近日，由中海油研究总院（以下简称：研究总院）主持编制的《50kW海洋温差发电系统工艺包》，获得中国船级社（CCS）的原则性批准（Approval in Principle，AIP）证书，这是我国首个可用于工程设计的海洋温差能发电工艺包，标志着我国海洋温差能研究正逐步从理论试验迈向工业化阶段。

在我国的沿海地区，充分利用海洋温差能发电，在一定程度上能够减少化石燃料发电的比重，为区域能源优化，实现“碳中和”“碳达峰”目标提供有效支撑。

一、海洋温差能是什么？

海洋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。

海洋温差能，作为海洋清洁能源，它具有多种优势。利用海洋温差能发电安全无污染，在能量转化的过程中没有废水、废气、放射性废料等污染物的排放，而且它的副产品是优质的淡化海水，可供人们饮用和农业利用。另外，海洋温差能的转换装置能够不受潮汐变化和海浪影响，从而可以连续工作。在转化过程中不需要机械运动部件，不需要附加的驱动、转动系统，结构紧凑，没有震动和噪音。并且在有微小温差的环境下就可以将热能直接转化为电能。它的安装、使用简便，控制和维护方便，可长期免维护，体积小重量轻，便于携带。

海洋温差能发电是利用热带洋面海水和760米深处的冷海水之间温度差发电。海洋温差能发电的能量转化主要是将海洋吸收的热能转化为电能。其发电原理是，海洋表层的温水流入蒸发室之后，在低压下海水沸腾变为流动蒸气或丙烷等蒸发气体作为流体，推动透平机旋转，启动交流电机发电；用过的废蒸气进入冷凝室被海洋深层水冷却凝结，再进行循环。如此往复，便可实现海洋温差能的发电。

海洋温差发电具有清洁、环保、绿色的优势。整个发电过程的能量主要来自于海面的表层水与深海的深层水之间的年均20度左右的温差。全程不排放二氧化碳等有害气体，且设备可实现能源的自给自足，真正做到了“绿色零排放”。

海洋温差发电的另一优势是功率变化小，设备利用率高。在使用海浪和风力时，发电的功率容易随自然情况产生剧烈波动。而海洋温差发电受这些客观条件的影响较小，设备24小时都可运转，可以提供持续稳定的电力输出。

除了发电本身的清洁和稳定，海洋温差发电还会带来一些有益的周边影响。比如它可将深海富营养盐类的海水抽到上层来，有利于海洋生物的生长繁殖。若将发电、海水养殖及供应淡水结合起来综合开发，则可取得更好的经济效果。

海洋温差发电作为一项高科技项目，虽然涉及许多耐压、绝热、防腐材料问题，以及热能利用效率问题，且投资巨大。但是海洋温差资源丰富，对大规模开发海洋来说，它可以在海上就近供电，并可同海水淡化相结合，从长远观点看，海洋热能转换对于“碳中和”、“碳达峰”目标的实现是有战略意义的。

二、海洋温差发电的原理是什么

海洋温差发电技术是新能源技术的一种，其发电原理和火力、核能发电原理相类似，具体是利用不同深度海水的温度差来气化工作流体，从而推动涡轮发电机发电。从海洋温差能分布和来源来看，太阳能的作用与其密切相关，有着丰富的太阳能资源的地区，海洋温差能资源同样丰富。

现有海洋温差发电系统中，热能的来源即是海洋表面的温海水，发电的方法基本上有两种：一种是利用温海水，将封闭的循环系统中的低沸点工作流体蒸发;另一种则是温海水本身在真空室内沸腾。两种方法均产生蒸气，由蒸气再去推动涡轮机，即可发电。发电后的蒸气，可用温度很低的冷海水冷却，将之变回流体，构成一个循环。冷海水一般要从海平面以下600～1000m的深部抽取。一般温海水与冷海水的温差在20℃以上，即可产生净电力。

从深海抽取的冷海水，不但温度低(一般为4、5℃)，无菌且富有养分，有多种用途，如产制淡水、冷冻、空调、养殖、制药等，可提高海洋温差发电以外的经济价值，这方面的应用称为深海水利用(DOWA)。

