温差能汇报课件

海洋温差能发电研究报告汇报人：海洋温差能发电研究报告汇报人：研究背景海洋是世界上最大的太阳能采集器，它吸收的太阳能达37万亿千瓦，是目前人类电力消耗总功率的大约4000倍，仅可开发利用部分也已远远超出全球总能耗，其中海洋温差能(OceanThermalEnergyConversion）作为仅次于波浪能的海洋能源，其发电波动小、能量密度高，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，我国海洋温差能也十分丰富（理论储量为14.4×1021～15.9×1021J，可开发总装机容量为17.47×108～18.33×108kW），主要集中在南海海域全世界海洋蕴藏的海水温差能量大约能够发电600亿kW。在传统化石能源日趋枯竭和环境污染的形势下，积极开发海洋温差能已成为未来能源战略的重要选择。研究背景海洋是世界上最大的太阳能采集器，它吸收的太阳能达3研究背景从中国海南省南面经东沙群岛南段至台湾省东岸以北的区域，海水表层温度常年在24℃左右，但由于上游、水深一般在200～500m，海水表深温差在10℃左右，不具备可开发温差能资源，而南面的海域水深陡然达到1000m以上，海水表层温度常年在16℃左右，海水表深温度差约为20℃，具有非常优越的可开发海洋温差能资源，可作为近期海洋温差能开发的主要目标区域。例如西沙群岛附近水深1500～2000m，海水表深温差为22℃左右；中沙群岛附近水深4000m，海水表深温差为22℃左右，位于我国南海最南端的南沙群岛附近，水深在2000～3000m，海水表层水温在30℃左右，表深温差为26℃。研究背景从中国海南省南面经东沙群岛南段至台湾省东岸以北的区域1研究现状2设计原理3发电装置目录PPT模板下载：/moban/4技术难点1研究现状2设计原理3发电装置目录PPT模板下载：www.研究现状海洋温差能也被称做海洋热能，是因深部海水与表面海水的温差而产生的能量。海洋温差发电是利用海洋表层海水(太阳辐射能大部分转化为热能，形成26~27℃的热水层)与深层海水(1-6℃)的温差而发电的方式。全世界海洋蕴藏的海水温差能量大约能够发电600亿kW。目前，美国和日本在海洋温差能发电上的研究起步较早，技术较为成熟，我国则与之存在较大的差距。可以说美国和日本在海洋温差能的研究中起了主导作用，并已经试运行了一系列的示范工程。下表为近年来国际在海洋温差能方面的工作进展。研究现状海洋温差能也被称做海洋热能，是因深部海水与表面海水的研究现状年份重要事件1881法国物理学家J.D’Arsonval最早提出海洋温差能利用的设想。1926法国物理学家G.Claude开始海洋温差能的实验。1929法国物理学家G.Claude首次在古巴马但萨斯海湾沿海建成了一座开式循环发电装置，输出功率22ｋＷ，但水泵耗功太大。1964美国科学家J.H’Arsonval等人构想了一种新的闭式循环“海洋温差能转换”（OTEC）发电站。1973在能源危机的推动下，日本和美国开展了相关的基础研究。1974日本将OTEC研究列入“阳光计划”(SunshineProject)。1974美国能源研究与发展管理局（EDRA，现能源部前身之一）成立了夏威夷官方自然能源实验室，开展了对OTEC的研究。研究现状年份重要事件1881法国物理学家J.D’Arsonv研究现状年份重要事件1974第一届国际OTEC会议在美国举行。1977日本佐贺大学在实验室成功发出１kW电力。1979世界上第一个具有净功率输出的OTEC装置，名为“MINI-OTEC”的50kW漂浮式OTEC电站在美国夏威夷建成。1980美国又建造了另一座漂浮式OTEC电站，名为OTEC-1，发电功率１MW，主要用于示范和测试研究，并没有安装透平发电。1980日本左贺大学进行了OETC海试实验。1981东京电力公司瑙鲁建立岸基OTEC电站电站，成功发电120kW。1982九州电力公司在日本鹿儿岛县建立岸基OTEC电站电站，成功发电50kW。研究现状年份重要事件1974第一届国际OTEC会议在美国举行研究现状年份重要事件1985佐贺大学在佐贺县伊万里完成了75kW的实验电站。1985美国Kalina教授设计了采用氨和水混合物为工质的热循环系统。1988日本OTEC协会成立。1989日本工业技术委员会在富山湾研究深海海水的利用。1990国际OETC协会在台湾成立。1990日本在鹿儿岛县冰永良部岛建立了1MW的岸基闭式电站，除利用温差能能发电外，还利用水产养殖和空调。1993美国在夏威夷建成了210kW的岸基开式循环OETC电站，发展同时可生产淡水，于1999年拆除。研究现状年份重要事件1985佐贺大学在佐贺县伊万里完成了75研究现状年份重要事件1994日本佐贺大学上原春南教授发明了上原循环系统。2001印度国家海洋技术所开式建造1MW的漂浮闭式循环OTEC示范电站“SAGAR-AHAKTHI”，于2005年在杜蒂戈林进行为期10天的海试实验，成功产出淡水（100000L/d）。2003日本佐贺大学研制了30kW的小型OTEC综合利用实验电站，并成功输出电力。2005海洋温差能推广组织（简称OEOTEC）在日本佐贺成立。2005印度国家海洋技术研究所在卡万拉蒂岛建造了日产100000L淡水的岸基闭式循环电站。2009美国政府拨出1.48亿美金专款支持洛克希德马丁公司开发OTEC关键组件和完善实验电厂方案设计，并成功建造了位于美国吉利威亚马拉萨斯的2~4MW测试装置，在可变状态下进行模拟实验，输出功率40kW。2011由洛克希德马丁公司主持建造的、位于夏威夷州柯纳的40kWOTEC实验电厂在4月份投入运营。研究现状年份重要事件1994日本佐贺大学上原春南教授发明了上研究现状中国的海洋温差能储量比较丰富，但研究工作的起步较晚。20世纪80年代初，中国科学院广州能源研究所、中国海洋大学和天津海洋局技术中心研究所等单位开始温差能发电装置的研究。中国国内的关于温差能发电的研究成果见下表。研究现状中国的海洋温差能储量比较丰富，但研究工作的起步较晚。研究现状年份重要事件1986广州研制完成开式温差能转换实验模拟装置，利用30℃以下的温水，在温差20℃的情况下，实现电能转换。1989完成雾滴提升循环实验研究，有效提升高度20m。1989对开式循环过程进行了实验研究，建造了两座10W和40W的实验台。2005天津大学完成了对混合式海洋温差能利用理论研究课题，并就小型化实验200W氨饱和蒸汽透平进行了研究开发。2012国家海洋局第一海洋研究所在“十一五”期间重点开展了闭式海洋温差能利用的研究，完成了海洋温差能闭式循环的理论研究工作，并完成250W

