在人類追尋清潔能源的征程中,海洋始終被視為一座尚未充分開發的“藍色寶庫”。近日,我國自主研發的20千瓦海洋漂浮式溫差能發電裝置在南海完成首次海試,成功將實驗室技術轉化為工程應用,標志著我國在海洋能源開發領域邁出關鍵一步。
海洋溫差能發電的核心原理,是利用海洋表層與深層之間的溫度差驅動熱力循環。表層海水溫度通常在25至30攝氏度之間,而1000米深處的海水溫度則降至4至7攝氏度。這種溫差通過熱交換器被轉化為機械能:溫海水加熱低沸點工質(如氨或氟利昂),使其蒸發為高壓蒸汽推動渦輪機發電;冷海水則將蒸汽冷凝回液態,形成持續循環。整個過程無需燃燒化石燃料,實現零碳排放,且設備可全天候穩定運行,不受天氣條件影響。
全球海洋溫差能資源分布不均,赤道附近海域儲量最為豐富。以我國南海為例,表層水溫常年高于28攝氏度,而深層水溫僅4至6攝氏度,形成超過20攝氏度的垂直溫差。據估算,全球海洋溫差能年儲量可達3萬至9萬太千瓦,相當于全球年發電量的數倍。我國南海海域的理論儲能超過3000兆瓦,足以滿足一座百萬人口城市的用電需求。
盡管海洋溫差能發電的概念早在1881年便被提出,但技術落地長期面臨三大難題:如何高效抽取深層冷水、如何降低設備成本、如何提升能量轉換效率。我國科研團隊經過十年攻關,于2023年8月取得突破性進展。搭載“海洋地質二號”船的20千瓦漂浮式發電裝置在南海1900米深海域完成首次海試,驗證了技術可行性。
該裝置集成了多項創新技術:自主研發的小溫差寬負荷透平發電機可在20攝氏度溫差下穩定輸出電力;深海保溫取水管采用特殊材料,減少冷水輸送過程中的熱量損失;智能控制系統實時監測溫海水流量、工質壓力等參數,確保系統高效運行。試驗數據顯示,裝置最大發電功率達16.4千瓦,有效發電利用率17.7%,使我國成為全球少數掌握核心技術的國家之一。
海洋溫差能發電的應用潛力遠不止于發電領域。深層冷海水富含氮、磷等營養物質,抽取后可促進海洋浮游生物生長,為漁業養殖提供天然餌料;冷海水還可用于空調制冷、海水淡化,甚至生產高附加值產品(如深海礦物質保健品)。例如,一座10萬千瓦的溫差發電站每天可淡化海水378立方米,同時產出大量富營養海水,形成“發電-養殖-淡化”的循環經濟模式。
目前,全球已建成多座試驗電站,但商業化應用仍受成本制約。我國科研團隊正通過優化材料、簡化結構、提升效率等方式降低成本。例如,采用國產高性能鈦合金換熱器使設備壽命延長至30年以上;開發模塊化設計便于海上快速組裝與維護。隨著技術迭代,未來海洋溫差能發電成本有望降至0.3元/千瓦時以下,與海上風電、光伏發電形成互補。
當南海的波濤輕撫發電裝置,這場由溫差驅動的綠色革命正在重塑人類與海洋的關系。從能源消耗者到清潔能源生產者,從海洋索取者到生態守護者,海洋溫差能發電技術正為可持續發展開辟新路徑。或許不久的將來,城市燈光、工廠機器、海上平臺都將閃耀著來自深海的藍色光芒。













