水热源太阳能烟囱发电站

新型海洋能源设备：水热源人造风发电装置（原理分析）1：研究背景2：海洋能和风能的研究现状3：水热源人造风装置使用的能源和能源利用方式4：低品位能源利用模式拓展5：二次能源搭配选择。6：与核能比较。7：应用前景展望。1：研究背景1，全球气候变暖日益加剧

早在1896年，瑞典科学家斯万首次提出了二氧化碳无限制的排放可能会导致全球气候变暖。自二十世纪90年代以来，以全球气候变暖为特征的气候系统变化日益得到国际社会的广泛关注，国际社会普遍认为，如果不采取进一步的措施，未来气候变化幅度可能会超过某个极限，从而造成突然性的和不可逆转的后果。2，造成上述结果的自然成因

我们的地球由于自身重力作用，在对流层大气内存在一个海拔越高空气密度越小，同时气温越低的现象。并且地球对流层大气质量占地球大气层总质量的75%，其中大气层中水蒸气质量的90%存在于对流层大气中。阳光从外界空间射进地球大气层时，97%的高能射线和紫外线都被地球磁场、电离层和臭氧层所阻隔，只有少部分紫外线和紫外线波长以下的电磁辐射到达地表。根据量子力学中光电效应原理，光子能够被原子吸收，一定是光子的能量超过了原子的某一能级（电离能级，原子激发能级，自旋能级其中之一。），否则，光子不会被原子吸收。所以，绝大部分太阳光都被地表和海面吸收，并且地表和海面由于温度升高也会将热量回传给地表空气，使得地表空气向高空扩散产生对流现象。大气对流现象中的强对流现象（台风、龙卷风、强阵风等）就是对人类社会和生态环境产生危害的自然现象。在大气层中大量增加的二氧化碳、甲烷等温室气体的作用下，地表本来应该反射到外层空间的这部分红外线被这些温室气体大量吸收，导致地表空气升温超过正常幅度，发生强对流天气的概率则以指数级别的幅度在提升。并且强对流天气的灾害强度也在上升。正因为如此，世界各国在巴黎气候协定上明确规定了全球平均气温在本世纪内的升高幅度低于1.5℃，以防止气候变化过于迅速给地球生态系统和人类社会带来伤害（洪水、干旱、冻土融化导致路基变形、新型瘟疫、强阵风、龙卷风、强台风、原有的生态系统大洗牌等等）。现在世界各国对于全球气候环境的变化所采取的应对策略只有减排温室气体一种手段，而对过去大气积累的温室气体产生的影响却爱莫能助。甚至这个世界绝大多数国家根本没有能力去应对气候变化，但最近几年气候的变化已经让所有人都切实感受到了它的可怕之处，从台风“山竹”的破坏力再到去年郑州的暴雨。就目前情况来看，各国遏制温室效应的手段仅仅只有节能减排，而大气层中二氧化碳含量的降低完全依靠自然吸纳（植物光合作用转化，海水溶解吸收），只要人类社会的工业发展不脱离化石能源这个基础，那么整个人类社会总的二氧化碳排放量的下降就是一个遥遥无期的话题。并且在现在的环境状况下，海水吸收二氧化碳已经超过了海洋中藻类能够消耗的数量，海水酸化已经让很多地方的珊瑚礁溶解，珊瑚白化。而人类为了经济的发展会砍伐大量的树木，使得植物光合作用吸收的二氧化碳量也在不断下降。如果人类社会不采取主动措施改变全球气候变暖的趋势，强大的灾害性天气将在很长一段时间内（数百年以上）持续破坏整个地球的生态平衡和社会发展。海洋能研究现状

