储量巨大！占海洋能90%的温差能怎么利用？
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大家伙儿都知道，人类一直在努力开发海洋新能源，如我们前面讲到过的潮汐能和风能。但其实海洋中还存在着另一种更为巨大的能量——温差能，据测算其占整个海洋能的90%呢。
海洋温差能又称海洋热能。海洋是世界上最大的太阳能接收器，6,000万平方公里的热带海洋平均每天吸收的太阳能，相当于2,500亿桶石油所含的热量。
海洋温差发电是利用海洋表面和海洋深处的温度差来发电的新技术。据估计只要把南北纬20度以内的热带海洋充分利用起来发电，水温降低1℃放出的热量就有600亿千瓦发电容量，前景十分诱人。
太阳辐射的热量进入海面以下1米处，就有60％～68％被海水吸收掉了，而几米以下的热量已所剩无几。即使海面上有波浪搅动，水温有所调节，但水深200米处，几乎没有热量传到。所以随著深度愈深，海水温度愈低。
如南太平洋的海水温度在水面是摄氏三十度，水面下一百米处是二十三度，二百米处急降为十四度，五百米处仅七度。海洋温差发电也就是利用这种温度差将热能转为电能的。
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海洋温差发电首先利用表层海水蒸发工质(工质——实现热能和机械能相互转化的媒介物质，如氨、丙烷或氟利昂)，使其汽化并推动汽轮发电机发电，然后利用深层冷海水冷却工质成液态，再反复使用。
从理论上说，冷、热水的温差在16.6℃即可发电，但实际应用中一般都在20℃以上。凡南北纬度在20度以内的热带海洋都适合温差发电。例如，我国西沙群岛海域，在5月份测得水深30米以内的水温为30℃，而1,000米深处便只有5℃，完全适合温差发电。
海水温差发电涉及到机械、热能、流体等多个交叉学科，其系统也包括热交换器、冷却管、汽轮机及海洋工程设备等，主要采用开式和闭式以及综合两者优点的混合式循环三种方式。
表层温海水在闪蒸蒸发器中由于闪蒸而产生蒸汽，蒸汽进人汽轮机做功后再流人凝汽器。来自深层的冷海水作为凝汽器的冷却介质。由于水蒸汽是在负压下工作，所以必须配置真空泵。
这种系统简单，还可兼制淡水；但设备和管道体积庞大，真空泵及抽水水泵耗功较多，影响发电效率。
来自表层的温海水先在热交换器内将热量传给低沸点工质——丙烷、氨等，使之蒸发，产生的蒸汽再推动汽轮机做功。深层冷海水仍作为凝汽器的冷却介质。
这种系统因不需要真空泵是目前海洋温差发电中常采用的循环。
混合式循环系统与闭式循环系统有些类似，唯一不同是在蒸发器的部分。混合式循环系统的温海水先经过闪现蒸发器，是其中一部分转化为水蒸气，随即将蒸汽导入第二个蒸发器。水蒸气在此冷却，并释放潜能，此潜能再将低沸点工作流体蒸发，工作流体循环，于是构成一种封闭式循环系统。
设计混合式发电系统的原因是避免温海水对热交换器所产生的生物附着，同时，本系统在第二个蒸发器中还有淡水副产品产出，而且，开始系统低容量的缺陷也可以得到解决。
2. 海水温差能蕴藏量丰富。据预计，仅北纬20℃至南纬20℃之间的海域，海水温差能大约可发电26亿千瓦。
3. 与潮汐能、波浪能受天气和季节的影响而有间歇性不同，海水温差基本恒定，所以海水温差能较稳定，24小时不间断，昼夜波动小。
4. 能量密度低，热力循环和装置的效率低。在所有的热力循环中，努力提高温差是提高循环效率的最有效的途径，而海水温差始终在 20~25℃之间，温差小，从而使得循环效率较低。
海洋温差能是一种全面的资源系统，评价其开发利用在商业上取得成功的关键不仅要看发电，而且要考虑获得淡水、海水养殖、制冷空调等的综合效益。因此，要充分发挥海洋温差能的优势，围绕海洋热能发电技术的开发，积极开展海洋资源的综合利用。
开式循环和混合式循环系统本身就是一个海水淡化器，开式循环的冷凝水和混合式循环蒸发器的冷凝水就是淡水，可供人们饮用或农业利用。
在太平洋岛屿上，淡水的市场价格极其昂贵。而在太平洋岛屿上1.5 MW(电)净功率开式海洋温差发电系统则可日产淡水300万升。美国太平洋高技术研究国际中心设计了一个多功能的MW级OTEC系统，除发电以外，估计每天可产淡水4,750m3，足够2万人使用。
排放的深层冷海水一方面可以用来冷凝淡水，还可以用于冷水空调系统中。研究表明，一家有300间客房的酒店使用1MW的MP-OTEC系统的冷水用于空调，其运行费用仅为常规空调的25%。
深海冷水含有丰富的氮、磷、硅等营养盐类，十分有利于海水养殖。据计算，一座4万kW的OTEC电站，其深海水流量约800m3/s。这些海水每年可输送约8,000吨的氮到海洋表层，能增产8万吨干海藻或800吨鱼。