三、海洋温差发电的系统分类

(1)封闭式：封闭式循环系统系利用低沸点的工作流体作为工质。其主要组件包括蒸发器、冷凝器、涡轮机、工作流体泵以及温海水泵与冷海水泵。因为工作流体系在封闭系统中循环，故称为封闭式循环系统。当温海水泵将温海水抽起，并将其热源传导给蒸发器内的工作流体，而使其蒸发。蒸发后的工作流体在涡轮机内绝热膨胀，并推动涡轮机的叶片而达到发电的目的。发电后的工作流体被导入冷凝器，并将其热量传给抽自深层的冷海水，因而冷却并且再恢复成液体，然后经循环泵打至蒸发器，形成一个循环。工作流体可以反覆循环使用，其种类有氨、丁烷、氟氯烷等密度大、蒸气压力高的气体冷冻剂。目前以氨及氟氯烷22为最有可能的工作流体。封闭式循环系统之能源转换效率在3.3%～3.5%。若扣除泵的能源消耗，则净效率在2.1%～2.3%。

(2)开放式：开放式循环系统并不利用工作流体作为工质，而直接使用温海水。首先将温海水导入真空状态的蒸发器，使其部分蒸发，其蒸气压力约为3kPa(25℃)，相当于0.03大气压力而已。水蒸气在低压涡轮机内进行绝热膨胀，做完功之后引入冷凝器，由冷海水冷却成液体。冷凝的方法有两种：一种是水蒸汽直接混入冷海水中，称为直接接触冷凝;另外一种是使用表面冷凝器，水蒸汽不直接与冷海水接触。后者即是附带制备淡水的方法。虽然开放式系统的能源转换效率高于封闭式系统，但因低压涡轮机的效率不确定，以及水蒸气之密度与压力均较低，故发电装置容量较小，不太适合大容量发电。

(3)混合式：混合式循环系统与封闭式循环系统有些类似，唯一不同的是蒸发器部分。混合式系统的温海水系先经过一个闪蒸蒸发器(flashevaporator，一种使流体急速压缩，然后急速解压而产生沸腾蒸发的设备)，使其中一部分温海水转变为水蒸气;随即将蒸气导入第二个蒸发器(一种蒸发器与冷凝器的组合设备)。水蒸气在此被冷却，并释放潜能;此潜能再将低沸点的工作流体蒸发。工作流体于此循环而构成一个封闭式系统。设计混合式发电系统的目的，在于避免温海水对热交换器所产生的生物附着。该系统在第二个蒸发器中还可以有淡水副产品的产出。同时，开放式发电系统的低容量缺点亦可获得改善。

四、温差能发电平台温研究处于探索中

温差能发电平台作为一种新兴的前沿海上结构物，是海洋油气资源开发的主力装备的发展方向之一。目前，国际对于温差能发电平台的研究还处于探索阶段，关键技术难度较大，缺乏成熟高效的技术手段，但是温差能发电平台的附加值高，其设计开发研制的成功投产，将带来新型海洋可再生能源开发的新发展，所以其设计建造反映了一个国家在海洋油气开发装备上的研发水平和战略眼光。

中国船级社(CCS)目前主要承担了温差能发电平台设计技术标准适用性研究、温差能发电平台设计审查研究以及温差能发电平台发电设备认可研究等工作。未来，CCS将继续跟踪新型平台设施及设备的国际公约、标准的发展动态，掌握新型平台的设计依据，并不断加大研发力度，为温差能行业的发展提供技术支撑。

CCS一直将服务海洋强国战略、保障海洋资源开发的安全与环保、促进产业自主创新发展视为自身使命，不断完善和维护相关的技术规范、指南，提高审图、计算、分析校核、检验、项目管理和信息服务能力，致力于打造一支专业化的人才队伍，助力我国海洋新能源事业行稳致远，为全球可持续能源发展做出自己的贡献。

文章来源： ​三个皮匠报告，新华网， 龙de船人，中国船检杂志社