形成海洋温差能的源头是太阳能。
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海洋温差能属于海洋热能，其能量的主要来源是蕴藏在海洋中的太阳辐射能。海洋温差能具有储量巨大、随时间变化相对稳定的特点，利用海洋温差能发电有望为部分地区提供大规模的'、稳定的电力。
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海水温差发电技术是以海洋受太阳能加热的表层海水(25℃-28℃)作为高温热源，以500-l000米深的海水(4℃-7℃)作为低温热源，用热机组成的热力循环系统进行发电的技术。
海洋温差能的利用主要是温差发电，从高温热源到低温热源，可能获得总温差15℃-20℃左右的有效能量。
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海洋温差发电的原理
海洋温差发电的基本原理是利用热机循环来转化热能为机械能。在低纬度海域，由于阳光的照射，表层海水温度较高，一般在25℃以上；而在深层海水，由于缺乏阳光和对流，温度较低，一般在5℃以下。这样就形成了一个天然的热源和冷源。如果把表层海水作为热源，把深层海水作为冷源，就可以建立一个热机循环系统，利用温差来驱动涡轮发电机发电。
根据循环系统中使用的工质（即传递热量的介质）的不同，
海洋温差发电可以分为三种类型：封闭式、开放式和混合式。
封闭式循环系统使用低沸点的工质（如氨、丁烷、氟利昂等）作为工质，在封闭的管路中循环。首先，将表层海水通过热交换器加热工质液体，使其蒸发成气体；然后，将工质气体推动涡轮发电机发电；接着，将工质气体通过另一个热交换器冷却成液体，利用深层海水作为冷却剂；最后，将工质液体通过泵送回第一个热交换器，完成一个循环。
开放式循环系统直接使用表层海水作为工质，在开放的容器中进行。首先，将表层海水导入一个真空状态的'蒸发器中，使其部分蒸发成水蒸气；然后，将水蒸气推动涡轮发电机发电；接着，将水蒸气导入一个冷凝器中，利用深层海水使其冷凝成水；最后，将冷凝水排出或收集作为淡水使用。
混合式循环系统结合了封闭式和开放式两种方式的优点。
首先，将表层海水导入一个闪蒸蒸发器中，使其部分蒸发成水蒸气；然后，将水蒸气导入一个热交换器中，加热低沸点的工质液体，使其蒸发成气体；接着，将工质气体推动涡轮发电机发电；
然后，将工质气体通过另一个热交换器冷却成液体，利用深层海水作为冷却剂；最后，将工质液体通过泵送回第一个热交换器，完成一个循环。
海洋温差发电的发展历程
海洋温差发电的构想早在1880年就被法国人达松提出，到了1929年，他的学生克劳德在古巴海岸建造了一座22千瓦的海洋温差发电试验厂，使用开放式循环系统。虽然这个试验厂最终以失败告终，但却证明了海洋温差发电的可行性。
从20世纪70年代开始，随着能源危机的出现和环境保护的意识提高，海洋温差发电又引起了各国的重视。美国、日本、法国、印度等国纷纷投入了大量的资金和人力进行海洋温差发电的研究和开发。
目前，世界上已经建造了多个海洋温差发电的试验站和示范站，功率从几十千瓦到几兆瓦不等。其中，最大的一座是日本在2013年在冲绳岛附近建造的100千瓦的岸基式海洋温差发电试验站。这个试验站使用封闭式循环系统，采用氨作为工质，同时利用深层海水进行淡水制造、空调制冷、养殖等多种用途。
海洋温差发电的关键技术
海洋温差发电虽然具有很多优势，但也面临着一些技术难题。其中最关键的技术是冷水管和涡轮机。
冷水管是将深层海水抽取到表层的设备，其直径一般在1米以上，长度在1千米以上。冷水管的设计和安装需要考虑到海洋环境的复杂性和变化性，如海流、风浪、生物附着、腐蚀等因素。
冷水管的材料选择、结构形式、锚固方式、防污措施等都是影响其性能和寿命的重要因素。
