新型海洋温差能回热循环热力学分析

彭景平，葛云征，陈凤云，刘蕾，吴浩宇，刘伟民*

( 1. 自然资源部第一海洋研究所 海洋工程环境研究中心，山东 青岛 266061)

1 引言

海洋温差能转换的实质是将储存在海水中的太阳能转换成为电能[1-2]，海洋覆盖地球约71%的面积，是巨大太阳能接收器。海洋是地球上巨大的可再生能源载体，而温差能是诸多海洋能中储量最大的可再生能源[3]。随着常规化石能源的紧缺和造成的环境污染问题日益严重，而海洋温差能又具备受季节及昼夜的影响小、储量大和稳定性好的优势，海洋温差能开发利用倍受国际研究者的青睐[4]。但是由于表层海水与深层海水仅有约为15～25℃的温差，可利用理论循环热效率通常为3%～5%[5-6]。提高海洋温差能利用热效率成为国内外研究人员的研究重点和方向。

国内外学者对提升海洋温差能发电系统利用效率方面做了一些研究，包括工质选取和热力循环形式等方面。Chen 等[7]对朗肯循环进行了理论和试验研究，分析了R717、R22、R125、R134a、R152a 和R245fa6中工质在不同透平进口压力下的循环热效率，研究结果表明R717 是海洋温差能最适合的工质。黄靖伦等[8]采用R245fa/R123 非共沸混合工质对有机朗肯循环余热回收系统的热力性能进行了研究，分析了分别采用R245fa、R123 单工质和R245fa/R123 混合工质循环系统的热力性能，结果显示混合工质可提高系统的㶲效率。Aydin 等[9]开展了采用太阳能再热提高朗肯循环效率的研究，研究结果表明在透平进口设置太阳能再热可以使循环效率从1.9%提高到3%。Kusuda等[10]对双级朗肯循环进行了研究，研究结果显示双级朗肯循环系统可以减小换热器内的不可逆损失，有利于提高循环系统的输出功。……