海洋温差发电有机朗肯循环工质选择

为了筛选出适宜于海洋温差热力发电有机朗肯循环的工质.采用PR状态方程计算11种低沸点有机流体工质在闭式海洋温差有机朗肯循环中的热力性能.结果表明,随着工质临界温度升高,循环热效率总体呈上升趋势.正丁烷具有较高的循环热效率,其蒸发压力较低、凝汽压力比较适中,比较适合用作海洋温差发电有机朗肯循环的工质.     

一种高效海洋温差能发电循环的性能分析

海洋温差能是一种环境友好型、可持续利用的清洁能源,但是较低的海洋温差能发电系统效率阻碍了海洋温差能发电的商业化应用。提出一种新式循环,采用氨水混合工质,以及贫氨溶液回热和中间抽汽回热方式,实现对贫氨溶液及乏汽的热量二次回收利用。基于能量守恒方程和热力学定律,通过对循环中各设备部分建模分析,构建了新循环的热力模型,并与海洋温差能发电常用循环——朗肯循环进行性能对比分析,结果表明,新循环的热效率与净输出功相比朗肯循环均有显著提高,循环热效率最高可达4.565%,相较朗肯循环提高了25.9%。15 kW等级海洋温差能发电系统中,新循环的净输出功为7.038 kW,高于朗肯循环中的5.343 kW。新循环模型的建立及由此得到的各部分性能分析结果,可为海洋温差能商业化开发提供基础数据理论支撑。     

海洋温差能发电系统仿真平台开发及应用

构建海洋温差能发电系统仿真平台,对于开展该领域的技术研究具有重要意义。本文介绍了海洋温差能发电系统仿真平台研发技术,包括仿真系统热力循环模型和海水输送模型的构建、仿真平台的技术框架、仿真系统的特点及功能等,详细介绍朗肯循环各热力学过程的仿真计算模型,并利用该仿真平台分别计算了朗肯循环下9 种不同工质在海洋温差能发电系统中的运行效率,比较了它们之间的性能差异,给出了不同装机容量下的工质流量、温海水流量、冷海水流量及蒸发器、冷凝器的热负荷计算值。该成果为海洋温差能研究提供了一个有价值的仿真试验研究平台。     

新型海洋温差能回热循环热力学分析

针对海洋温差能可利用温差小,利用效率低的问题,本文提出了一种采用非共沸混合工质的新型海洋温差能回热循环,并基于热力学定律对提出的热力循环进行热力学分析。选取蒸发压力、工质的质量分数作为变量,对提出的热力循环进行热力学分析研究。研究结果表明:以工质质量分数为变量时,循环热效率和系统净输出随蒸发压力的增加先增大后减小,系统热效率在工质质量分数为0.91时取得最大值5.28%,净输出功在浓度为0.96时取得最大值3.83 kW。以蒸发压力为变量时,循环热效率和系统净输出随工质质量分数的增大先增大后减小,系统热效率在蒸发压力为0.595 MPa时取得最大值5.26%,净输出功在压力为0.58 MPa时取得最大值3.57 kW。在相同运行控制参数下与Uehara循环、Yoon循环进行对比,提出的循环系统热效率最佳。提出的热力循环系统分析结果可对提高海洋温差能利用效率提供理论依据和参考。     

10MW海洋温差发电系统热力学分析

受专利保护和技术封锁的制约,海洋温差能发电关键技术及设备国产化问题亟待解决。以建造大型温差能发电平台为背景,通过建立朗肯循环OTEC发电系统仿真模型,对比分析R717、R13a和R600工质发电系统性能参数,探索装机规模对热效率和单位换热面积发电量的影响,为大型OTEC发电系统建造提供理论依据和技术支持。结果表明:R717系统在蒸发器和冷凝器热负荷以及工质方面均优于R134a和R600系统。相同装机功率下,R717工质的循环和系统热效率均最大。增加装机规模有助于提升系统的热效率和单位换热面积发电量。R717系统热效率最大,单位换热面积发电量在合适的范围内,是海洋温差发电系统较为理想的循环工质。     

海洋温差能系统效率研究综述

海洋温差较小造成系统效率偏低,因此,提高海洋温差能发电系统的效率显得尤为重要。影响海洋温差能系统效率的因素较多,通过对热力循环和温、冷换热系统以及透平、工质泵、温、冷海水泵等动力装置对系统效率的影响系统性地分析,研究结果表明,提高海洋温差能系统效率可采用的途径有：采用非共沸工质热力循环,减少热力循环的不可逆热损失;采用中间抽气、贫氨溶液热能梯次回收充分利用热力循环系统内的热能,采用液力透平对热力循环内的动能进行再利用;优化温、冷海水与工质热交换温差,降低温、冷海水泵的能耗;考虑透平、工质泵和温、冷海水泵的型线和构造形式对设备自身效率的影响;采用有一定保温性能和摩阻较小的有机材质管道。     

