小型温差能发电装置换热系统设计与试验

以海洋观测平台温差能供电装置为对象,开展了小型温差能换热系统研究工作。设计了一种换热系统,建立了换热管热传导仿真分析模型,并通过仿真,对换热管关键参数进行了优化。在此基础上,制作了小型温差能发电装置;对换热系统和发电装置进行了试验。试验结果表明,研制的换热系统能够在22.5℃的水环境中3 h内完成热能转换,与仿真结果一致,验证了文中设计的准确性,具有科研参考价值。     

小型温差能发电样机运动特性仿真研究

针对研制的一种小型温差能发电样机,开展了样机在海水中运动特性的仿真分析工作。建立了力学分析模型,分析了样机在海水压力作用下的体积变形情况;考察了南海海域海水密度分布特性,结合样机受压体积变形分析结果,分析了发电样机在不同水深的浮力特性;在此基础上,对样机在海水中的升降运动进行了仿真研究。仿真结果表明,研制的样机能够实现下潜至设计深度。结合温差换热技术条件,确定了按300 m水深处的排水量来施加配重的技术条件。     

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。     

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     

简讯

日本东电设计公司最近完成了海洋温差发电商用设备的设计工作。并准备销售给南大平洋附近的瑙鲁共和国。这是迄今为止世界上第一次OTEC商用设备设计,对于海洋热能转换技术必将产生深远的影响。还是在十四年以前,东电设计公司便从事海洋温差发电实用化的工作。该公司在发电设备的研究方面,始终处于领先的地位。经过多年的研究,他们的热交换器等设备、系统设计等方面已渐趋成熟,使得海洋温差发电具备了较为充分的商业基础。该公司设计的这种商用发电设备,功率为500千瓦,扣除本身的电力消耗,净功率为300-500千瓦。计算表明,当使用温差为22℃(29℃和7℃)时,使用氟利昂作为推动透平旋     

海洋热能电站及其它

浩瀚的海洋是一个巨大的太阳能储存库。据估计,占地球总面积71％的海洋,从太阳所得到的能量竟达57万亿千瓦。由于太阳能对表层海水的加热,从而造成与深层海水的温度差,利用这个温差建立一定的热力循环系统进行发电,则是海洋热能电站的根本设计思想。一般认为,当可获得总温差为15°～20℃时,其最终可能获得具有工程意义的有效温差约为11℃左右。尽管如此,目前关于设计和建造海洋热能电站的问题,仍然引起世界不少国家的专家越来越多的注视。     

开式海洋热能发电模拟试验装置鉴定会在穗召开

中国科学院广州能源研究所最近研制成“开式海洋能转换实验室模拟系统。”该系统利用27℃温水作热源,7℃冷水作冷源,可以连续输出3.5瓦的电能,其折算热效率为2%左右。国家科委海洋组办公室于1986年12月6～7日在广州召开了鉴定会,12个单位19名专家参加了鉴定会。鉴定意见认为:该系统技术上是可行的,运行是成功的。在我国首次模拟将30℃以下温水,温差29℃左右的热能转换为电能,在     

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.     

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。     

用海盐“盐差”发电

科学研究证明,两种含盐量不同的海水在同一容器中,会由于盐类离子的扩散而产生化学电位差能。同时,利用一定的转换方式,可以使这种化学电位差能转换成为电能。近年来迅速发展的海洋盐差发电技术,就是利用这种原理来进行工作。     

多点半直驱式波浪能发电监控系统设计及实验数据分析

利用海洋波浪能发电已成为当今国内外专家研究的一个热点问题,其开发利用技术日趋成熟,并已取得一定的研究成果。在点吸收式波浪能转化研究的基础上,提出并设计了一种多点半直驱式波浪能发电系统,介绍了该波浪能发电系统的组成和基本原理,并以此搭建了实验室模型样机,为更好地反应模型样机的实时状态监控,选择相应的软硬件设施为样机配置监控系统,利用组态王软件编写了该系统的监控程序。为检验系统的发电效率和运行情况,以已经开发完成的仿真实验模型样机和监控系统为基础设计了3种实验方案,对实验数据进行了详细分析,通过实验验证了多点半直驱式波浪能发电系统的可行性,且能有效提高海洋能的收集利用效率,为系统的优化设计和实海况试验提供了理论依据与实验数据参考。     

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。     

海水温差能发电系统两种循环方式的比较研究

对混合式海水温差能发电系统的两种循环形式进行了对比分析。建立了两种OTEC发电系统的数学模型,并进行数值模拟。结果表明前者偏重于淡水的生产,后者主要用于发电。     

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。     

海洋热能的利用

海洋热能是一种重要的可再生能源,对其进行开发利用是解决当前人类所面临的能源短缺和由于矿物燃料燃烧和大量使用空调所造成的环境效应的有效途径。文章综述了海洋热能利用的3个领域：海洋温差发电、海水冷却和海水源空调,介绍了几种利用方式的现状、优缺点及其应用前景。重点对海水作为空调热源的可行性进行分析和讨论,在对空调系统进行yong分析的基础上,针对间接换热和热泵方式的缺点,提出了两种高效的节能环保海水空调的应用方案,即海水直接换热供冷供热和热泵 直接换热方案。     

海洋能发电装备现场检测技术研究

近年来,随着海洋能发电装备研发工作的不断深入,其性能测试工作越来越受到人们的重视。因此,在综合分析目前我国海洋能发电装备研发现状以及海洋能发电装备测试需求的基础上,提出了海洋能发电装备现场检测平台设计方案。主要介绍了现场检测平台的基本功能和系统构成。该方案使得设计出的现场检测平台能够满足波浪能、潮流能等海洋能发电装备功率特性和电能质量特性的测试需求。被测海洋能发电装备可以是已进入实海况示范试验阶段的全比例尺或小比例尺工程样机。     

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。     

鹰式一号波浪能装置频域运动分析与优化设计

波浪能发电装置的波能转换通常分为两级能量转换:第一级能量转换是波浪作用下波浪能装置部件发生相对运动驱动PTO做功捕获波浪能;第二级能量转换为将捕获的波浪能转换为电能。其中一级波浪能转换系统的优化设计是提高波浪能装置能量转换效率的重要手段和关键技术。波浪作用下波浪能装置的运动与PTO做功运动相互耦合和影响,本文通过对不同波浪要素环境下、不同PTO阻尼下波浪能装置的频域运动模拟,以迎波宽度比为尺度对波浪能装置的一级能量转换系统进行优化设计,获得波浪能装置的最优做功阻尼,为实型装置负载加载设计提供设计依据,提高波浪能装置能量转化效率。鹰式一号波浪能装置的实海况运动证明,通过对一级能量转换系统的优化设计,能够有效提高装置的发电效率和提高装置对波浪响应频带宽度。     

船体摆式波能转换装置外形优化

为提高波能转换装置的生存能力,提出了一种新型的船体摆式波能转换装置:将所有活动部件封装在船体中,避免海水腐蚀;装置漂浮在海上,依靠船体与内部摆的相对转动转换能量,减少海工结构成本,便于拖曳回港口维修;采用液压PTO将机械能转换成电能输出。使用Fluent软件搭建数值波浪水槽,分析抛物线、双曲线、椭圆三种外形装置的水动力特性,并进行外形优化,结果表明:三种外形的船体摆式波能转换装置在波浪中均能够产生垂荡、纵荡、纵摇运动的动力,发电原理可行;船体采用不对称结构能够对波浪起到截止作用,减小能量向后辐射,光滑曲线外形可以减小旋涡造成的能量损失;椭圆形船体能够获得更大的纵摇水力矩,捕能效果更好。     

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。