能装置将波浪能首先转换为机械能(液压能)，然后再转换成电能。

潮汐能

月球引力的变化会引起地球海洋的潮汐现象，潮汐导致海水平面周期性地升降。在涨潮的过程中，汹涌而来的海水具有很大的动能，而随着海水水位的升高，就把海水的巨大动能转化为势能；在落潮的过程中，海水奔腾而去，水位逐渐降低，势能又转化为动能。因海水涨落及潮水流动所产生的能量称为潮汐能。其利用原理与水力发电相似。

海流能

海流能是指海水流动的动能，主要指海底水道和海峡中的海水较为稳定的流动以及由于潮汐导致的有规律的海水流动所产生的能量。海流能的发电原理和风力发电相似，几乎任何一个风力发电装置都可以改造成为海流能发电装置。

（来源：互联）

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