地球上71%的面积都被海洋覆盖，有人曾做过计算，全球海水平均降温1℃，释放的能量就足够现阶段的整个人类社会使用二十年时间。但现有的海洋能设备除了潮汐发电和波浪能发电以外，其他诸如海流能，温差能，盐差能等众多海洋能设备均因为各种各样的技术瓶颈制约而难以获得发展。海洋能相较于其他能源有以下优点：海水蕴含的总能量巨大，来源广泛，清洁无污染，咋一看似乎并没有什么缺点，然而海水作为能源却是低品位能源，一种物质无论自身蕴含多少能量，只有在它自身向更低的能级跃迁的时候，才会对外界释放能量，可海水的重力势能处在所有地球水资源能级的最低端，不会有更低能级的重力势能可以供海水释放。而热带海水在阳光的照射下会在表层海水和深层海水之间产生20-30℃的温差，现在的海水温差能发电通常就是用沸点或熔点在这个温度差之内工作的低温工质来发电，由于仅有25℃左右的温差驱动，低温工质（氨水,全氟碳化合物等）无论是冷凝还是蒸发都不能迅速的产生强大的压强差驱动发电机叶轮，而直接利用温差发电的热电半导体的热电转化效率又极其底下，现有的热电半导体热电转化效率最高17%，但仅存于日本一家实验室中，一般市售的碲化铋热电半导体片转化效率仅有3%-4%，在25℃的温差下，半导体制冷片所发出的电量甚至不够自身控制设备的运转。所以海洋温差发电技术一直是一个难以突破的瓶颈，再加上处于海洋上的设备时常会受到热带风暴和台风等袭击，海水的腐蚀性也较强，所以无论是建设费用还是维护费用，相较于陆地上的类似建筑都更高，但是产出却远远比不上陆地上的大型能源建筑，现在的海洋能技术完全停滞于初期研究阶段。风能的利用现状人类将风作为一种能源来使用已经有数千年的历史，早在公元前644年，古波斯一位名叫阿布.罗拉的奴隶发明了第一台风车，用来代替牲畜推动石磨。之后经过数千年的发展，到现在为止，风力发电的主流依然是依靠风车带动变速齿轮传动机械能给发电机发电。对风的控制依然属于靠天吃饭的状态，所以风力发电的功率极不稳定，而且对于过于强大的热带风暴、台风、龙卷风等却难以消受，甚至反而会给风车带来损坏。遇到过强的风不能发电，遇到过弱的风（风速小于1-2m/s）也不能发电，自然状态下的各种风的风向和风速都不是稳定存在的。这种情况下，风车带动的发电机自然不能发出持续、稳定的电能，需要各种调峰、调频、储能的设备配套，既增加建设成本，又产生额外的能源损耗。被这样利用的风能，作为一种清洁能源，产生的能量绝对不可能取代传统火力发电。燃煤发电虽然会产生大量的二氧化碳，二氧化硫和粉尘，但是以现在的技术水平绝对不会允许其中的二氧化硫和粉尘直接排放到空气中的，就连大多数的二氧化碳也会在碳捕集的技术作用下被封存，这样一来，风力发电的优势就更难凸显。看不见的势能背景----水热源人造风使用的能源地球在太阳系的轨道上运行了至少46亿年。大地上的生机盎然全都依靠太阳在源源不断的提供巨大的能量，我们世界上的一切物质运动依靠的能量均是太阳给予，即便是化石能源，也是五亿年前的泥炭纪植物光合作用积累的遗骸。所以，对太阳能的利用仅仅依靠光伏电池那么点转化的能量简直是在侮辱太阳对地球的赐予。可以假设一个不存在的情况，假如没有太阳的存在，地球上的温度会下降到宇宙微波背景辐射的温度，仅有3K，在这个温度下，就算是氮气分子也会凝结成为固体。所以我们的地球现在所维持的状态本社就是一个充满着能量的状态，如果我们能在我们赖以生存的地球环境中汲取周围环境的能量，那么我们的大气和海洋将提供数千倍于化石能源的能量，足够解决现有制约人类社会发展的一切问题！地球大气层90%的质量存在于对流层大气中，由于受地球重力的作用，大气层越往高处空气密度越低，气温也越低。在地表，由于地表吸收的阳光以红外线形式加热地表空气。气温在上升过程中也同样引起空气的密度下降。当地表空气密度低于高空大气密度时，地表空气就会向高空运动，形成对流。而当大气对流过于剧烈的时候，产生的气流就会具有破坏性。但是大气在对流产生以前，大气层就已经在阳光的作用下蓄积了一定的势能，只是这时空气的势能还不足以突破自然界的能垒（空气密度还没有下降到足够让空气向高空运动），这个势能在气象学中有一个形象的名字-----“风暴胚胎”，而我们现在要做的，就是用新的技术介入其中，抽走未成形的风暴胚胎的能量，将这个能量用来造福人类社会。

