中國船級(jí)社 位 巍 劉成名

溫差能是指海洋表層海水和深層海水之間的溫差儲(chǔ)存的熱能，利用這種熱能可以實(shí)現(xiàn)熱力循環(huán)并發(fā)電，此外，系統(tǒng)發(fā)電的同時(shí)還可生產(chǎn)淡水、提供空調(diào)冷源等。

一、溫差能發(fā)電系統(tǒng)

溫差熱發(fā)電技術(shù)是一種利用高、低溫?zé)嵩粗g的溫差，采用低沸點(diǎn)工作流體作為循環(huán)工質(zhì)，在朗肯循環(huán)（Rankine Cycle，RC）基礎(chǔ)上，用高溫?zé)嵩醇訜岵⒄舭l(fā)循環(huán)工質(zhì)產(chǎn)生的蒸汽推動(dòng)透平發(fā)電的技術(shù)，其主要組件包括蒸發(fā)器、冷凝器、渦輪機(jī)以及工作流體泵。

1、溫差能發(fā)電系統(tǒng)的分類

海洋溫差能熱電轉(zhuǎn)換（OTEC，Ocean Thermal Energy Conversion）主要依靠熱力循環(huán)系統(tǒng)完成，其基本原理是利用海洋表面的溫海水加熱低沸點(diǎn)工質(zhì)并使之汽化以驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī)發(fā)電。溫差能發(fā)電系統(tǒng)按照工質(zhì)和流程的不同可以分為開式朗肯循環(huán)（Open Rankine Cycle）、閉式朗肯循環(huán)（Closed Rankine Cycle）和混合式朗肯循環(huán)（Hybrid Rankine Cycle）三種方式。

圖1 開式朗肯循環(huán)

圖2 閉式朗肯循環(huán)

圖3 混合式朗肯循環(huán)

（1）開式朗肯循環(huán)

開式循環(huán)采用表層溫海水作為工質(zhì)，當(dāng)溫海水進(jìn)入真空室后，低壓使之發(fā)生閃蒸，產(chǎn)生蒸汽；該蒸汽膨脹，驅(qū)動(dòng)低壓汽輪機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生動(dòng)力，驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。做功后的蒸汽經(jīng)冷海水降溫而冷凝，減小了汽輪機(jī)背后的壓力（這是保證汽輪機(jī)工作的條件），同時(shí)產(chǎn)生淡水。開始循環(huán)的優(yōu)點(diǎn)在于產(chǎn)生電力的同時(shí)還產(chǎn)生淡水；缺點(diǎn)是用海水作為工質(zhì)，沸點(diǎn)高，汽輪機(jī)工作壓力低，導(dǎo)致汽輪機(jī)尺寸大，機(jī)械能損耗大，單位功率的材料占用大等。閉式循環(huán)以氨等低沸點(diǎn)物質(zhì)作為工質(zhì)，溫海水通過熱交換器加熱工質(zhì)使其蒸發(fā)，蒸發(fā)產(chǎn)生的不飽和蒸汽膨脹，驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī)產(chǎn)生動(dòng)力，從而驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電；做功后的蒸汽進(jìn)入另一個(gè)熱交換器，由冷海水降溫而冷凝，減小了汽輪機(jī)背后的壓力，冷凝后的工質(zhì)泵送至蒸發(fā)器開始下一循環(huán)。

（2）閉式朗肯循環(huán)