事实上，海洋养殖的开发是成功的。目前在夏威夷，由OTEC派生的海水养殖业已投入5,000万美元，用于养殖龙虾、比目鱼、海胆和海藻。
夏威夷大学首先提出把冷海水用于农业的想法。在地下埋一排冷水管，创造出热带地区没有的低温气候环境。此系统由于大气中的水分子在管子表面上的冷凝还可以产生滴灌效果。使用此方法，可以在热带地区终年生产草荀和其他春季收获的谷物和花卉。
经过几年的研究，商业开发人员已建起一个占地4,100m2的试验点。
向海上采油工程核锰矿开采工程提供电力。开发OTEC的最佳地点一般也是深海采矿的最好地点，因此可把深海矿业的开采和OTEC相结合。这样可以就地利用电力获得锰、钻、铜和镍等。日本已提出建一座10万千瓦的海水温差发电站从深海采铀的设想。
海洋温差能的利用可以提供可持续发展的能源、淡水、生存空间并可以和海洋采矿与海洋养殖业共同发展，解决人类生存和发展的资源问题。开展海洋能资源的综合利用，不仅是降低海洋能发电成本的有效途径，而且有利于改善自然、社会和经济环境，促进经济社会的发展和居民生活质量的提高。
但是海洋温差能的综合利用要考虑各种因素，建站地址不仅要靠近电力负载中心，另外还要靠近副产品市场，这样才能使电站得到最大的收益。
1926年，Arsonval的学生Claude试验成功海水温差发电，并于1930年在古巴的近海建造了世界上第一座海水温差发电站，首次利用海洋温度差能量发电成功。但是，由于发电系统的水泵等所耗电力比其所发出的电力更大，结果纯发电量为负值。
1979年，夏威夷的MINI-OTEC(Ocean Thermal Energy Conversion)发电系统第一次发出了15kW的净发电容量。该装置锚泊在夏威夷附近海面，采用闭式循环，工质是氨，冷水管长663m，冷水管外径约60cm，利用深层海水与表面海水约21~23℃的温差发电。
该装置于当年8月开始连续3个500小时发电，发电机发出50kW的电力，大部分用于水泵抽水，额定功率为12~15kW。由于从深海里抽出的水营养丰富，在实验船周围引来很多鱼类，这是海洋温差能利用的历史性的发展。
除了上述发电系统，海洋温差发电较为出名的应用实例还有瑙鲁海水温差发电站和中国台湾红柴海水温差发电厂。
瑙鲁海水温差发电站源于日本的“阳光计划”。其在1973年选定在太平洋赤道附近的瑙鲁共和国建25MW温差电站，并于1981年10月完成了100kW实验电站。该电站建在岸上，将内径70cm、长940m的冷水管沿海床铺设到550m深海中。最大发电量为120kW，获得31.5kW的额定功率。
中国台湾红柴海水温差发电厂利用马鞍山核电站排出的36-38℃的废热水与300m深处的冷海水(约12℃)的温差发电。铺设的冷水管内径为3m，长约3,200m，延伸到台湾海峡约300m深的海沟。电厂发电量为14.25MW，扣除泵水等动力消耗后可得净发电量约8.74MW。该海水温差发电系统由台湾电力公司委托设计，于1982年建设完成。
早些年OTEC项目列表
自1979年8月在美国夏威夷建成世界上第一座温差发电装置以后，世界各国都对海洋温差发电给予足够的重视。
但海洋温差能发电是一项高科技项目，收益巨大，不过投资也大。一些国家囿于经济条件有限，或本身不具备有海洋温差这一得天独厚的海洋条件，因此无法开展此项目的研究。
目前，美国、日本、法国等一些海洋资源丰富的国家，正在积极研究应用海洋温差能发电系统。
我国温差能资源蕴藏量大，在各类海洋能资源中占居首位，这些资源主要分布在南海和台湾海域，尤其是南海中部的西沙群岛海域和台湾以东海区，具有日照强烈，温差大且稳定，全年可开发利用，冷水层离岸距离小，近岸海底地形陡峻等优点，开发利用条件良好，可作为国家温差能资源的先期开发区。
2013年，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，计划在南海建造一座10兆瓦的海水温差能发电绿色工厂，建成后将成为全球最大的温差能电站。
总而言之，海水温差能作为一种清洁、可再生的能源，具有很好的发展前景。其开发、利用对我国经济的可持续发展和人民生活水平的提高具有重要的现实意义。迄今为止，海洋温差发电技术的研究在热动力循环方式、高效紧凑型热交换器、微型透平、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。
对海洋温差发电及其相关技术展开研究，是一项考虑长远可持续能源需求的高技术投资项目。虽然不能指望它很快见到实效，但是它在未来能源资源的多样化、可持续化中的作用，以及它的环境效益和长远经济效益都将难以估量。
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