海水温差发电

1、海水温差发电目录1. 项目的背景和意义2. 与国内外研究现状的比较3. 本海水温差发电技术特点4. 实现产业化的技术路线和措施5. 预期完成目标6. 项目实施对社会的效益7. 经济预算8. 经济预算举例1. 项目的背景和意义a) 在大海中， 真正最有力量的， 并不是那些看起来气势汹汹的波涛， 而是默默无声地 蕴藏在海水中的热能。同样面积的海洋要比陆地多吸收 10%20%的热量，海水的热容量比土层大两倍，比花岗岩大五倍，比空气大 3100多倍，因此海洋成了地 球上吸收太阳能的最大热库。b) 海水温差发电： 利用表层温海水使工质蒸发， 深层冷海水使工质冷凝的原理驱动涡 轮机，并带动发电机发电的作业

2、。C)海洋中蕴藏着丰富的太阳热能。太阳每年供应给海洋的热能大约有6 00多万亿千瓦时， 如此巨大的能量， 除了一部分转变为海流的动能和水汽的循环外， 其余都直 接以热能的形式储存在海水中， 主要表现为海水表层和深层直接的温差。通常情 况下，海水表层的温度可达2 5 2 8 C，而海平面以下5 0 0米的深处水温大约只有4 7C，两者相差20C左右，热带海洋的温差更为明显。d) 目前，海洋温差发电的能源变换效率只有 3%_5%，比火力发电的 40%低得多，但 它的优点也是不言而喻的：绿色、环保、可再生、取之不尽，用之不竭。e) 绝对温差20 C，效率 3%计算，一升海水含有的净有用能量为20 X

3、 3%X 4.18 X1000=2.5kJ，即每秒抽取1升热海水，可以产生 2.5kw的发电功率，如每秒抽取 1 立方米的热海水，则可以发出 2500kw 的功率，而且是连续可以发电，并在发电的 同时，生产的淡水是 24kg/kwh,即2500kw的发电功率，每小时可以同时生产 60吨 淡水，能源和淡水是海岛最稀缺的资源f) 日本、法国、比利时等国已经建成一些海水温差发电站，功率从100千瓦至 10000千瓦不等。2. 海水温差发电的国内外研究现状的比较经过科学家们的多年研究， 1926 年 11 月 15日，在实验室里首次研究成功海洋的温差 发电。海洋温差发电的基本原理是利用太阳辐射的热量进

4、入海面以下1 米处，就有60%68%被海水吸收掉了， 而几米以下的热量已所剩无几了， 即使海面上有波浪搅动， 水温有所调节， 但水深 200 米处， 几乎没有热量传到。 海洋温差发电就是将海洋表面的 温水引进真空锅炉， 这时因压力突然大幅度下降， 温度不高的温水也立即变成蒸汽。 例 女口，在压力为0.031兆帕时，24C的水也会沸腾。利用这种温度不高的蒸汽可以推动汽 轮发电机发电，然后用深层的冷海水冷凝乏气，继续使用。从理论上说，冷、热水的温差在166C即可发电，但实际应用中一般都在20C以上。凡南北纬度在 20 度以内的热带海洋都适合温差发电。例如，我国西沙群岛海域，在5月份测得水深30米以

5、内的水温为30C,而1000米深处便只有5C,完全适合温差 发电。大海里蕴藏着巨大的热能，据估计只要把南北纬 20 度以内的热带海洋充分利用起来发电，水温降低1C放出的热量就有600亿千瓦发电容量，全世界人口按 60亿计算， 每人也能分得 10千瓦，前景是十分诱人的。早在 19 世纪就有人提出过海水温差发电的设想，但世界上第一座试验性海水温差发电厂直到 1979年 8月才在美国夏威夷问世。 这座电厂的发电能力为 50千瓦，它设在一艘驳船上。同年812月作了试发电。这次发电成功表明， 海水温差发电将很快具备 商业价值。海洋是全世界最大的太阳能收集器， 6000 万平方公里的热带海洋一天吸收的太阳

6、 辐射能，相当于 2500 亿桶石油的热能。如果将这些储热的1转化成电力，也将相当于有 140亿千瓦装机容量，为美国现今发电能力的 20倍以上。海洋热能发电有两种方式： 第一种是将低沸点工质加热成蒸气； 第二种是将温水直 接送入真空室使之沸腾变成蒸汽。蒸汽用来推动汽轮发电机发电，最后从6001000米深处抽冷水使蒸汽冷凝。第一种采取闭式循环，第二种采取开式循环。海水温差发电， 1930 年在法国首次试验成功，只是当时发出的电能不如耗去的电力多，因而未能付诸实施。现在，许多国家都在进行海水温差发电研究。实践证明， 开式循环比闭式循环有更多的优点： 以温海水作工质， 可避免氨或二 氯二氟甲烷等有毒