海水热源人造风发电热泵赤道附近的热带海洋表面温度常年保持在30℃左右，热带海洋表面区域则是我们需要多加利用的热带风暴生成区，热带风暴和台风生成的势能在这里蓄积，直到超过一定阈值（在面积超过数十万平方公里直径超过1000km的洋面上，海洋表层深度60m左右的海水温度超过26.5℃，达到这几个条件就可以产生热带风暴，热带风暴再在海洋表面运行过程中不断增强变成台风。）产生台风，而在台风还未生成以前，这个能量就已经在蓄积过程中了。海水热源人造风发电热泵在这里就是利用人造风温室产生的人工对流发电，同时带动热泵对外汲热，将热带海洋表面生产台风的势能抽走，转化为电能，并将电能电解净化海水，以氢能形式储存能量，运送到大陆供给整个社会。这个装置的好处在于，全过程极少产生污染物，在储存氢能的同时还可以生产高纯度的氧气，在电解大量海水的过程中还可以同时富集和提取海水中的矿物质资源并将海水中溶解的二氧化碳汇集生产纯碱，同时生产大量的卤素和重水。在水热源人造风热泵运行的整个过程中，消耗的能源完全来源于热带风暴生成区的热带风暴生成势能。全过程没有化石能源介入其中，在得到能量的过程中还能遏制台风的生成和发展。最后在能量储运方面则以氢能作为二次能源储存运输。在得到能源的过程中起到遏制全球气候变暖带来不利影响的作用。氢能在内陆大量使用过程中，产生清洁无污染的纯净水，可用于生活用水、工业用水、农业灌溉用水等。海水在电解前在脱气过程中可以获得纯度较高的溶解在海水中的二氧化碳，同时在大量电解海水的过程中还会产生副产物，卤素，纯碱，重水，氧气，烧碱，这些工业原料。利用热带风暴的生成势能发电，不仅仅可以遏制全球气候变暖带来的不利影响，还能够将工业的发展完全脱离石油、煤炭、天然气这三个化石能源，通过与核能共同作用，将人类利用能量的形式推向一个新的纪元。水热源人造风对热带风暴生成势能的利用方式流程图海上制氢站整体效果图全球海洋中的热带风暴生成区域分布图中国周边海域热带风暴生成势能示意图台风势能区域台风势能区域热带风暴生成势能作为能源的利用模式水和空气，作为地球上最广泛存在的两种流动介质，同样也是地球上吸收和储存太阳的能量最多的物质，在整个地球上随处可见，如果将它们作为能源利用，这个世界将不再会有任何能够垄断能源的经济体系出现。要将它们作为能源利用，则需要了解，在阳光和重力的作用下，水和空气各存在怎样的运动规律，以及它们之间的能量交互规律。水利设施和风力发电，在世界上已经存在了很长时间。对水的利用最大的就是其重力势能。而对海水来说，不存在更低重力势能的地方让海水释放它的重力势能，所以只能采用它的盐差能，海流能，波浪能等。但此设计最大的革新，是将海水和空气结合作用，用热泵抽走海水的内能，转化为热量加热空气，模拟海水被太阳暴晒产生热带风暴的原理，产生一个人工制造的小范围但能级高于自然生成的热带风暴势能的势能，让这个人工制造的热带风暴去突破自然界的热带风暴能量壁垒，引动自然生成的热带风暴势能进入温室，使我们的风机吸收热带风暴生成势能发电。同时，热泵也在吸收热带海水的内能，并将热排入温室内部，同样，这也是利用海水温差能的一种新的方式。一定区域内若拥有足够数量的水热源人造风热泵，在将海水和空气的势能全都消耗