閉式循環(huán)的優(yōu)點(diǎn)是工質(zhì)的沸點(diǎn)低，在溫海水的溫度下可以在較高的壓力下蒸發(fā)，又可以在比較低的壓力下冷凝，提高了汽輪機(jī)的壓差，減小了汽輪機(jī)的尺寸，降低了機(jī)械損耗，提高了系統(tǒng)轉(zhuǎn)換效率；缺點(diǎn)是不能像開式循環(huán)一樣獲得淡水?；旌鲜窖h(huán)系統(tǒng)與閉式循環(huán)系統(tǒng)相似，唯一不同的是蒸發(fā)器部分，混合式循環(huán)系統(tǒng)的溫海水先經(jīng)過一個(gè)閃蒸蒸發(fā)器，使其中一部分溫海水轉(zhuǎn)變?yōu)樗魵猓S即將蒸汽導(dǎo)入到第二個(gè)蒸發(fā)器?；旌鲜窖h(huán)系統(tǒng)保留了開式循環(huán)系統(tǒng)獲取淡水的優(yōu)點(diǎn)，讓水蒸氣通過換熱器而不是大尺度的汽輪機(jī)，避免了大尺度汽輪機(jī)的機(jī)械損耗和高昂造價(jià)；并且采用閉式循環(huán)獲取動(dòng)力，效率高，機(jī)械損耗小。

（3）混合式朗肯循環(huán)

混合式循環(huán)系統(tǒng)中同時(shí)含有開式循環(huán)和閉式循環(huán)，其中開式循環(huán)系統(tǒng)在溫海水閃蒸產(chǎn)生不飽和水蒸氣，該水蒸氣穿過一個(gè)熱交換器后冷凝，生成淡水；其另一側(cè)是閉式循環(huán)系統(tǒng)的液態(tài)工質(zhì)，該工質(zhì)在水蒸氣冷凝釋放出來的潛熱加熱下發(fā)生汽化，產(chǎn)生不飽和蒸汽，驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī)，產(chǎn)生動(dòng)力，該動(dòng)力驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電力，做功后的該蒸汽進(jìn)入另一熱交換器，由冷海水降溫而冷凝，減小了汽輪機(jī)背后的壓力，冷凝后的工質(zhì)唄泵送至蒸發(fā)器開始下一循環(huán)。閉式循環(huán)系統(tǒng)綜合了開式循環(huán)和閉式循環(huán)的優(yōu)點(diǎn)，其既保留了開式循環(huán)獲取淡水的優(yōu)點(diǎn)，讓水蒸氣通過熱交換器而不是大尺度的汽輪機(jī)，避免了大尺度汽輪機(jī)的機(jī)械損耗和高昂造價(jià)；同時(shí)又采用閉式循環(huán)獲取動(dòng)力，效率高，機(jī)械損耗小。

2、溫差能發(fā)電系統(tǒng)的核心技術(shù)

海洋溫差能發(fā)電裝置的核心技術(shù)包括泵與渦輪機(jī)技術(shù)、平臺(tái)技術(shù)、平臺(tái)定位技術(shù)、熱交換技術(shù)、冷水管技術(shù)、平臺(tái)水管接口技術(shù)和水下電纜技術(shù)，下面對(duì)各項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行簡(jiǎn)介。

（1）泵與渦輪機(jī)技術(shù)

溫差能發(fā)電裝置的運(yùn)行完全依靠泵與渦輪機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)。泵和渦輪機(jī)技術(shù)目前是成熟的，但是如果出現(xiàn)故障，就會(huì)讓整個(gè)發(fā)電裝置陷入癱瘓。因此，需要在工作機(jī)組附近準(zhǔn)備一套備用機(jī)組；而且為了防止外來物體吸入渦輪機(jī)損害葉片，還需要安裝探測(cè)器對(duì)設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控。渦輪機(jī)常用材料是鋼、碳鋼以及鉻。渦輪機(jī)的日常運(yùn)轉(zhuǎn)和維護(hù)已經(jīng)比較完善，通常情況下安裝的渦輪機(jī)的數(shù)量是根據(jù)額定功率的2倍來確定，這樣可以定期對(duì)渦輪機(jī)進(jìn)行維護(hù)又不影響發(fā)電裝置的運(yùn)行。渦輪機(jī)使用中不確定因素來自工質(zhì)泄露對(duì)環(huán)境的影響，因此需要用傳感器來進(jìn)行環(huán)境檢測(cè)。目前，泵與渦輪機(jī)的研究主要集中在泵與渦輪機(jī)的遠(yuǎn)程監(jiān)控，以及用于開式循環(huán)并且可以在較低壓力下運(yùn)轉(zhuǎn)的泵與渦輪機(jī)技術(shù)。

