温差能

物理领域术语

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。

能源来源

位于北回归线以南的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。

转化方式

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。

全球海洋温差能闭式循环研发趋势

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%。

温差能在全球海洋能中储量最大

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。

中国温差能还有着得天独厚的地理条件

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。”

我国在温差能设备制造方面差距大

我国在温差能设备制造方面与国外水平相比差距仍较大。主要引进洛克希德·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。

此外，当前国内关于温差能的基础与技术研究非常少，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，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。

科研现状

2023年8月，中国地质调查局广州海洋地质调查局牵头研发的20kW海洋漂浮式温差能发电装置在南海成功完成海试，返回广州南沙。这是中国首次在实际海况条件下实现海洋温差能发电原理性验证和工程化运行。该套海洋温差能发电装置搭载“海洋地质二号”船在南海1900米深海域开展了首次海上试验，成功完成温差能发电技术验证。本次试验发电总时长4小时47分钟，最大发电功率16.4kW，有效发电利用率达到17.7%。

应用前景

海洋受太阳照射，把太阳辐射能转化为海洋热能。在热带和亚热带地区，表层海水保持在25~28摄氏度，几百米以下的深层海水温度稳定在4~7摄氏度，用上下两层不同温度的海水作热源和冷源，就可以利用它们的温度差发电。海洋是世界上最大的太阳能接收器。6000万平方公里的热带海洋平均每天吸收的太阳能，相当于2500亿桶石油所含的热量。热带海面的水温通常约在27℃，深海水温则保持在冰点以上几度。这样的温度梯度使得海洋热能转换装置的能量转换只达3%～4%。海洋热能转换装置必须动用大量的水，方可弥补自身效率低的缺点。

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