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术语表 · 水能与海洋能

OTEC(海洋温差能转换)

利用热带温暖表层海水与寒冷深层海水之间的温差(通常约 20–25 °C),通过热机循环发电。

OTEC 把海洋当成一块巨大的太阳能集热器。热带地区表层海水温度为 25–29°C,800–1,000 m 深处的海水只有 4–6°C。温差至少要达到约 20°C 才有实用价值。

可获得的效率从原理上就很低。温差 24 K 时的卡诺极限为:

ηCarnot = 1 − Tcold / Thot ≈ 1 − 278 / 302 ≈ 8%

实际循环的毛效率约 3–4%,而抽取大量冷水又要消耗毛出力的 20–30%。一座净出力 100 MW 的电站需要每秒数百 m³ 的冷水流量,管道直径好几米,一直伸到约 1,000 m 深处。

循环类型:

  • 闭式循环:温海水把氨等工质蒸发,驱动透平,原理同有机朗肯循环/双工质循环
  • 开式循环:温海水在真空下闪蒸;冷凝下来的蒸汽同时就是淡化后的淡水
  • 混合式组合

示范项目规模仍然很小:Makai Ocean Engineering 在夏威夷的 100 kW 电站(2015 年)和日本久米岛电站(约 100 kW),更早还有 Keahole Point 的试验。淡水、海水空调、水产养殖等副产品能改善经济性。OTEC 的吸引力在于能为热带岛屿提供类似基荷的出力,容量系数可能超过 90%,但大口径冷水管和浮式平台的成本尚未在大规模应用中得到验证。

相关术语

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  • 波浪能

    用点吸收式、振荡水柱式和衰减式等装置从海面波浪运动中获取的能量;仍处于预商业化阶段。

  • 双工质循环电站

    地热电站的一种:热卤水加热另一种低沸点工质,由工质驱动汽轮机,使约 100–180 °C 的地热资源也能发电。

  • 基荷

    一天、一个季节或一年中电网用电需求的最低水平,过去由持续高出力运行的电厂承担。

  • 潮流能发电

    把水下水轮机放在湍急的潮流中发电,原理类似风机,但驱动它的水比空气密度大约 800 倍。

  • 容量系数

    电厂在一段时间内的实际发电量,与按额定容量满发同样时间的发电量之比。