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日本久米島溫差能發(fā)電示范電站

2024-01-24 14:10     來源:面向2035海洋能源開發(fā)及核心技術戰(zhàn)略研究     日本 溫差能溫差能電站海洋能源

為海洋深層水的取水設施相關費用約占總投資額的40%-50%,這是該發(fā)電站成本較高的主要原因。如果僅僅是用于單一的發(fā)電會對建設深層取水設施造成很大的經(jīng)濟負擔,然而,許多離島的產(chǎn)業(yè)例如漁業(yè)、水產(chǎn)業(yè)、觀光業(yè)等都可以利用海洋深層水。這樣不僅有助于降低發(fā)電成本,也可以為區(qū)域經(jīng)濟做出貢獻。

日本佐賀大學海洋能源中心從20世紀70年代開始海洋溫差能技術研究,在原理研究、試驗驗證、關鍵設備研發(fā)和工程示范等方面進行了系統(tǒng)性的工作,整體水平居世界領先地位。2012年建成日本久米島海洋溫差能發(fā)電驗證設備,,采用近海深層水(-600m,9℃)和表層海水(冬季22℃、夏季28℃),溫差滿足要求。該裝置裝機容量為50kW,2016年裝機容量增加到100kW。設置了兩臺深層取水泵(各45kW)和一臺表層取水泵(75kW),深層取水管內徑280mm,由特殊聚乙烯材料制成,系統(tǒng)日取水量達13000t。系統(tǒng)中汽輪機轉速為33000r/min,發(fā)電機采用永磁型,發(fā)電功率達到50kW。日本佐賀大學通過優(yōu)化能流配置,提出了“上原循環(huán)”,該循環(huán)熱效率可達4.9%。該循環(huán)采用非共沸循環(huán)工質(氨水溶液)并通過增加蒸餾分離系統(tǒng)減少了循環(huán)過程中的不可逆損失。然而,由于“上原循環(huán)”結構復雜,佐賀大學所建造的100kW海洋溫差能示范發(fā)電站仍采用閉式朗肯循環(huán)??梢?,對于海洋溫差能示范發(fā)電站,其循環(huán)形式的結構簡單、運行可靠是主要考慮因素。

此外,該OTEC裝置提供了很好的海水綜合利用思路。海洋溫差發(fā)電冷熱源溫差小、系統(tǒng)能耗大,以凈輸出電量為單一產(chǎn)品經(jīng)濟效益有限。日本久米島示范發(fā)電站裝機容量為100kW,該裝置以海水綜合利用為目標,輸出電量用于系統(tǒng)自身功耗。通過海水淡化、海水制冷、海水養(yǎng)殖等方式,在久米島形成產(chǎn)業(yè)鏈,主要包括:深海礦泉水、化妝品、海水空調、深海水產(chǎn)等,取得了良好的經(jīng)濟效益。這為中國南海溫差能開發(fā)利用頂層設計提供了重要思路。

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