极地冰基浮标温差能转换技术仿真研究

为了解决北极海域海洋观测与通讯导航节点浮标的供电问题,提出利用北极海域冰面上冷空气与冰下海水之间的温差能转换为电能,为冰基浮标供电。根据北极温差的时空分布特性与冰基浮标的应用场景,提出了一种基于有机朗肯循环的冰基浮标温差能发电系统,并对其进行了建模与仿真分析。根据5 种工质的热力循环性能计算结果,确定R124 工质作为系统的循环工质。仿真结果表明：温差能发电系统在北极冬季两个月的总发电量为745 kWh,相当于3.72 t 能量密度为200 Wh/kg 的锂电池。因此,北极海域温差能转换发电系统能输出相当可观的功率与电能,显著提升冰基浮标的供能水平,提高其观测能力,延长其持续工作时间,减少破冰船对其的维护频率,从而打造冰下观测网络的关键节点,支撑北极冰下移动观测网络的构建。     

低质热源有机朗肯循环效率特性研究

有机朗肯循环是有效的低品位能源利用方式,有机朗肯循环的流程设计和参数的选择对循环效率有很大影响,其中主蒸汽参数是最重要的热力循环参数。针对循环参数选取、主蒸汽过热对循环效率与余热回收效率的影响特性,建立了有机朗肯循环模型,并利用EES建立饱和蒸汽循环与过热蒸汽循环的计算方程,通过变参数计算得到有机朗肯循环主蒸汽参数与循环效率和余热回收率的对应曲线,并比较四类工质的热力循环特点总结有机质热力特性规律。     

海洋温差能氨水工质引射器对热力循环性 能影响的理论研究

本文研究了使用引射器来提高海洋温差能热力循环效率,热力循环采用氨-水混合工质,通过对使用引射器与没使用引射器的热力循环进行数值模拟和对比分析,探究不同工质浓度、透平进口压力和温、冷海水温度对循环净输出功和热力循环效率的影响。研究结果表明,使用引射器后循环净输出功和热力循环效率都得到了提高。随着氨工质浓度的增加,循环净输出功不断增加,热力循环效率先增大后减小;随着透平进口压力的变化,循环净输出功和热力循环效率均先增大后减小;循环净输出功和热力循环效率随温海水温度的升高而升高,随冷海水温度的升高而减小。     

单工质朗肯循环海洋温差能发电系统优化研究

为了获得海洋温差下朗肯循环系统的最高净输出,对27℃温海水、5℃冷海水条件下,25～23℃蒸发温度、5～9℃冷凝温度之间各工况的朗肯循环进行了理论分析和数值模拟,得到了系统效率与蒸发温度、冷凝温度之间的变化规律,以及不同温差和换热端差下净输出、循环海水流量、换热器换热面积等因素的变化规律,结果表明随着蒸发温度的下降和冷凝温度的升高系统的效率相应的得到了提高,在一定的温差下系统有最佳的净输出。上述研究对温差能发电系统的工况选取及优化具有良好的实用性和指导意义。     

国内外海洋热能转换概况

一、前言海洋热能转换(Ocean Thermal Energy Conversion OTEC)这一概念早在1881年法国物理学家 D~1 Arsonval 就提出来了。他设想在热带海洋表面温海水与深层冷海水之间,设置闭式朗肯循环,把海洋中所储存的太阳热能转换为电能。为实现这一设想,D~1Arsonval 的学生,法国工程师 G.Claude 于1926年在一个海水温差发电的模拟装置上使     

海洋可再生能源开发利用与技术进展

综述了国内外潮汐能、潮流能、波浪能、海洋温差能、盐差能等海洋可再生能源的开发利用与技术进展,通过开发利用现状分析,认为国际潮汐能技术已达到商业化运行阶段,潮流能技术已进入全比例尺样机实海况测试阶段,波浪能技术已进入工程样机实海况测试阶段,温差能技术已进入比例样机实海况测试阶段,盐差能技术尚处于实验室验证阶段。通过对国内外技术比较认为我国潮汐能技术与国际先进水平差距不大,潮流能、波浪能、温差能、盐差能等海洋能技术与国际先进水平差距较大,潮流能和波浪能等主流海洋能技术基本处于比例样机的海试阶段,在关键获能技术和安全性方面尚待进一步的突破。海洋可再生能源的发展趋势:更大规模的环境友好型潮汐能技术将成为新的研究方向;大型潮流能机组与小型潮流能机组并重,漂浮式技术成为未来发展方向之一;波浪能发电装置稳定性和生存性稳步提高,探索装置阵列化应用;海洋温差能混合工质高效热力循环的使用和海水淡化、空调制冷的综合利用;盐差能技术发展的方向是低成本专用膜的规模化生产。     

海洋热能资源及其开发利用

海洋热能是清洁的可再生能源,全球海洋中蕴藏着丰富的热能资源,开发利用潜力巨大,它有可能成为21世纪人类解决能源短缺、全球变暖和淡水缺乏等问题的有效手段.目前,许多国家都在考虑海洋温差发电的问题,其中法国、日本、美国和印度的海洋温差发电技术发展比较快,已经建成了一些海洋温差能发电站,我国正处于研究试验阶段.文章结合全球大洋可利用的海洋温差能资源,回顾了世界海洋温差发电技术的发展历史,重点介绍了法国、日本、美国和印度的发展情况,希望我国积极开展海洋温差发电技术研究.     