（2）平臺(tái)技術(shù)

溫差能發(fā)電裝置主要分為岸基式和平臺(tái)式兩種。目前，平臺(tái)裝置類型有三種：半潛式、全潛式和船式。其中，半潛式平臺(tái)在油氣工業(yè)已有標(biāo)準(zhǔn)的建造程序，船式裝置采用浮式生產(chǎn)儲(chǔ)存卸貨裝置（FPSO）生產(chǎn)技術(shù)來建造。相比另外兩種類型，全潛式平臺(tái)的生產(chǎn)商較少。全潛式平臺(tái)與冷水管的連接簡(jiǎn)單易行，但是需要在水下安裝，所以平臺(tái)安裝困難，造價(jià)較高，且維護(hù)也相對(duì)困難。

（3）平臺(tái)定位技術(shù)

隨著海上油氣工業(yè)的發(fā)展，平臺(tái)定位技術(shù)也有了長(zhǎng)足的發(fā)展，目前錨鏈定的水深已經(jīng)到了3000m，隨著計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)的進(jìn)步，現(xiàn)在可以建立模型精確地模擬和優(yōu)化錨鏈系統(tǒng)，而利用GPS定位系統(tǒng)以及水下聲納技術(shù)，則可以將錨鏈準(zhǔn)確地放到指定的位置。平臺(tái)定位系統(tǒng)已經(jīng)相對(duì)成熟，只需要針對(duì)特定的情況進(jìn)行改進(jìn)和優(yōu)化即可。

（4）換熱器技術(shù)

熱交換器是海洋溫差發(fā)電系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備，它對(duì)裝置的效率、結(jié)構(gòu)和經(jīng)濟(jì)性有直接的重要影響。熱交換器性能的關(guān)鍵是它的型式和材料。鈦的熱傳及防腐性能良好，但是價(jià)格過于昂貴。美國阿貢實(shí)驗(yàn)室的研究發(fā)現(xiàn)，在腐蝕暖海水環(huán)境下，改進(jìn)后的釬焊鋁換熱器壽命可達(dá)30年以上。板式熱交換器體積小，傳熱效果好、造價(jià)低，適合在閉式循環(huán)中采用。熱交換器表面容易附著生物使表面換熱系數(shù)降低，這對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)影響很大。美國阿貢實(shí)驗(yàn)室發(fā)現(xiàn)，每天進(jìn)行1小時(shí)的間斷加氯，可有效控制生物附著。但這種方法對(duì)環(huán)境有一定影響，因此仍有待于尋找更合適的方法。

（5）深水冷水管技術(shù)

圖4 日本IHI公司溫差能綜合利用示范電站

目前，冷水管的材料主要包括R-波力、高密度聚乙烯、波力纖維復(fù)合塑料和碳纖維化合物，并且通常采用拉擠成型技術(shù)將其加工成具有中空的“三明治結(jié)構(gòu)管壁”的水管。冷水管是未來OTEC技術(shù)發(fā)展面臨的極大挑戰(zhàn)。因?yàn)楹Ｑ鬁夭顑H20℃，所以冷熱海水的流量要非常大才能獲得所希望的功率。而為了減小海水在管內(nèi)流動(dòng)的壓頭損失，管道直徑必須非常大。據(jù)估計(jì)，商業(yè)規(guī)模的冷水管直徑應(yīng)在5m左右。冷水管必須足夠長(zhǎng)，以便其入口能到達(dá)深層。尤其是岸式系統(tǒng)要求冷水管長(zhǎng)度達(dá)2000m，才可到達(dá)600-900m深度。冷水管必須有足夠的強(qiáng)度，以保證30年使用壽命。冷水管的保溫性能也要好，以免冷海水溫度升高影響熱效率，這些問題現(xiàn)在還沒完全解決。

