1.5 温差能、盐差能的开发与利用

1.5.1 温差能

海洋表层水温与稍深处的水温蕴含着巨大的热力位能。温差能发电的基本原理，是利用海洋表面的温海水（26～28℃），加热某些工质使其汽化驱动汽轮机而获得动力；同时从海底提取冷海水（4～5℃），将做功后的乏气冷凝，使之重新变成液体，按照工质和流程的不同，可分为开式循环、闭式循环和混合式循环等方式。

（1）开式循环。开式循环是将温海水进入真空室后，低压使之发生闪蒸，产生约2.4kPa绝对压力的蒸汽，该蒸汽膨胀，驱动低压汽轮机转动并带动发电机发电，做功后的蒸汽，经冷海水降温而冷凝，同时生成淡水，其工作框图如图132所示。

已建成最大的开式循环温差电发电站，是1993年美国夏威夷研建的系统，其功率

为50kW。

（2）闭式循环。在闭式循环中，温海水通过热交换器（蒸发器），加热低沸点工质氨，使之蒸发并产生不饱和蒸汽膨胀，驱动汽轮机转动并使发电机发电，做功后的蒸汽进入另一个热交换器，由冷海水降温而冷凝，被泵送至蒸发器开始下一轮循环，其系统工作框图

如图133所示。

（3）混合循环。混合循环系统包含开式和闭式循环。在开式循环系统中，温海水闪蒸产生的不饱和水蒸气，通过热交换器后冷凝，生成淡水，热交换器另一侧是闭式循环系统

图132 开式循环工作框图

图133 闭式循环工作框图

的液态工质，在水蒸气冷凝释放出来的潜热加热下产生汽化，产生不饱和蒸气，驱动汽轮机并使发电机发电。

做功后的蒸汽进入另一个热交换器，由冷海水降温而冷凝，再由泵送至热交换器，进入下一轮循环，其混合循环系统工作框图见图134。采用混合循环系统效率高，机械损耗少，又能获得淡水。

图134 混合循环系统工作框图

1930年，在古巴海滨建成10kW的混合系统

温差发电站，其示意图见图135。

温差能世界估计的蕴藏量20亿kW，我国有1.327亿kW。由于海水温差太小，能量密度低，效率仅3%，建设费用也高，目前正在积极探索中。

1.5.2 盐差能

盐差能是指海水和淡水之间或两种含盐浓度不同的海水之间化学电位差能，是以化学能形态出现的海洋能，是海洋能中能量密度最大的可再生能源，世界估计可开发盐差能为

26亿kW，我国有1.25亿kW。

在两种不同浓度的盐溶液中间置一渗透膜，低浓度的溶液向浓度高的溶液渗透，这一过程要持续到膜两侧盐浓度相等为止。根据这一原理，可人为地从淡水水面引一股淡水与深入海面几十米深的海水混合，在混合处将产生非常大的渗透压力，这足以推动水轮机发电，据测定，一般海水含盐浓度为3.5%时，所产生的渗透压力相当于25个标准大气压，而且浓度越大，渗透压力越大。如死海其渗透压力高达5000m的水头。

其发电原理如图136所示，主要由水压塔、半透膜、海水泵、水轮发电机组等组成，其中水压塔与淡水间由半透膜隔开，而塔与海水间由海水泵连接，先由海水泵向水压塔内充入海水，由于渗透压力作用，淡水向水压塔内渗透，使水压塔内水位

图135 混合系统温差能发电示意图

上升至溢流槽内溢出，冲击水轮机旋转并带动发电机发电，其效率约20%。

图136 盐差能发电原理图

目前开发利用仍处在实验室研究之中。

目前，海洋能所以没有充分开发利用，一是经济效益低，成本高；二是一些技术未过关；三是对环境也有影响，如对养殖业等。

如上所述，目前能有商业开发价值，技术成熟的首推潮汐能的开发与利用，其次是潮流能；波浪能应用在航标灯上是比较成熟的。至于温差能、盐差能的开发利用，还有不少路要走。