7、物质对海洋的污染； 开式循环系直接接触热交换器， 价廉且效率高； 直接接触热交换器可采用塑料制造， 在温海水中的抗腐蚀性高； 能产生副产品 蒸馏水。开式循环也有缺点： 产生的蒸汽密度低， 汽轮机体积大； 变成蒸汽的海水排回海洋 后，会影响附近生物的生存环境。海洋温差发电，是以非共沸介质（氟里昂 -22 与氟里昂 -12 的混合体）为媒质，输出功率是以前的 1.11.2倍。一座 75千瓦试验工厂的试运行证明，由于热交换器采用平板装置， 所需抽水量很小，传动功率的消耗很少，其他配件费用也低，再加上用计算 机控制，净电输出功率可达额定功率的70。人们预计，利用海洋温差发电，如果能在一个世纪内实现，可

8、成为新能源开发的新的出发点。a. 开式循环：开式循环要求海水的温差必须达到18C以上。其方法是，抽取表层热海水，在一定真空度下将高温海水蒸发成低压蒸汽介质用以推动涡轮机旋转，介质乏 气以低温海水冷却液化。由于开式循环需要保持一定的真空度，蒸汽压力很低，压 差极其微小，透平（涡轮机）的体积十分庞大，不仅热效率很低，系统耗能也十分 巨大，即使能够实现正发电，发电成环保本也极高。b. 闭式循环：闭式循环使用低沸点液体物质，如液氯、丙烷、氟利昂等做为工作介质。使用高温海水加热工作介质，使其受热蒸发为相对的高压蒸汽介质用以推动涡轮机 旋转，介质乏气由低温海水冷却为低压介质蒸气，将低压蒸气介质加压冷却液化

9、， 从而进入下一个工作循环。由于采用了低沸点液体做为工作介质，闭式循环提高了 工作介质的蒸气压力，缩小了透平的体积，工作效率得以大幅提高。但这种方法仍 需大量抽取冷、热海水，特别是用于抽取冷海水的冷水管粗而且长，换热器的体积 很大， 占据了很大的空间， 形成了难以攻克的技术难题， 限制了发电系统的大型化。 并且仅用于抽取冷、热海水的能耗就占到了发电总量的50%左右。发电成本仍然很c. 混合式：该方法采用开式循环的高温海水真空蒸发方案（闪蒸） ，利用低沸点液体使 海水蒸汽冷却液化，同时低沸点液体吸收水蒸气液化时放出的热量而受热蒸发为相 对高压蒸气工作介质，后面的工作过程与闭式循环的工作程序相同。

10、混合式海水温 差发电方法只是多了一种海水淡化的副产品，丝毫没有解决闭式循环存在的技术难 题。d. “上原循环” ：由日本左贺大学上原教授提出。采用氨和水的混合物做为工作介质。3. 本人的海水温差发电技术特点a. 采用混合式原理，但 在设备局部制造中采取全新技术 ，解决了海水抽取中腐蚀性及高能耗难题、换热器体积庞大的问题，取消了回流泵，减少设备自身能耗，增加 能量输出，并在汽轮机上采取了全新技术，使机构效率更高，体积更小，制造成本及 制造的技术难度降到最低。b .每kw小时产生的淡水量：一般 1公斤20C温差热水冷却其中的 10C，会有 41800焦耳的热量，需要蒸发水蒸气约 17克，那每kw小

11、时产生的淡水量为：17X 3600- 2.5= 24480 克即 1kw 功率的发电能力，一天可以同时生产 587 升淡水，约半吨多一点4. 实现产业化的技术路线和措施a先试制微型样品，进行技术鉴定，以便科技局立项，申批高科技新能源项目。b. 生产发电功率小于 100kw的小型机组，拓展市场。c. 准备大型机组的设计、生产、安装，海域条件选取等5. 预期完成目标a. 设计生产100kw-10000kw的系列海水温差发电机组，并成立专业安装调试工程队， 对机组选址，安装，调试。b. 第一年完成样品，科技立项，争取设计及验证100kw的小型机组，并拓展市场。c. 第二年，完成100kw小型机组，及

12、市场销售，小岛开发用机组及安装调试，争取上万 kw 机组设计筹备6. 项目实施对社会的效益a. 利用海水温差发电，对于开发海洋资源具有重大意义，如它可以为开采海底石油和 多金属结核等的设备提供电力，并可以从海底开采上来的矿物就地冶炼，省去运输 上的很多麻烦。利用海水温差发电的科学探索，为人类向海洋索取能源展示了美好 的前景。b. 大规模应用海水温差发电，减少矿物燃料，保护环境，海水温差发电实际是利用太 阳能，源源不绝，海洋就是个天然集热器，不像陆地利用太阳能，需要集热器占用 土地资源，应用海水温差发电，海洋将成为陆地的新能源库，而且是可再生并源源 不绝。c. 海岛最缺的基础资源就是能源和淡水，