日本长崎大学栗须教授来海洋学院讲学

应山东海洋湖沼学会理事长、山东海洋学院院长文圣常教授邀请,日本长崎大学工学部教授栗须正登博士及日本芝浦工业大学工学部研究所嘱托铃木晴之教授予84年12月15日抵达海洋学院访问讲学。栗须正登教授和铃木晴之教授多年来从事海洋温差能利用之研究。在海洋温差发电、海洋温差制淡、温泉发电等方面的模拟试验和海上试验工作中取的众多成果。     

国内外海洋温差能发电技术最新进展及发展建议

国际社会对能源安全、生态环境保护及应对气候变化等问题日益重视,加快开发利用海洋能已成为世界沿海国家和地区的普遍共识。海洋温差能因其"可持续24 h无间歇发电、清洁无污染"等特点受到各国青睐,纷纷通过制定中长期发展路线和布局以推动海洋温差能技术发展。文中对温差能开发利用技术进展情况进行了总结归纳,对比了国外已建项目的技术特点,重点对近年来国外海洋温差能开发利用技术最新进展进行总结,对海洋温差能发展趋势及前景进行展望,并结合实际情况对我国开展海洋温差能开发利用技术提出建议。     

NaCl 溶液闪蒸效率特性数值研究

盐水闪蒸技术广泛应用于海水淡化及海洋温差能发电,含盐质量分数、给盐液温度和闪蒸压力对闪蒸汽化率和热效率有很大影响。在质量分数为3.5%～20%、给盐液温度为30～95℃和闪蒸压力为1～30 kPa的范围内,对NaCl溶液闪蒸汽化率和热效率等闪蒸效率特性进行了定量计算研究,研究得到了盐水含盐质量分数、给盐液温度和闪蒸压力对闪蒸汽化率以及热效率影响的规律。结果表明,降低含盐质量分数,提高给盐液温度,降低闪蒸压力可提高闪蒸汽化率与热效率;含盐质量分数越高,造成的热损失越大,而提高给盐液温度会增大热损失。     

海洋温差能发电技术的现状与前景

对海洋温差能发电技术的基本原理、类型、系统与装置、发展历史和现状作了全面的综述。介绍了国内外海洋温差发电技术的特点、难点和近期的研究热点,指出海洋温差发电技术必须与附属产品的开发利用相结合才能有竞争力,海洋温差发电技术要达到规模产业化还有相当长的路要走。     

卡琳娜海洋温差发电循环性能研究

海洋温差能是一种可再生、清洁无污染、储量巨大的能源。开发利用温差能有利于保护环境和缓解我国的能源压力。基于Aspen Plus软件对卡琳娜循环进行模拟,计算了各设备损失,分析了蒸发压力和氨水浓度对系统各参数的影响。结果表明:蒸发器、冷凝器和汽轮机中的损失较大,三种设备损失分别为19.3%,28.6%和16.1%。在氨水浓度不变的条件下,随着蒸发压力的增大,汽轮机功率先增大后减小;气液分离器出口气相质量流量不断降低;系统热效率和效率均先增大后急剧减小,最佳蒸发压力为0.82 MPa。在蒸发压力不变的条件下,随着氨水浓度增大,气液分离器出口气相质量流量线性增大;汽轮机功率非线性增加;系统热效率和效率先增大后减小,最佳氨水浓度为0.91。研究结果对海洋温差能的工程应用提供了理论参考。     

海洋温差发电系统中板式换热器换热特性研究

对传统可拆式板式换热器进行了改良,以适用于海洋温差能发电系统工况,并对改良后的板式换热器进行了理论数值分析。研建了海洋温差发电系统测试平台,对系统内的换热器换热特性进行测试,在不同工况下对换热器换热特性进行了实验研究,得到了板式换热器瞬态运行特性,同时还得到了换热器换热特性随热流密度的变化曲线及压降随工质流量的变化关系。结合实验数据拟合了换热器换热特性经验关联式和压降随工质流量关联式,预测值和实验值偏差均在20%以内。结果表明:在实验系统运行工况范围内,换热器的换热系数随着热流密度的增加而增大,当热流密度大于3 kW/m2时,换热系数随热流密度变化的曲线斜率变小;换热器压降随着工质流量增大而增加,压降随工质流量变化的曲线斜率变大。     

温差能供电的海洋观测设备蓄能及发电系统设计与试验研究

设计了一种适用于温差能供电的海洋观测设备的蓄能及发电系统,根据设计理念研制了系统装置并开展了可行性分析与性能研究。介绍了温差能发电原理、装置设计、试验原理及数据处理与结果分析。通过配试不同负载绘制装置的工作特性曲线,并对装置的保压能力进行了测试。试验表明该蓄能及发电系统性能稳定,且蓄能保压及发电特性良好,能满足观测设备长时间作业的需求。