全球海水温差能的开发利用大有可为

在全球1.45×10~(10)亿吨的海水中,每年吸收的太阳能约在37×10~(10)亿千瓦以上,每平方公里的海洋所含有的热能大大超过360吨石油所产生的能量。据估算,世界海洋的海水温差能达500亿千瓦,可供利用的为20亿千瓦。我国南海地处热带和亚热带,可利用的海水温差能约1.5亿千瓦。如此巨大的能量资源,既可再生,又无污染,又不占用宝贵的陆地,还可进行综合利用,因此开发利用海水温差能早就引起     

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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

海洋生态环境资源经济的集成战略和可持续发展模式研究

海洋开发战略及可持续发展问题是目前学术界所普遍关注的问题。文章在分析海洋生态、环境、资源和经济相互关系的基础上,认为在海洋开发过程中需维持各要素之间的动态平衡,实施海洋开发的集成战略。同时,在海洋开发的集成战略的指导下,提出海洋开发的可持续发展模式——循环经济模式。     

Revisiting ocean thermal energy conversion

Increasing concerns regarding oil spills, air pollution, and climate change associated with fossil fuel use have increased the urgency of the search for renewable, clean sources of energy. This assessment describes the potential of Ocean Thermal Energy Conversion (OTEC) to produce not only clean energy but also potable water, refrigeration, and aquaculture products. Higher oil prices and recent technical advances have improved the economic and technical viability of OTEC, perhaps making this technology more attractive and feasible than in the past. Relatively high capital costs associated with OTEC may require the integration of energy, food, and water production security in small island developing states (SIDSs) to improve cost-effectiveness. Successful implementation of OTEC at scale will require the application of insights and analytical methods from economics, technology, materials engineering, marine ecology, and other disciplines as well as a subsidized demonstration plant to provide operational data at near-commercial scales.     

Optimization of an ocean thermal energy conversion system

The optimum performance of a simple Rankine cycle ocean thermal energy conversion plant is investigated analytically. It is shown that the ratio of maximum net power output to heat exchanger surface area varies as H(Δt − t₀)² where H describes the overall heat transfer properties of the evaporator and condenser, Δt is the temperature difference between the warm and cold sea water supplies, and t₀ is a parameter depending primarily upon the pressure drops across the warm and cold sea water pumping systems. The model is relatively insensitive to the choice of working fluid, although ammonia is used as the illustrative example.     

海洋温差能开发特点及其对生态环境的影响方式

根据海洋温差能转换(OTEC)工艺过程的特点,分析了海洋温差能开发对海洋生态环境的特殊影响。认为大流量吸排水形成的大尺度水团在海洋中的重新分布,致使厂址周边海水的层化结构和环流结构以及海水盐度、溶解氧和营养水平等参数发生变化,进而对海洋环境造成很大改变,形成了OTEC技术特殊的环境影响方式。还着重分析了羽状流对初级生产力的影响,以及卷载和冲击对海洋生物的影响,分析归纳了海洋温差能开发生态环境影响的关键评价因子,对下一步的研究重点提出了建议。为未来开展洋温差能开发以及全面评价海洋温差能开发造成的生态环境影响提供技术参考。     

海洋温差能发电装置中冷水管动力性能分析

不考虑波浪、海流以及平台运动的作用,研究管内流动对冷水管动力性能的影响。基于悬臂输液管道梁模型,通过轴向流速比α、流速角比ψ和切向流速比φ三个进流口流场参数描述自由端边界条件,获得冷水管在内流作用下的控制方程。从流体动力项对管道做功的角度分析发现,φ对管道失稳的临界流速有很大的影响,并且φ=0被认为是对进流口流场的正确描述;然而,通过Galerkin法分析发现,φ=0的进流口流场模型不能解释进流口压降Δp对动态失稳基本没有影响的试验现象。相反,φ≠0的进流口流场模型在使得进流口压降Δp的影响几乎为零的同时,还能够获得较大的临界流速,与Kuiper观察的试验现象相符。切向流速比φ的正确评估是准确预测临界流速的前提条件。     

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。     

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.     

三沙市温差能电站潜在站址选划分析

本文基于Nihous等人的方法利用WOA13海洋再分析资料针对三沙市所属几个重要海岛进行了温差能电站站址选划工作。研究表明南中国海温差能资源十分丰富,且功率密度的年变化很小,资源稳定性良好。综合考虑到温差能资源开发所涉及的温差、水深地形、离岸距离、环境影响以及社会经济等指标,本文在三沙市重点岛礁中优选出4个具有潜在开发价值的温差能潜在站址,并进行了详细的资源评估。结果显示:4个电站表层暖水温度介于24℃~28℃之间,年平均值为26℃,1 000 m水深冷水温度约为4℃,表层暖水与1 000 m水深处年平均温差约为22℃,冬季最低为20℃,夏季最高为26℃。温差达20℃时的水深分布情况显示,冷水可获取深度约为500~600 m,离岸距离均在10 km以内。在设计输出功率为10MW的前提下,年净输出功率均在10~19 MW之间,每年发电80GWh并输出22 000 m~3淡水。     

Deep ocean wave energy conversion using a cycloidal turbine

A lift based wave energy converter, namely, a cycloidal turbine, is investigated. This type of wave energy converter consists of a shaft with one or more hydrofoils attached eccentrically at a radius. The main shaft is aligned parallel to the wave crests and submerged at a fixed depth. In the two-dimensional limit, i.e. for large spans of the hydrofoil (or an array of these), the geometry of the converter is suitable for wave termination of straight crested Airy waves. Results from two-dimensional potential flow simulations, with thin hydrofoils modeled as either a point vortex or discrete vortex panel, are presented. The operation of the cycloidal turbine both as a wave generator as well as a wave-to-shaft energy converter interacting with a linear Airy wave is demonstrated. The impact on the performance of the converter for design parameters such as device size, submergence depth, and number of hydrofoils is shown. For optimal parameter choices, simulation results demonstrate inviscid energy conversion efficiencies of more than 99% of the incoming wave energy to shaft energy. This is achieved using feedback control to synchronize the rotational rate, blade pitch angle, and phase of the cycloidal wave energy converter to the incoming wave. While complete termination of the incoming wave is shown, the remainder of the energy is lost to harmonic waves traveling in the up-wave and down-wave directions.