涡轮机是将工质或水蒸气的压力能转化为机械能的设备，其效率直接影响到发电效率。由于海洋温差发电中使用的工质或水蒸气的压力和密度都比较低，因此需要设计特殊的低压涡轮机，以适应这种特殊的工况。低压涡轮机的设计需要考虑到流体动力学、结构力学、材料科学等多方面的因素。
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海洋温差发电的效率提升
海洋温差发电目前面临着一个主要问题就是效率较低。根据热力学第二定律，当热源和冷源的温差较小时，热机的效率就会较低。海洋温差发电中，海水的温差一般在20℃左右，因此其理论效率只有6.7%，实际效率更低，一般在2%~3%之间。这意味着为了获得较高的发电量，就需要消耗大量的海水和设备。因此，提高海洋温差发电的效率是一个迫切的课题。
可以提高海洋温差发电效率的方法
增加海水的温差。
这可以通过选择合适的地点和季节来实现，例如在赤道附近或夏季，海水的温差会更大。另外，也可以通过人工方式来增加海水的.温差，例如利用太阳能、地热能等对表层海水进行加热，或者利用冰山、深海泵等对深层海水进行冷却。
优化循环系统。
这可以通过选择合适的工质、循环方式、热交换器类型等来实现，以提高热能的利用率和减少能量损失。例如，使用具有高比热、低沸点、低黏度、低毒性等特点的工质，如氨、丁烷、氟利昂等；使用混合式循环系统，结合封闭式和开放式两种方式的优点；使用高效、紧凑、防污的热交换器，如板式、壳管式、螺旋式等。
利用副产品。
这可以通过利用深层海水的其他用途来增加海洋温差发电的经济效益和社会效益。例如，利用深层海水产制淡水，解决缺水地区的饮用水问题；利用深层海水进行空调制冷，节约电力消耗和减少温室气体排放；利用深层海水进行养殖、制药等，开发海洋生物资源和医药资源。
海洋温差发电的技术难题
虽然海洋温差发电具有很多优势，但也面临着一些技术难题。其中最主要的难题是成本过高和环境影响不明。
成本过高。海洋温差发电需要建造大型的设备和管道，投入大量的资金和人力。同时，由于其效率较低，其运行维护成本也较高。据估计，目前海洋温差发电的成本在0.15~0.25美元/千瓦时之间，远高于其他可再生能源和化石能源。因此，要想实现海洋温差发电的商业化和普及化，还需要降低其成本，并寻求政府补贴和市场激励等措施。
环境影响不明。海洋温差发电会对海洋环境产生一定的影响，但目前还缺乏长期和系统的研究和评估。一方面，海洋温差发电会改变海水的温度、盐度、流动等物理特性，可能影响海洋的动力学和热力学平衡，
进而影响海洋的气候和生态系统。另一方面，海洋温差发电会排放大量的深层海水，其中含有丰富的营养盐、有机物和微生物，可能影响表层海水的水质和生物多样性，甚至引发赤潮等灾害。因此，要想实现海洋温差发电的可持续发展，还需要加强对其环境影响的监测和管理。
海洋温差发电的前景展望
海洋温差发电是一种利用海水的能量创造未来的技术，具有清洁、稳定、可持续等优点，是未来最有潜力的海洋能之一。随着科技的进步和社会的需求，海洋温差发电将会在未来发挥更大的作用，为人类提供更多的能源和服务。例如：
海洋温差发电可以为岛屿和沿海地区提供可靠的电力供应，减少对化石能源的依赖和进口，提高能源安全和经济效益。
海洋温差发电可以为缺水地区提供淡水资源，解决饮用水和灌溉水的问题，改善人民生活质量和农业生产条件。
海洋温差发电可以为热带和亚热带地区提供空调制冷服务，节约电力消耗和减少温室气体排放，改善人民生活舒适度和环境质量。
海洋温差发电可以为海洋产业提供多种支持服务，如养殖、制药、旅游等，开发海洋生物资源和医药资源，促进海洋经济的发展。
总之，海洋温差发电是一种利用海水的能量创造未来的技术，具有广阔的前景和巨大的潜力。我们应该加强对海洋温差发电的研究和开发，克服其技术难题和成本障碍，实现其商业化和普及化，为人类社会带来更多的福祉。
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