温差能发电的工作原理及应用现状

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1-32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1-33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。

图1-32　开式循环工作框图(www.xing528.com)

图1-33　闭式循环工作框图

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1-34。采用混合循环系统效率高，机械损耗少，又能获得淡水。

图1-34　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1-35。

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。