当社会面临人口、能源、资源或环境危机时,他们往往会拖延,直到问题无法再被忽视。这个阶段之后是社会转向万能药或缓解剂的时期。这些表面的解决方案掩盖和推迟了问题,直到新的危机以新的方式爆发,并具有更大的灾难潜力。令人高兴的是,一些过去问题的真正解决方案已经出现。这些解决方案是问题解决者的工作成果,他们认识到没有短期答案。世界正在应对的能源-环境危机,已经与此斗争了 20 多年,再加上人口爆炸,将成为这些世界危机中最持久和最关键的。我们现在意识到,直接太阳能转换、核能和天然气等万能药,即使加上节能的缓解剂,也无法有效解决全球变暖的问题。世界竞争就像一群饥渴的恐龙一样围绕着正在枯竭的石油池。体制机制再次启动,为短期解决方案注入新的活力。但本书的读者会认识到,长期解决方案是绝对必要的。其中一种解决方案是开发海洋热能和可从这一大型可再生资源库中获取的可运输无污染燃料。威廉·艾弗里博士和他的同事是少数几个在 1973 年提出科学问题(如何最好地应对能源危机)的团队之一,他们对解决方案没有任何先入为主的观念或偏见。他们在开发先进技术方面拥有丰富的经验,这使他们熟悉科学的创新方法,这种方法摒弃了过去的传统智慧,将问题归结为基础物理学和地球物理学。这种方法使他们认识到,海洋热能转换是一种丰富而实用的缓解世界能源需求的方法,即利用储存在广阔的热带海洋中的太阳能,这些太阳能全年昼夜可用。一旦确定,就会有分析和实验记录,记录将热能转化为电能以及将电能转化为氢、氨或甲醇形式的化学能的实际方法。每一步都需要考虑经济和环境以及技术,并认识到解决方案必须在经济上可行且在环境上可持续。
基于海洋温差能转换的多能源系统 李志浩,苏嘉鹏,余晖,金安军*,王静 宁波大学航海学院,浙江省宁波市 315000 *: 通讯作者:(+86) 18600699878; ajjin at nbu.edu.cn 摘要:海洋温差能资源十分丰富,是清洁能源输出的良好条件。首先,全球海洋温差能总量约为400亿kW,而海洋温差能转换(OTEC)清洁可再生,发电稳定,储能能力强,积极开发利用海洋温差能资源对实现海洋强国战略具有重要意义。其次,针对传统OTEC的效率限制,作者提出了一种基于OTEC的多能互补系统来提高系统效率。该方法将太阳能、风能和储能集成到一个互补的OTEC系统中,该互补系统在系统级设置参数。例如,设计了一个1MW的集成发电系统,并通过计算理论模型,利用计算机辅助设计与仿真对该系统进行了研究。太阳能互补供热的OTEC系统的效率可达12.8%,综合效率可达18.6%。此外,OTEC还有许多有益的副产品,被认为对生态系统有益。最后,本文分析了该方法的基本原理和工作过程,并计算了系统效率。结果表明,与传统OTEC相比,互补系统可以提高发电输出效率、稳定性和海洋能利用率。关键词:海洋温差能转换,多能互补,太阳能互补供热,开式循环OTEC1.引言当今世界,能源消耗迅速增加,化石能源日益减少,环境污染和温室效应越来越严重地影响着我们的日常生活。因此,可再生能源对改变能源基础设施,维持人类能源利用的长远发展发挥着重要作用。据统计,赤道以南24°以南1000m处水温约为4℃,海面水温约为30℃,深海与海面温差蕴藏的能量约为10 13 W(Song,2019),海洋温差年发电潜力约为87600TWh,而全球每年的用电量约为16000TWh(Khan et al,2017)。而且海洋能可再生、稳定、清洁、无污染,具有很高的开发利用价值,浩瀚的海洋能资源对全球而言是一笔巨大的资源。海洋热能转换(OTEC)系统通过驱动暖海水和冷深海水之间的热力学卡诺热机来发电。OTEC系统的概念是一种具有百年历史的先进绿色能源技术。历史上众所周知,海洋资源具有巨大的经济价值(Torgeir 2019;Cheng 2019)。在某些情况下,大气沉降
• 可用的可再生能源资源很少。(无法发电) • 低成本陆上可再生能源的可用性意味着海上可再生能源不具竞争力。(无法盈利) • 海上石油和天然气行业的存在将限制其他海上活动的部署。(项目开发将更加困难) 这项研究不仅表明这些假设是错误的,而且事实恰恰相反,存在着大量的海上可再生能源资源,当沿海地区的电网价格较低时,电力还有其他更高价值的用途,而石油和天然气设施、现有租约和当地支持的存在使墨西哥湾为任何开发项目增添了价值。虽然风能、波浪能和潮汐能资源低于东海岸和西海岸,但它们高于通常假设的水平,当与海上地热能(在任何一个海岸都不太可能)和海洋热能转换(在西海岸或佐治亚州北部的东海岸都不可能)相结合时,每平方公里的总可用资源至少等于甚至可能高于竞争地区。墨西哥湾沿岸各州(主要在德克萨斯州)拥有大量陆上风能和太阳能,但仍占主要电力的不到 25%。核能和水力发电约占 10%,煤炭和天然气占剩余的 65%。因此,对可再生能源的需求非常大。价格是一个问题,2019 年 ERCOT(德克萨斯州公用事业公司)的批发价格平均约为 0.04 美元/千瓦时(EIA)。以前的研究没有充分解决的是墨西哥湾沿岸将海上可再生能源用于电网电力以外用途的机会。在本研究中,我们研究了这些增值或替代市场机会,发现其中几个机会的潜在回报远高于简单地向电网出售绿色电力。本研究的主要重点是如何将传统的石油和天然气设施转变为资产,以加速墨西哥湾海上可再生能源和蓝色经济增长。虽然墨西哥湾沿岸的经济目前确实依赖石油和天然气,但这些平台、油井和管道的存在使该地区更容易接受海上可再生能源,而不是更少。墨西哥湾的海上开发许可很常见,当地社区也支持开发,这与两岸繁重且有时有争议的许可环境形成了鲜明对比。此外,对于活跃的石油和天然气租赁,根据 30CFR 585 Subpart J 可以加快许可程序。虽然 OCS 理论上受联邦政府控制,但只要简单看一下墨西哥湾的石油生产地图,就会发现当地州政府拥有最终决定权。佛罗里达州墨西哥湾沿岸没有石油和天然气开发项目,尽管那里几乎肯定有储备。墨西哥湾沿岸的海上设施建设成本要低得多,安装船只也更容易找到,而且石油和天然气行业的熟练劳动力正在寻找发挥其技能的渠道。墨西哥湾沿岸的渔民知道海上设施对生态系统的价值,现在通常反对完全拆除海上设施。