13、没有能源和淡水的海岛，人类就无法在海岛 上长期生活，海水温差发电，可以让赤道附近的海岛拥有能源和淡水，对海岛的经 济开发起着关键的作用。d. 抽上来的冷海水可以作为空调冷源。7. 经济预算a. 样品阶段，试制样品，初步估计需要5万，做出1kw以内的机组。b. 综合样机试验情况及政府科技立项的政策支持情况，拓展市场，按市场走向决定后 续资金的投资方向。c. 大功率海水温差发电站的投资成本约1-2万元/kw，比火电建设成本高 3-5倍，运行 费用0.02元/kwh，燃料费用为0元，这些都比火电低，特别在环境保护方面的价值 有无可比拟的优势。d. 海水温差发电设备规模生产后，每年建造销售100万kw

14、的机组，毛利润将达到 20 亿元 /年，每年税收 10 亿e. 大功率海水温差发电站的投资成本约1-2万元/kw，电销售价0.3元/度，年发电价值约2400元，以2万元/kw的投资成本计算，预计 10年回收成本，电站寿命 30年， 随着技术的进展，投资成本降到1万元/kw是可以实现的，这样，回收成本只需要5 年，电站建设的竞争力就超过火电与核电（淡水生产的价值没有计算在内淡水的价 值约为发电价值的10%，相当于发电的运行费用） 。作为投资海水温差发电站的投资人来说，购买我们的设备进行发电投资是可行的。f目前，1千瓦光伏电站的成本达到 8000元，与水电建设成本相当，火电每千瓦投资 为4000元

15、，而核电投资为 1330-2000美元， 约合人民币为 1.1 万-1.65万人民币， 两 者相差高达 2.75-4.1 倍。另一个重要原因是核电建设周期相对较长，其建设周期一 般为 70 个月 （约 6 年），如果控制不好，将达到80-90 个月。与此相对，火电一般为30 多个月。但核电存在后期报废核废料处理的问题及运行过程中的意外风险，该风 险如日本福岛核电站危机，切尔诺贝利核电站事故等8.经济预算举例海水温差发电，理论上核算验证， 10MW 级发电成本发电成本控制在 0.2 元/度， MW 级以内的成本在 0.40 元/度以内，可以与火电竞争（火电入网价格在0.35-0.42 元/度之间

16、，风电入网价格在 0.51-0.61 元/度）能光伏入网价格在1 元/度，海水温差发电站 2.5MW 的发电机组，每秒抽取 1 吨热海水和 1 吨冷海水，相当于 1 小 时3600 X 2吨的海水提升高度为 5 米，消耗功率为5X 36X 2X 1000000 牛十 3600 秒十 1000= 100kw 取水泵最低效率为 60%，则水泵消耗功率为100kM 60%= 167 kw水泵消耗功率占电站发电比例（电站自身消耗功率比例）167kw - 2.5MW = 6.68%流速按 2米/秒计算，管径需要 0.8 米，冷水管长 800米。热水管长 100米 水泵总排量为： 2X 3600 立方米

17、/ 小时，扬程 5 米 蒸发器热交换面积： 7500平方米，需要直径 10的铜管 12000米，用铜重量 9t 设备材料成本：2.5MW机组 占地面积 5亩或 1000吨位船只连带土建成本计 1000万，投资电站成本：不超过1万元/Kw, 2.5MW投资成本2500万元收益计算：收入：年发电时间按 300 天计算，发电量2500kwX 24 小时 X 300 天=1800 万度 / 年按风电入网价格 0.51 元/度计算（海水温差发电实际是属于太阳能电源），电能销售收入1800万度X 0.51元/度=918万/年淡水： 1kw 功率的发电能力，一天可以同时生产 587 升淡水，年产淡水2500

18、kwX 300 天X 0.578t = 43.35 万 t/ 年按1元/t入网计算，水销售收入：约 43 万合计收入： 961 万元支出： 设备维护费： 3 万大修费： 30 万/年人工费： 80万/10人管理费： 10 万折旧费： 250万（按 10年计算，设计寿命 30年,折旧费相当于还本金额）资金利息： 300 万（按年利率 12%，全额计算投资金额） 税收支出：太阳能项目，税收基本为零不可预见费用： 10 万合计支出： 683 万元利润： 278 万初期投产年收益： 11.12%30年总收益为：278 X 30+250 X 20+300 X 25= 20840万元（不计收益利息）以上计算， 支出按最大费用计算， 收入按风电入网计算， 没有把国家对新能源投资补贴 计算进去，这样就不管政策如何变动，收益计算值都不会受到影响目前需要种子投资，产品试样开发。邵再江省台州市路桥区机场路 536 号网上文摘： 太阳能光伏发电是不可取的,主要瓶颈是蓄电池 ,因为太阳能发电离不开蓄电池蓄电能用电时蓄电池再释放出来经过逆变交流电后应用,目前世界上关于太阳能发电每度电成本低于一元人民币 ,那是根本不可能的。 我们先假设太阳能光伏发电其它组件零成本,就以蓄电池来计算成本 :假如你家每日用电是十度电,就得准备 12v200ah 电池五个 （每个新的理论上可蓄放 2.4