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近日，由中国地质调查局广州海洋地质调查局牵头研发的我国首套海洋漂浮式温差能发电装置成功完成海试。标志着我国海洋温差能开发利用从陆地试验向海上工程化应用迈出了关键一步。文章从海洋温差能开发特点、技术研发进程、海洋温差能发电可行性、产业化推进实施建议四方面向读者深度解析温差能发电技术。
3 B+ ^" a I5 w+ i 海洋温差能开发特点 , N0 t& V$ A' Z: q: q. ~
海洋温差能作为海洋能中储量最大、最稳定的一种能源，最常见的利用方式是发电。根据现有技术，当表层温海水与深冷海水之间的温差超过18℃时具有开发价值。据联合国科教文组织统计，全世界海洋温差能理论可再生量在400亿千瓦以上。如果按2%的利用率考虑，每年可提供的电能约7万亿千瓦时，相当于140亿桶原油的发电量。 7 i5 k( m% G, {. ?9 P+ N8 L
一、海洋温差能转换理论 8 b+ x: \- Q/ a0 Q8 p5 j
海洋温差能发电（OTEC, ocean thermal energy conversion）采用朗肯循环来完成热电转换，将表层温海水与深层冷海水之间蕴藏的热能转换成电能。海水温差能发电一般分为三种系统 ,即开式循环系统、闭式循环系统和混合系统。我国的刘伟民研究员提出了国海循环，能使系统效率提升至5.1%，在海洋热能转换原理上取得的巨大的进步，为海洋温差能的开发利用奠定了良好的理论基础。
# J* D5 X8 u; r0 S" [ 二、海洋温差能优点
4 |1 D! j5 T' h 1、储量巨大，全世界总量约400亿千瓦，我国3.67亿千瓦。
7 f- s# V* L, M6 R 2、受天气、昼夜以及季节的影响很小，可全天候发电，稳定性和可控性与化石能源发电相同，无需配备储能系统。 9 F; i6 O! u. V r! L9 h
3、系统可动部件少，运行维护简单，操作成本低。 5 \1 {2 F/ a* T- c/ M9 d2 Z5 L
4、具有很好的附加值，如：深海微量元素、冷海水循环制冷、海水淡化、海水养殖等。 & H* _, X- J% `. u' j$ g5 }7 ~
全球海洋温差技术研发进程 ' Z. o/ W- c& v7 i3 K
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全球海洋温差能发电技术的研究已有100多年的历史，美国、日本、法国等早在上世纪就开始了海洋温差能开发技术的研究，在原理上和示范应用上取得了实质性的进展，为我国海洋温差能的开发提供了可以借鉴的技术和经验。 ' L+ j/ l9 S) U+ _; g; C
g. G0 C+ s( |! J 温差能发电原型装置搭载海洋地质二号船进行海试
4 D/ B& G% _2 Q7 O$ N, q u 今年8月，我国20KW海洋漂浮式温差能发电装置在南海水深1900米处海域开展了首次海上试验。试验发电总时长4小时47分钟，最大发电功率16.4kW，有效发电利用率达到了17.7%。 1 ?6 Y( O9 n1 ]( a3 L* u* b
0 E' c# v# L* u4 `$ n6 h$ r 国内首套20KW海洋温差能发电装置海试成功
# o; L2 a+ C. ]1 x% k" Y7 E5 g 此次海试不仅证明了自主研发的海洋温差能发电系统原理可行，还实现了发电利用的实用性验证，相关领域专家对本次成果进行评审验收，认为该装置技术先进，主要核心技术达到国内领先水平，具有较强的示范推广意义。
) `- m( A( Y8 t& r, ^& B 海洋温差能发电可行性 ! W8 @+ e( f: n5 o. Z
一、经济效益
