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第五章 海洋能多种发电技术 2015年11月19日 周四 5、6节 要点1：海洋与海洋能 要点1：海洋与海洋能 1：海洋的认知 海洋地球生命的摇篮！地球表面总面积约5.1亿平方千米，其中海洋面积为3.6亿平方千米，占地球表面积的71%，汇集了地球97%的水量。 何谓海洋？ 我们常听说我国东海、南海、黄海、地中海，大西洋、太平洋、印度洋，它们有什么区别？ 1、海洋的认知---洋 海洋：“海”与“洋”的统称。 洋，是海洋的中心部分，是海洋的主体。世界大洋的总面积，约占海洋面积的89%。大洋的水深，一般在3000米以上，最深处可达1万多米。大洋离陆地遥远，不受陆地的影响。它的水文和盐度的变化不大。每个大洋都有自己独特的洋流和潮汐系统。大洋的水色蔚蓝，透明度很大，水中的杂质很少。世界共有4个，即太平洋、印度洋、大西洋、北冰洋。 1、海洋的认知---洋 1、海洋的认知---海 海，在洋的边缘，是大洋的附属部分。海的面积约占海洋的11%，海的水深比较浅，平均深度从几米到二三千米。海临近大陆，受大陆、河流、气候和季节的影响，海水的温度、盐度、颜色和透明度，都受陆地影响，有明显的变化。夏季，海水变暖，冬季水温降低；有的海域，海水还要结冰。在大河入海的地方，或多雨的季节，海水会变淡。由于受陆地影响，河流夹带着泥沙入海，近岸海水混浊不清，海水的透明度差。海没有自己独立的潮汐与海流。 1、海洋的认知---海 海可以分为边缘海、内陆海、和地中海。 边缘海：海洋的边缘，临近大陆，有一群海岛把大洋分开。如：我国的东海、南海是太平洋的边缘海。 内陆海：位于大陆内部的海，如：欧洲波罗的海。 地中海：几个大陆之间的海，水深比内陆海深。 全世界主要的海有54个，太平洋中的海最多，大西洋次之。我国有东海、南海、黄海、渤海 1、海洋的认知---海洋资源 要点1：海洋与海洋能 要点1：海洋与海洋能 要点1：海洋与海洋能 海水的温差 太阳辐射的情况不同，海水的温度是有差异的。 水平分布，一般随着纬度增加而降低。 垂直分布，都是随着深度增加而降低。 海水温度大体保持稳定，温度变动范围一般在-2～3℃。 三、海水的温差和温差能 海水温差能 由海洋表层海水和深层海水之间水温差形成的温差热能，是海洋能的一种重要形式。 全球的海洋温差能分布 据有关研究资料，位于北纬45°至南纬40°的约100 个国家和地区都可以进行海洋温差发电。 中国的海水温差能分布 我国南海的表层海水温度全年平均在25～28℃，其中有300 多万km2海区，上下温度差为20℃左右，是海水温差发电的好地方。 海水的温差和温差能 温差发电的原理 海洋温差能发电，就是利用海洋表层暖水与底层冷水之间的温度差来发电。 通常所说的海洋温差发电，大多是指基于海洋热能转换（OTEC）的热动力发电技术， 工作方式分为开式循环、闭式循环、混合式循环三种。 最近，也有研究者提出根据温差效应利用海水温差直接发电的设想。 开式循环系统 工作原理 先用真空泵将循环系统内抽成真空，再用温水泵把温海水抽入蒸发器。 系统内有一定的真空度，温海水在蒸发器内沸腾蒸发，变为蒸汽，推动蒸汽轮机运转，带动发电机发电。 蒸汽通过汽轮机后，被冷水泵抽上来的深海冷水冷却，凝结成淡化水后排出。 冷海水冷却了水蒸气后又回到海里。 作为工作物质的海水，与外界相通，因此称为开式循环。 开式循环系统 开式循环的优点 在发电的同时，还可以获得很多有用的副产品。 －温海水在蒸发器内蒸发后所留下的浓缩水，可用来提炼化工产品； －可以得到大量淡水。 开式循环的不足 ① 低温低压下海水的蒸气压很低，为使汽轮发电机能在低压下运转，机组必须造得十分庞大。 ② 开式循环的热效率很低，为减少损耗，不得不把各种装置和管道设计得很大。 ③ 需要耗用巨量的温海水和冷海水，耗能严重，发电量的1/4～1/3 消耗于系统本身。 ④ 在海洋深处提取大量的冷海水，存在许多技术困难。 开式循环系统 闭式循环系统 闭式循环系统用低沸点液体（如液态氨）作为工作介质，所产生的蒸气作为工作流体。 氨水的沸点33℃，明显低于水，更容易沸腾。 闭式循环系统的特点 缺点：蒸发器和冷凝器要求高，耗资昂贵。 优点：蒸汽压力提高数倍，发电装置体积变小，而发电量可达到工业规模。 闭式循环系统一提出，就得到广泛的赞同和重视，成为目前海水温差发电的主要形式。 闭式循环系统 混合循环系统也是以低沸点的物质为工质。用温海水闪蒸出来的低压蒸汽来加热低沸点工质。既能产生新鲜淡水，又可减少蒸发器体积，节省材料，便于维护。 混合循环系统 据塞贝克效应，若将两个不同的导体/半导体电极分别置于海洋表层温海水和深层冷海水中，电极间即可产生电压。 这种温差发电方法，在具体实现上仍有很多困难，还停留在设想阶段。 直接温差