作为今后全球能源的重要补充形式，距离中国温差能最终实现商业化的时间并不会太久，但目前存在的障碍也不少。
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■本报记者 贺春禄
近日，美国著名企业洛克希德·马丁公司与华彬集团在北京签署协议，计划建造一座利用海水温差能发电的绿色工厂，这座10兆瓦的海洋热能转换工厂将成为全球最大的海洋热能厂。
全程参与项目筹划的国家海洋局第一海洋研究所研究员刘伟民接受《中国科学报》记者专访时表示，随着商业化大幕的开启，海洋温差能今后有望成为能源的重要补充形式。
温差能资源丰富
刘伟民告诉记者，去年4月洛克希德·马丁公司就开始分别与国家海洋局以及中海油接触。“洛克希德·马丁公司与中国合作的欲望比较迫切，因为中国南海是全球温差能最丰富的地区之一，非常适合建设温差能发电厂。”
温差能是指海洋表层海水和深层海水之间的温差储存的热能，利用这种热能可以实现热力循环并发电，此外，系统发电的同时还可生产淡水、提供空调冷源等。
刘伟民介绍说：“从海洋可再生能源角度来看，海洋热能指的就是温差能；而从热能利用的角度来说，海洋温差能、海水源热泵、利用海洋冷却的一些设备，都是利用了海洋热能。”位于北回归线以南的中国南海是典型的热带海洋，太阳辐射强烈。南海的表层水温常年维持在25℃以上，而500~800米以下的深层水温则在5℃以下，两者间的水温差在20℃~24℃之间，温差能资源非常丰富。
对于此次与华彬集团合作的项目，洛克希德·马丁公司任务系统和培训部门副总裁Dan Heller表示：“海洋温差发电能带来的利益是巨大的，公司已在这项技术上研究了数十年。”
创建于1912年、总部位于美国马里兰州蒙哥马利县的洛克希德·马丁公司，是全球最大的国防工业承包商——亦是世界级的军火巨头，去年出售的军火总值高达362亿美元，其核心业务包括航空、电子、信息技术等。
先进的循环系统
刘伟民表示，洛克希德·马丁公司通过中国可再生能源协会的牵线搭桥，选择华彬集团作为合作对象。
记者了解到，总部位于泰国的华彬集团是一家集国际贸易、物业经营管理、旅游休闲度假、功能饮料等为经营主业的跨国集团，1995年起开始在华投资。而该项目除华彬集团与洛克希德·马丁公司为主体外，国家海洋局第一海洋研究所与中国宏华集团也参与其中。
“今年2月我们四方已经在北京商议合作的事宜，计划在第一海洋研究所成立联合实验室，10兆瓦海洋温差能电站拟采用洛克希德·马丁公司提供的设备、第一海洋所的热力循环技术与宏华集团的海上平台。”刘伟民说。
目前关于项目的选址仍未最后确定，据刘伟民透露，华彬集团有意选择西沙群岛中的一座小岛建设这座海洋热能转换工厂，今后将为附近度假村提供电力、饮水与氢等。
洛克希德·马丁公司是全球知名的大企业，在该项目的技术路径方面选择了第一海洋所研发的新型闭式热力循环系统，由此可见该循环系统的先进之处。
据了解，海洋温差能转化方式包括开式循环和闭式循环：开式循环系统包括真空泵、温水泵、冷水泵、闪蒸器、冷凝器、透平—发电机组等，闭式循环系统则不用海水而采用低沸点的物质（如氨、丙烷等）作为工作介质，在闭合回路内反复进行蒸发、膨胀、冷凝。
当前，全球海洋温差能闭式循环研发已经历了单工质朗肯循环到混合工质Kalina循环，再到上原循环的过程，海洋热能利用效率也从过去的3%左右提高到接近5%。
刘伟民说：“我们从2007年开始研发热力循环，利用氨—水混合物作为工作介质，采用贫氨溶液回热循环和氨气回热循环，其热能利用效率能够达到5.1%左右，是目前利用效率最高的闭式循环系统。”
商业化之路不平坦
业内专家指出，温差能在全球海洋能中储量最大，全世界温差能的理论储量约为60×1012W。由于温差能具有可再生、清洁、能量输出波动小等优点，因此被视为极具开发利用价值与潜力的海洋能资源。
相比其他海洋能，中国温差能还有着得天独厚的地理条件。“比如中国东面由于岛屿的阻挡，相比欧洲波浪高度不够、能量密度也相对较小。而温差能如果转化为浪高将达到500多米，按可资利用效率5%计算，可达25米水头，同时，温差能能量输出也更加稳定。”
此次洛克希德·马丁公司与华彬集团合作的项目，如能最终建成，将是我国乃至全球第一座商业化的海洋温差能发电工厂。
刘伟民说：“作为今后全球能源的重要补充形式，距离中国温差能最终实现商业化的时间并不会太久，但目前存在的障碍也不少。”
在如何加强海洋能资源开发利用的问题上，刘伟民建议，应当在各种海洋能研究的基础上，将研究重点集中在有一定研发基础和高效的获能设备上，进行技术深化，重点突破，尽快实现海洋能利用商业化。
目前我国在温差能设备制造方面与国外先进水平相比差距仍较大。比如此次项目最终决定引进洛克希德·马丁公司的设备，归根结底在于我国此前在交换器、透平—发电机组等关键部件的研发上投入太少。“所以，今后建议加大对设备研发的投资、加强实验室建设。”
此外，当前国内关于温差能的基础与技术研究非常少，刘伟民说：“如氨—水工质在海洋温差能下的蒸发器、冷凝器热交换性能研究，防海水腐蚀的摩擦焊换热器以及高效氨透平的研究，目前国内相关的研究都不多。一旦今后温差能商业利用速度加快，推广方面将面临不小的困境。”
《中国科学报》 (2013-05-15 第8版 能源)
