新能源与分布式发电技术05海洋能多种发电技术课件(5478KB).ppt

§5.5.3 温差发电的发展 日本科学家从1973 年开始进行海洋温差发电的研究。 日本1981年完成100kW 闭式循环温差电站，1993年建成210kW 开式循环装置，净出力为40～50kW。 1995 年前后印度建成6 座5 万千瓦的陆基海水温差能电站。 1980s年代台湾电力公司和中科院广州能源研究所分别开设进行了温差利用的研究。 温差发电的世界之最 世界最早的海水温差发电实验 1926 年，克劳德在法兰西科学院大厅，…… 世界第一座海水温差电站 1930 年，克劳德在古巴海滨…… 世界第一座实用的海水温差电站 1979年，美国在夏威夷岛西部海域…… 世界最大的海水温差电站 1990 年，日本在鹿儿岛…… 海洋温差能发电系统，还有许多技术和经济问题需要解决： （1）转换效率低。 （2）投资成本高。 （3）建设难度大。 （4）选址不容易。 §5.6 盐差发电 海水中至少有 80 多种化学元素，主要以盐类化合物存在，在水里会电离成带正负电荷的两类离子。 盐差能就是指海水和淡水之间或两种含盐浓度不同的海水之间的化学电位差能，是以化学能形态出现的海洋能。 全球海洋的海水盐度分布，参见教材图5.41。 河流入海口，往往有显著的盐度差。 §5.6.1 海水的盐差和盐差能 据估计，假设只有降雨量大的地域的盐度差才能利用，技术上可利用的约30 亿千瓦。 我国盐差能的理论功率约1.25×105 MW，主要集中在各大江河的出海处。 同时，我国青海省等地还有不少内陆盐湖可以利用。 海水的盐差能的分布 在半透膜(水能通过,盐不能)隔开的有浓度差别的溶液之间，低浓度溶液透入高浓度溶液的现象，称为渗透现象。 发生渗透现象时，若在浓度大的溶液上施加一个机械压强，恰好能阻止稀溶液向浓溶液发生渗透，则该机械压强就等于这两种溶液之间的渗透压。 §5.6.2 渗透和渗透压 §5.6.3 盐差能发电的方法 渗透压法，就是利用半透膜两侧的渗透压，在不同盐浓度的海水之间形成水位差，然后利用海水从高处流向低处时提供的能量来发电，类似潮汐发电。 关键技术：半透膜技术和膜与海水间的流体交换技术， 技术难点：制造强度足够、性能优良、成本适宜的半透膜。 §5.6.3.1 渗透压法 （1）强力渗压发电 在河水与海水之间建两座水坝，坝间挖一个低于海平面的水库。前坝内安装水轮发电机组，使河水与水库相连；后坝底部安装半透膜渗流器，使水库与海水相通。 水库的水通过半透膜不断流入海水中（为什么？），水库水位不断下降，这样河水就可以利用它与水库的水位差冲击水轮机旋转，并带动发电机发电。 技术难点：在低于海平面的深坑建造电站；能够抵抗腐蚀的半透膜。发展的前景不大。 （2）水压塔渗压发电 水压塔与淡水间用半透膜隔开。先由海水泵向水压塔内充入海水，运行时淡水从半透膜向水压塔内渗透，使水压塔内水位不断上升，从塔顶水槽溢出，海水(经管道) 冲击水轮机旋转，带动发电机发电。 在运行过程中，为了使水压塔内的海水保持盐度，海水泵不断向塔内打入海水。 （2）水压塔渗压发电 发出的电能，有一部分要消耗在装置本身，如海水补充泵所消耗的能量、半透膜洗涤所消耗的能量。 浓差发电要投入实际使用，尚需要解决许多困难。例如 大面积的半透膜，和长距离的拦水坝，投资惊人。 半透膜要承受2MPa的渗透压，也难以制造。 （3）压力延滞渗透发电 压力泵先把海水压缩再送入压力室。运行时淡水透过半透膜渗透到压力室同海水混合。 混合后的海水和淡水与海水比具有较高的压力，可以在流入大海的过程中推动涡轮机做功 。 有公司预计2015年渗透能发电可投入商业，并可生物能、潮汐能相竞争。 §5.6.3.2 蒸汽压法 同样温度下淡水比海水蒸发得快，因此海水一边的饱和蒸汽压力要比淡水一边低得多，在一个空室内蒸汽会很快从淡水上方流向海水上方并不断被海水吸收，这样只要装上汽轮机就可以发电了。 蒸汽压发电的最显著的优点是不需要半透膜，这样就不存在膜的腐蚀、高成本和水的预处理等问题。 但是发电过程中需要消耗大量淡水，应用受到限制。 §5.6.3.3 浓差电池法 浓差电池，也叫渗透式电池，一般需要两种不同的半透膜，一种只允许带正电荷的钠离子自由进出，一种则只允许带负电荷的氯离子自由出入。 该系统需要采用面积大而昂贵的交换膜，发电成本很高。 不过使用寿命长，而且即使膜破裂了也不会给整个电池带来严重影响。 另外，这种电池在发电过程中电极上会产生Cl2 和H2，可以补偿装置的成本。 §5.6.4 盐差发电的发展状况 海洋盐差发电的设想是1939 年由美国人首先提出来的。 第一份关于利用渗透压差发电的报告发表于1973 年。 1975 年以色列的洛布建造并试验了一套渗透法装置，证明了其利用的可行性。目前以色列已建