大工19春《新能源发电》大作业题目及要求.docx

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《新能源发电》课程设计

题 目： 题目四：温差发电的利用

学习中心：层 次：

专 业： 电气工程及其自动化年 级：

学 号：

学 生：

辅导教师： 康永红

完成日期：2019年5月29号

温差发电的利用

海洋是全世界最大的太阳能收集器，6000万平方千米的热带海洋一天吸收的太阳辐射能，相当于2500亿桶石油的热能。如果将这些热量的1%转化成电力，也将相当于有140亿千瓦装机容量，是美国当今发电能力的20倍以上。海水温差发电，是以一种混合化学液体作为介质，输出功率是以前的1.l-1.2倍。一座3000千瓦级的电站，每千瓦小时的发电成本只有0.6元以下，比柴油发电价格还低。人们预计，利用海水温差发电;如果能在一个世纪内实现，可成为新能源开发的出发点。海水温差发电，1930年在法国首次试验成功，但当时发出的电能还不如耗去的电力多，因此，没有付诸实施。现在，许多国家都在进行海水温差发电研究。

1.海洋温差发电技术发展现状

1.海洋温差发电技术发展现状

国外研究现状

利用海洋温差产生电力的理论研究和技术研究已有120多年的历史，特别是在上世纪70年代的全球能源危机时期尤其得到重视，近年来研究更是取得了实

质性进展。在热带海洋地区大约有6000万平方公里适宜发展海洋温差发电，利用海洋温差发电将能产生目前世界能源需求几倍的发电量。目前，美、印、日等国都建有海洋温差发电站。

迄今为止,海洋温差发电技术的研究在热动力循环的方式、高效紧凑型热交换器、工质选择以及海洋工程技术等方面均已取得长足的发展,很多技术已渐趋成熟。

系统方面以闭式循环最为成熟,已经基本上达到商业化水准。开式循环的主要困难是低压汽轮机的效率太低。工质是闭式循环必须考虑的关键因素。仅从性能角度出发,氨和R22是较为理想的工质,但从环保角度考虑,寻求新工质的努力仍在进行。

热交换器是海洋温差发电系统的关键设备,它对装置的效率、结构和经济性有直接的重要影响。热交换器性能的关键是它的型式和材料。钛的传热及防腐

性能良好,但是价格过于昂贵。美国阿贡国家实验室的研究人员发现,在腐蚀性暖海水环境下,改进后的钎焊铝换热器寿命可以达到30年以上。板式热交换器体积小,传热效果好、造价低,适合在闭式循环中采用。

最新的洛伦兹循环有机液体透平能20～22℃温差下工作,适用于闭式循环装置中。洛伦兹循环的T-S图如图1.1所示。它的热效率和输出功率均小于在温海水进口温度和冷海水进口温度下的卡诺循环(图1.1上T1和T4之差),而等于温海水进出口平均温度和冷海水进出口平均温度下的卡诺循环(图上T2和T3之差)。洛伦兹循环由两个等温过程和两个多变过程组成,是变温条件下的理想循环,它与卞诺循环都是可逆循环,但比后者更接近实际。选择合适的工质,使工质与热源温度变化保持一致且温差最小,便得到接近洛伦兹循环的实际循环。洛伦兹循环的特点是热效率高且接近实际工程,其透平采用两种以上氟利昂混合物作为工质,并配以适合的换热器。

图1.1 洛伦兹循环的T-S

海洋温差发电有岸基型和海上型两类。岸基型把发电装置设在岸上,把抽水泵延伸到500～1000m或更深的深海处。日本1981年11月在瑙鲁修建的一座功率为100KW的岸基发电站即采有一条外径0.7m,长950m的聚乙烯管深入到580m的海底抽取冷海水。海上型是把吸水泵从船上吊下去,发电机组安装在船上,电力通过海底电缆输送。海上型又分成浮体式(包括表面浮体式、半潜式、潜水式)、着底式和海上移动式三类。1979年在夏威夷建成的“mini-ITEC”发电装置就安装在一艘海军驳船上,利用一根直径0.6m、长670m的聚乙烯冷水管垂直伸向海底吸取冷水。

1973年石油危机以后,海洋温差能的研究工作开始取得实质性进展。1979年美国在夏威夷西部海岸建成了一座mini-OTCE发电装置,额定功率50KW,净功率15KW。这是世界上首次从海洋温差能获得有实用意义的电力。太平洋高技术国际研究中心(PICHTR)于1991年11月开始在夏威夷进行开式循环发电试验,并于1993年4月建成发电功率210KW,净输出40～50KW,并产生淡水的装置。PICHTR还开发了利用冷海水进行空调、制冷及海水养殖等附属产业,在热带岛屿显示出良好的市场前景。日本在海洋温差能研究开发方面投资力度很大,并在海洋热能发电系统和换热器技术方面领先于美国,迄今共建造3座海洋温差试验电站,均为岸基式。

印度政府将海洋温差能作为未来的重要能源之一进行开发，1997年印度国家海洋技术研究所于日本佐贺大学签订协议，共同进行印度洋的海