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" F: Z) s. }: n1 S& j# i# v 各电站发电成本的分配比 , V9 H+ Y% n! X1 X. X+ P
发电效益应综合考虑建设成本、燃料成本和运转维护成本。海水温差能发电与太阳能、地热发电系统一样 ,都是不消耗燃料的发电方式 ,运行费用很低 ,但是建设费用较高。与一般火力发电和核能发电相比 ,最初发电成本仍是火力发电最低 ,海水温差能发电最高。
: R7 H, C- z2 u0 k" ^6 Z6 s 但是 ,由于温差能发电的燃料不但免费而且供应不断 ,不受燃料供应短缺或价格波动的影响 ,若综合考虑建设投资、运转维护、长期效益 ,比较平均成本 ,则随着煤、石油燃料价格的上涨及温差能发电技术的改进 ,海水温差能发电与火力发电相比 ,具有一定的竞争性。 : W% j! @$ U2 Q" `1 a; q
二、环保效益
6 @1 ?2 n. X1 H9 d+ V( x 海水温差能是清洁的可再生能源 ,其利用过程不消耗燃料 ,不会受到能源枯竭的威胁,还可以减少CO2的排放,不会加重日益恶化的环境负担。其次 ,在各类海洋能源中 ,温差能储量又是居于首位 ,能量资源大 ,来源稳定 ,不受时间和气候的限制 ,不存在间歇性等问题。更值得一提的是 ,海水温差能发电站与珊瑚岛礁生态系统相结合 ,还具有固定温室效应气体CO2的作用。此外,温差发电车间还可辅助电解海水而获得氢气 ,为世界耗能从石化燃料转向为氢燃料提供了潜力。
! C6 q8 m+ B' h# h; N* h 产业化推进实施建议 ' U6 j7 M4 Z1 x# I
1）海洋温差能发电场选址及海洋、地质环境调查
* [) z' ~% U1 d6 F; I3 G. V 在符合海洋温差能开发的资源条件的海域，调研周边岛屿的电力、淡水等能源需求和经济开发规划，选择适合的温差能发电海域，进行资源评价、工程地质勘测和海洋环境调查，获取项目开发所需的基础资料，做好场址规划、推荐开发场址，形成选址研究报告。
5 l8 g6 {& G) Z: Z/ R 2）海洋温差能发电示范工程建设规划设计 * ?- O! O! P! g) L# Y* X
根据推荐场址的资源、地质、海洋环境条件、电力淡水等生活、生产能源需求，开展海洋温差能发电场建设规划设计与预可行性研究，确定温差能发电场的建设规模、建设周期和建设投资。
/ U8 e9 G6 n, [0 d8 m; X1 {% @ 3）深层海水综合利用规划设计
3 x D' |$ h: z! {$ \ 根据温差能发电规模所能提供的深层低温富营养海水的总量，开展深层海水综合利用规划研究，主要包括：深层海水冷能利用规划研究，深层海水淡化水生产销售规划研究，深层海水养殖业规划研究、浓缩深层海水工业利用规划研究等，提出深层海水综合利用产业化方案、实施周期、投资需求。
" {1 W9 @+ B8 o6 a6 ~ 4）海洋温差能发电及深层海水综合利用经济效益评估
, F# A- l) F+ m L- e1 K 根据海洋温差能发电及深层海水综合利用的投资需求与产值预测，分析产业链各部分以及全产业链的经济效益，评估投资回报率与投资回收期，以吸引和指导社会资金投资在海南省政府的统一规划下共同进行有序开发。 ' A" N, M5 X" u5 y% ^
5）融资优惠政策研究
" r3 H, f4 x" y1 N; G; Z 海洋能温差能的开发与所有海洋能资源开发一样需要巨大的投资，仅靠政府支持困难较大。为获得社会投资，在欧洲（如英国等）出台了相关建设投资补贴和电价补贴政策，以鼓励和吸引社会力量参与投资共同开发。建议根据海南省经济发展与投资需求情况，开展融资优惠政策研究，明确优惠条件，吸引民间资金。
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