（6）平臺(tái)水管接口技術(shù)

目前平臺(tái)水管接口技術(shù)主要有以下3種：軟管連接、固定連接和萬向節(jié)連接。固定連接的建造、日常運(yùn)營和維護(hù)都比較簡(jiǎn)單；萬向節(jié)連接的建造相對(duì)比較容易實(shí)施，但是在日常運(yùn)營和維護(hù)時(shí)，需要進(jìn)行定期的清理和潤(rùn)滑；相比前2種技術(shù)，軟管連接的建造比較復(fù)雜也相對(duì)較難操作，且在日常維護(hù)的過程中需要對(duì)連接點(diǎn)做經(jīng)常的修理。當(dāng)鋪設(shè)垂直管時(shí)，通常使用固定連接；當(dāng)鋪設(shè)水平管時(shí)，主要通過軟管連接實(shí)現(xiàn)。固定連接和萬向節(jié)連接最具有工程放大的可能性，而軟管連接在冷水管直徑較大時(shí)技術(shù)可行性較低。

（7）水下電纜技術(shù)

在海上石油工業(yè)和海上風(fēng)電發(fā)展的帶動(dòng)下，水下電纜的研究已經(jīng)有了較快的發(fā)展，用以建造適合海洋溫差能發(fā)電裝置使用的電纜技術(shù)（電纜建造、接合、終端的技術(shù)）已經(jīng)成型。電纜的固定和布置雖晚難度很高，但是已經(jīng)被廣泛研究，影響固定和布置電纜的難度及造價(jià)的主要因素為水深、海底地形、電纜的重量以及布置電纜的線路。電纜的維護(hù)需要對(duì)其上附著的海洋生物做定期的清理以及全面檢查，并且要定期潛入水下對(duì)海底變電站做維護(hù)。電纜發(fā)生故障后，在淺水區(qū)可以做修理，但當(dāng)水深超過152m時(shí)，一旦出現(xiàn)故障就需要全面更換。

二、國內(nèi)外研究進(jìn)展

1、溫差能發(fā)電裝置研究進(jìn)展

迄今為止以美、日、法等國為代表的發(fā)達(dá)國家對(duì)海洋溫差能開發(fā)利用技術(shù)開展了大量的研究工作，處于世界領(lǐng)先水平，并且先后研建了多個(gè)示范性的溫差能發(fā)電站。

1979年，美國在夏威夷海面的駁船上建成第一座50千瓦級(jí)的閉式Mini-OTEC溫差能發(fā)電裝置，其成功運(yùn)行不僅驗(yàn)證了溫差能利用的技術(shù)可行性，而且為大型化發(fā)展取得了豐富的設(shè)計(jì)、建造和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)。隨后，美國能源部1981年在夏威夷建造了一座1MW的被稱為OTEC-1的以氨為工質(zhì)的閉式實(shí)驗(yàn)裝置。1993年，太平洋高技術(shù)研究國際中心（PICHTR）在夏威夷建成了210千瓦的開式循環(huán)系統(tǒng)，凈輸出為40-50千瓦，并開始探索對(duì)海水溫差能的綜合利用。2014年，美國馬凱公司在夏威夷建成100千瓦的閉式溫差能電站，并于2015年8月試發(fā)電成功并連網(wǎng)，據(jù)報(bào)道，該電站耗資500萬美元建成，是目前世界上最大的利用可再生的清潔能源發(fā)電站。