的小型温差能发电利用装置的设计方案，于2012年成功建成了我国第一个15kW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的空白。研究现状年份重要事件1986广州研制完成开式温差能转换实验模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。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。设计原理发电基本原理：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。开式循环系统图设计原理开式循环不使用其他介质，不需要海水与工质的热交

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。没有不凝性气体对系统的影响。

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。闭式循环系统图设计原理闭式循环由于使用了低沸点工质，使整个装置、特

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出来的冷海水冷凝。混合式系统#1混合式系统#2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。设计原理混合式循环系统是在闭式循环的基础上结合开式循环改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。提升式循环系统图设计原理提升式循环采用多微孔(约0.1微米孔径)组成的雾化器，用海洋温差能汇报ppt课件发电装置发电装置类型优势缺点举例岸式温差能发电系统（1）维护和修理简单；（2）不受台风影响；（3）经济性较好。（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。美国夏威夷210kw开式循环岸式OTEC系统海上发电装置船式（1）水管长度减短，海水在输运过程中的热损失也相应减少。（1）需要用锚固定；（2）需要具备抗风浪的能力；（3）需要电缆将电力输送出去；（4）工程的难度和造价较高。美国MINI-OTEC船式海上温差能发电系统半潜式美国LockheedMartin公司构想的半潜式海上温差能发电系统全潜式美国LockheedMartin公司构想的全潜式海上温差能发电系统发电装置发电装置类型优势缺点举例岸式温差能（1）维护和修理简温差能汇报ppt课件世界范围主要的海洋温差能发电示范装置及其性能指标世界范围主要的海洋温差能发电示范装置及其性能指标海洋温差能发电装置的核心技术包括泵与涡轮机技术、平台技术、平台定位技术、热交换器技术、冷水管技术、平台水管接口技术及水下电缆技术温差能发电装置的运行完全依靠泵和涡轮机的运转。相比于其他技术，泵与涡轮机是最成熟的、离大规模工业应用最近的技术。在海上油气工业以及海上风电工业的驱动下，海上平台的设计、建造、运行以及维修都已经发展得非常成熟，平台在面对恶劣天气时也表现得更加稳定可靠。随着海上油气工业的发展，平台定位技术也有了长足的发展，目前可以进行锚链定位的水深已经达到了3000m。应用于闭循环的换热器已经通过示范工程得到验证，应用于混合循环的换热器设计已经成型，而且使用混合工质的换热器的研究也取得一定进展。目前冷水管的材料主要包括R－玻璃、高密度聚乙烯、玻璃纤维复合塑料和碳纤维化合物，并且通常采用拉挤成型技术将其加工成具有中空的“三明治结构管壁”的水管平台水管接口技术主要分为：软管连接、固定连接和万向节连接。在海上石油工业和海上风电发展的带动下，水下电缆的研究有了发展，目前全球范围已有10条0～500kV的海底交流电缆以及20条最高功率达到500kV的海底直流电缆在运行中，其中大部分电缆都是在近10年安装的，尤其是海上风电产业的发展使得500kV的海底电缆已经成为一种常规设备。技术难点海洋温差能发电装置的核心技术包括泵与涡轮机技术、平台技术、冷水管及其与平台的接口是海洋温差能装置所独有的设备，而且是整个温差能发电技术中最为复杂的２个系统，其发展目前面临着巨大的技术挑战，是制约最终整套装置能否成功的关键技术问题。平台水管接口的技术挑战主要体现在其固定和部署上。如果接口出现泄漏现象，整套装置的效率就会下降，而现场的修复工作因为要在水下开展，将会非常困难且造价极高；当接口完全失效时，可能导致冷水管的脱落和丢失，将严重影响工程进度