日本在海水溫差能研究方面的投資力度很大，并在海洋熱能發(fā)電系統(tǒng)和換熱器技術(shù)方面領(lǐng)先于美國。迄今日本共建造了3座海水溫差能電站，均為岸基式。1980年6月，日本在瑙魯共和國建造了一座100千瓦的閉式循環(huán)溫差電站，并于1981年10月開始發(fā)電試驗(yàn)。1981年8月，日本的九洲電力公司等在鹿兒島縣的德之島開始研建50千瓦的混合式循環(huán)溫差能試驗(yàn)電站，并于1982年開始發(fā)電試驗(yàn)。佐賀大學(xué)于1985年建造了一座75千瓦的實(shí)驗(yàn)室裝置，并得到35千瓦的凈功率。1990年，日本在鹿兒島縣的河泊鎮(zhèn)建成了1000千瓦的海洋溫差發(fā)電試驗(yàn)船，它是世界上最大的實(shí)用型海洋溫差發(fā)電系統(tǒng)。2013年，日本沖繩海洋深水研究院在沖繩縣久米島建成50千瓦的閉式循環(huán)系統(tǒng)的海洋溫差能發(fā)電站，其最大發(fā)電功率為50千瓦，表層海水溫度為27℃，冷水源抽取612m深處海水，溫度為8.8℃，工質(zhì)為四氟乙烷(R134a)。日本IHI公司50千瓦溫差能綜合利用示范電站，已運(yùn)行6年，除發(fā)電外，還開展了深海水養(yǎng)殖、深海水化學(xué)利用等。

圖5 印度海洋技術(shù)研究院海水淡化技術(shù)示范基地

2013年，法國國有船舶制造集團(tuán)(DCNS) 在法屬留尼汪島的10MW岸基式溫差能發(fā)電站的樣機(jī)進(jìn)行安裝，進(jìn)入測(cè)試階段。該項(xiàng)目面臨的主要挑戰(zhàn)在于深海冷水管的固定，船舶在留尼汪島的拋錨情況，水泵管道的數(shù)值建模以及環(huán)境的考量研究等。目標(biāo)是在2030年擁有大功率的OTEC發(fā)電站組，總發(fā)電量將達(dá)到100～150MW。印度政府與日本佐賀大學(xué)海洋能源研究中心進(jìn)行技術(shù)合作，于2001年建造了一艘1MW的漂浮閉式循環(huán)示范電站“SAGAR-SHAKTHI”。印度海洋技術(shù)研究院（NIOT）在Agatti島開展了低溫?zé)岱êＫ↙TTD）技術(shù)示范，淡化能力為100m3/天；該技術(shù)在海上應(yīng)用，淡化能力為1000m3/天。

我國溫差能開發(fā)利用技術(shù)尚處在溫差能發(fā)電裝置原理研究，雖然近些年有了一些進(jìn)展，但與國外該領(lǐng)域資深研究機(jī)構(gòu)相比，仍存在較大差距。2004-2005年，天津大學(xué)完成了對(duì)混合式海洋溫差能利用系統(tǒng)的理論研究課題，并就小型化試驗(yàn)用200W氨飽和蒸汽透平進(jìn)行了研究開發(fā)。國家海洋局第一海洋研究所多年來致力于該領(lǐng)域的研究，2006年以來，重點(diǎn)開展了閉式海洋溫差能發(fā)電循環(huán)系統(tǒng)的研究，其設(shè)計(jì)的“國海循環(huán)”方案的理論效率達(dá)到了5.1%。其在“十一五”期間重點(diǎn)開展了閉式海洋溫差能利用的研究，并完成了250W小型溫差能發(fā)電利用裝置的方案設(shè)計(jì)，2008年，承擔(dān)了“十一五”科技支撐計(jì)劃“15千瓦海洋溫差能關(guān)鍵技術(shù)與設(shè)備的研制”課題。中國海油自2016年開始開展海洋能溫差能開發(fā)利用技術(shù)研究，探索引進(jìn)國際先進(jìn)技術(shù)，開發(fā)我國海洋溫差能開發(fā)利用技術(shù)的可行性，為建設(shè)大型溫差能發(fā)電平臺(tái)提供技術(shù)決策支持。

2、溫差能發(fā)電技術(shù)研究進(jìn)展

由于海洋溫差較小，發(fā)電效率較低，發(fā)電成本較高，因此國內(nèi)外對(duì)海洋溫差發(fā)電技術(shù)研究的同時(shí)也在開展海洋溫差能綜合利用的研究。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，溫差能系統(tǒng)不僅可以用作發(fā)電，還可進(jìn)行海水淡化、海水產(chǎn)品養(yǎng)殖、制氫、鋰回收和利用發(fā)電后排放深海水的冷量進(jìn)行空調(diào)降溫等綜合利用。利用海洋溫差發(fā)電排出的溫、冷海水進(jìn)行海水淡化，能有效降低發(fā)電成本，同時(shí)為海島提供淡水，基于海洋溫差能發(fā)電的海水淡化裝置是研究海洋溫差發(fā)電綜合利用的一個(gè)重要研究方向，國內(nèi)外很多學(xué)者進(jìn)行了此方面的研究。

1977年至1988年，西屋公司進(jìn)行了100MW開式循環(huán)電站的設(shè)計(jì)，從以上研究中得出了結(jié)論：對(duì)于小型的溫差能發(fā)電站，結(jié)合海水淡化才是最有商業(yè)化的可能。美國的阿貢國家實(shí)驗(yàn)室1987年設(shè)計(jì)了混合式循環(huán)系統(tǒng)，并設(shè)計(jì)計(jì)算了10MW該循環(huán)方式下各設(shè)備參數(shù)及淡水產(chǎn)量，當(dāng)系統(tǒng)凈輸出功率為10MW時(shí)，淡水產(chǎn)量為22.5t/d。1988年，日本佐賀大學(xué)Uehara等人構(gòu)建了閃蒸系統(tǒng)和閉式循環(huán)相結(jié)合的海水淡化系統(tǒng)模型，此系統(tǒng)的閃蒸室在蒸發(fā)器之前，閃蒸氣體被蒸發(fā)器內(nèi)的工質(zhì)冷凝為淡水。1996年，Uehara等人又設(shè)計(jì)了新海水淡化系統(tǒng)，該系統(tǒng)中閃蒸室在蒸發(fā)器之后，溫、冷海水先對(duì)工質(zhì)進(jìn)行加熱和冷卻之后再分別進(jìn)行閃蒸和冷凝，通過比較得出，當(dāng)溫海水溫度為28℃，冷海水溫度為5℃時(shí)，第二種方式的淡水產(chǎn)量速率比第一種高35%左右?？傂阅芊矫?，第二種方式的淡化水速率比第一種高33%～80%左右。2006年，日本佐賀大學(xué)Yasuyuki Ikegami等人搭建了小型溫差海水淡化系統(tǒng)，比較了24℃、30℃和40℃熱源溫度下閃蒸噴嘴向上和向下兩個(gè)噴射方向的閃蒸距離和溫度分布。2008年，日本佐賀大學(xué)Sami Mutair等人對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)一步研究，對(duì)在24℃、30℃、35℃和40℃過熱狀態(tài)的溫水溫度的不同質(zhì)量流量工況下進(jìn)行了試驗(yàn)，得到了閃蒸扣隨徑向距離的溫度分布。實(shí)驗(yàn)表明，在試驗(yàn)溫度范圍內(nèi)，溫水溫度升高，蒸發(fā)量也隨之線性增加。

2005年，印度學(xué)者M(jìn)uthunayagam等人通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了溫差能海水淡化的可行性。其實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)如圖6所示，該系統(tǒng)的最高海水溫度為26～32℃，閃蒸壓力為1.3～2.3kPa，給水最大流量為1000L/h。它們?cè)诓煌淖罡吆Ｋ疁囟取㈤W蒸壓力和噴嘴高度下，進(jìn)行了264次實(shí)驗(yàn)，得到實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論預(yù)測(cè)值基本符合，最高淡水產(chǎn)率到達(dá)了4%。2005年，印度Kavaratti島海水溫差淡水生產(chǎn)設(shè)備，利用海水溫差進(jìn)行海水淡化滿足了島上淡水的需求。印度學(xué)者M(jìn)ani等人搭建了一個(gè)小規(guī)模的試驗(yàn)臺(tái)對(duì)海洋溫差能海水淡化進(jìn)行了模擬，試驗(yàn)數(shù)據(jù)證實(shí)了該系統(tǒng)的可行性，并得出該系統(tǒng)淡水產(chǎn)量隨蒸發(fā)器壓力和冷凝溫度的增加而降低，隨蒸發(fā)溫度的增加而增加。

圖6 Muthunayagam教授實(shí)驗(yàn)裝置示意圖

國內(nèi)對(duì)海洋溫差能發(fā)電技術(shù)以及基于海洋溫差能發(fā)電的海水淡化系統(tǒng)的研究相對(duì)較晚。2008年，浙江大學(xué)金志江等人進(jìn)行了海洋溫差能的海水淡化小試系統(tǒng)的試驗(yàn)研究，利用虹吸作用設(shè)計(jì)了規(guī)模為每小時(shí)淡水產(chǎn)量5kg、模擬表層海水溫度29℃、深層海水溫度10℃的小試系統(tǒng)。試驗(yàn)表明，額定工況下最佳閃蒸溫度為23.5℃，單位能耗為3.79千瓦/h。

三、我國溫差能發(fā)電現(xiàn)狀

我國有著豐富的海洋資源，主要分布在南海和臺(tái)灣海域，尤其是南海中部的西沙群島海域和臺(tái)灣以東海區(qū)，具有日照強(qiáng)烈，溫差大且穩(wěn)定，全年可開發(fā)利用，冷水層離岸距離小，近岸海底地形陡峻等優(yōu)點(diǎn)，開發(fā)利用條件良好，可作為國家溫差能資源的開發(fā)區(qū)。

據(jù)計(jì)算，南海溫差能資源理論蘊(yùn)藏量為1.19-1.33×1019千焦耳，技術(shù)上可開發(fā)利用的能量（熱效率取7%）約為（8.33-9.31)×10取50%，利用資源10%裝機(jī)容量達(dá)13.21億～14.76億千瓦。南海不僅有著豐富的海洋溫差資源，其作為冷卻介質(zhì)的深層海水，也是另外一種極其珍貴的“資源”：深層海水因陽光難以照達(dá)，海水中光合作用幾乎停止，且遠(yuǎn)離陸地及大氣污染，非常潔凈，同時(shí)，海水中無機(jī)營養(yǎng)鹽、微量元素和礦物質(zhì)種類非常豐富，其中含有90多種人體所需的礦物質(zhì)，是一種寶貴資源。經(jīng)過處理的深層海水提取物，綠色無污染，可用于生命科學(xué)、醫(yī)藥、精細(xì)化工、食品添加劑、高端食品、功能飲料、酒類、沐浴用品、化妝品等。我國臺(tái)灣島以東海域表層水溫全年在24～28℃，500～800米以下的深層水溫在5℃以下，全年水溫差20～24℃。據(jù)臺(tái)灣電力專家估計(jì)，該區(qū)域溫差能資源蘊(yùn)藏量約為2.16×1014千焦耳。

創(chuàng)建南海溫差能試驗(yàn)基地，遵循多能互補(bǔ)、綜合利用的發(fā)展思路，是開發(fā)利用我國海洋溫差能的重要途徑。對(duì)于南海的島嶼，電力和淡水資源缺乏，土地資源有限和遠(yuǎn)離大陸。海洋溫差能發(fā)電可以解決電力供應(yīng)困難問題，但陸基式溫差能發(fā)電站需要在島礁上進(jìn)行土方施工和建造工業(yè)設(shè)施，脆弱的島礁環(huán)境使得環(huán)境保護(hù)和修復(fù)難度較大。開發(fā)一型專用平臺(tái)，將溫差能發(fā)電技術(shù)與深層海水綜合利用技術(shù)相結(jié)合，建成能量自供的海洋經(jīng)濟(jì)平臺(tái)，不僅可以為南海的海洋經(jīng)濟(jì)、特色工業(yè)或遠(yuǎn)海保障基地提供穩(wěn)定的電力和淡水供應(yīng)，也可以降低發(fā)電設(shè)施及平臺(tái)的投資強(qiáng)度，提高經(jīng)濟(jì)性。

但與國外溫差能先進(jìn)國家相比，我國的溫差能開發(fā)利用技術(shù)在規(guī)模和凈輸出功率上還存在著顯著差距。作為一種新型清潔可替代能源，海洋溫差能的資源分布、環(huán)境條件、場(chǎng)址選擇尚未完全摸清；同時(shí)，溫差能發(fā)電技術(shù)及關(guān)鍵設(shè)備的研發(fā)仍處于商業(yè)化前期的實(shí)驗(yàn)室研發(fā)和示范研究階段，海洋溫差能熱電轉(zhuǎn)換效率較低、關(guān)鍵設(shè)備技術(shù)開發(fā)難度較大，尚不能對(duì)溫差能發(fā)電規(guī)?；a(chǎn)業(yè)形成提供有力支撐。

四、未來技術(shù)攻關(guān)方向

綜上所述，近年來，越來越多國際知名研究機(jī)構(gòu)進(jìn)軍海洋溫差能產(chǎn)業(yè)，海洋溫差能產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程正在不斷加快。國外溫差能開發(fā)利用技術(shù)取得了實(shí)質(zhì)性進(jìn)展。這表明，實(shí)現(xiàn)利用溫差能為目標(biāo)用戶發(fā)電的偉大設(shè)想指日可待。雖然海洋溫差能開發(fā)利用技術(shù)不斷突破，但其投資成本高仍是制約其發(fā)展的重要原因。現(xiàn)有熱交換器換熱效率及其在海洋環(huán)境中運(yùn)行可靠性較低，是制約海洋溫差發(fā)電高效換熱器發(fā)展的主要技術(shù)難題。海洋溫差能發(fā)展中還存在一些技術(shù)難點(diǎn)：

1、發(fā)電裝置的安全穩(wěn)定

溫差能發(fā)電裝置主要分為岸基式和平臺(tái)式兩種，對(duì)于海上平臺(tái)式發(fā)電裝置，通常面臨著復(fù)雜多變的海況的考驗(yàn)。

2、深層冷海水的綜合利用

海洋溫差能發(fā)電過程中的能耗大部分用于深層冷海水的提取，如何有效地管控和利用這些與表層海水在溫度、鹽度及礦物質(zhì)濃度等方面均相差巨大的深海水，已經(jīng)成為海洋溫差能發(fā)展中的一個(gè)關(guān)鍵問題。

3、轉(zhuǎn)換效率與多能互補(bǔ)

隨著循環(huán)形式、透平設(shè)計(jì)等不斷改進(jìn)，溫差能發(fā)電裝置效率得到了一定提升，但是目前其系統(tǒng)轉(zhuǎn)換效率僅為5%～10%。低效、低裝機(jī)容量和相對(duì)較高的成本使得還能溫差能在近海潛水地區(qū)缺乏與傳統(tǒng)的火電和水電競(jìng)爭(zhēng)的能力。但是，海洋溫差能在深遠(yuǎn)海工程中有著較大的發(fā)展?jié)摿?。在深遠(yuǎn)海工程中“就地取能、海能海用”是未來海洋溫差能發(fā)展的主要方向。

4、溫差能利用的環(huán)境效應(yīng)

雖然海洋溫差能資源是一種無污染、無碳排放的綠色清潔能源，但其帶來的環(huán)境效應(yīng)仍需引起人們的重視。發(fā)電過程中將低溫富營養(yǎng)的深層冷海水引入了日照豐富的溫暖表層海水，如果沒有合理的利用，會(huì)直接改變淺層水體溶解的氣體和礦物質(zhì)濃度，造成海洋浮游生物的大量生長(zhǎng)，從而破壞淺層生態(tài)平衡。