福建東山風(fēng)能海水淡化裝置。按照設(shè)計，該裝置可日產(chǎn)淡化水10噸，滿足4000口左右網(wǎng)箱養(yǎng)殖的生產(chǎn)及其管理人員（200人）日常生活用水需要。

海南省樂東縣多效蒸餾海水淡化系統(tǒng)

風(fēng)光柴儲一體化可移動式海水淡化系統(tǒng)

　　馮厚軍 謝春剛

　　據(jù)報道，國內(nèi)首個太陽能光熱海水淡化商業(yè)示范項目日前在海南投產(chǎn)，此項目由國家海洋局天津海水淡化與綜合利用研究所提供技術(shù)支持，標(biāo)志著我國光熱海水淡化技術(shù)取得重大突破。

　　事實上，利用沿�；蚝u地區(qū)豐富的可再生能源替代傳統(tǒng)能源進(jìn)行海水淡化，是前途十分廣闊的發(fā)展方向。

　　海水淡化是人類追求了幾百年的夢想。早在400多年前，英國王室就曾懸賞征求經(jīng)濟合算的海水淡化方法。從20世紀(jì)50年代以后，海水淡化技術(shù)隨著水資源危機的加劇得到了加速發(fā)展。

　　海水淡化的本質(zhì)是“以能源換水源”。然而，海水淡化產(chǎn)業(yè)是能耗密集型產(chǎn)業(yè)，利用傳統(tǒng)能源進(jìn)行海水淡化出現(xiàn)了資源短缺、環(huán)境污染等問題。近年來，風(fēng)電、太陽能、海洋能等可再生能源由于其可再生性、無污染等特點，受到世界各國研究機構(gòu)的重視�？稍偕茉春Ｋ仓饾u走進(jìn)了人們的生活。

　　風(fēng)能海水淡化產(chǎn)業(yè)化程度最高

　　風(fēng)能利用是一項技術(shù)發(fā)展最為成熟、產(chǎn)業(yè)化程度最高的可再生能源技術(shù)。風(fēng)能海水淡化主要有兩種形式：風(fēng)電海水淡化(分離式)；風(fēng)力直接驅(qū)動海水淡化(耦合式)。分離式是先將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能，然后再驅(qū)動脫鹽單元進(jìn)行海水淡化。耦合式是將風(fēng)能轉(zhuǎn)化的機械能直接用于驅(qū)動脫鹽單元進(jìn)行海水淡化。兩者都必須采用相關(guān)的調(diào)節(jié)裝置解決風(fēng)能的波動性問題。分離式海水淡化的風(fēng)電可以并入電網(wǎng)，也可以不并網(wǎng)作為獨立能源直接為海水淡化廠供電。

　　美國GE公司對這兩種供電方式的風(fēng)電海水淡化廠進(jìn)行了系統(tǒng)的理論和實體模型研究，表明風(fēng)力發(fā)電并入電網(wǎng)式的海水淡化廠成本更低。

　　風(fēng)電的重要特點是其隨機性(不連續(xù)性)，風(fēng)電并網(wǎng)后，會對電網(wǎng)產(chǎn)生負(fù)面影響。同樣，即使風(fēng)電不并網(wǎng)而直接為海水淡化廠供電，其淡水產(chǎn)量也不穩(wěn)定，難以保證城市的穩(wěn)定可靠供水。解決方法主要有：蓄水池法、電池法、抽水蓄能法等，其中第一種方法最為常用。

　　我國的內(nèi)陸山區(qū)、海島及沿海地區(qū)均擁有豐富的風(fēng)能資源（年平均風(fēng)速可達(dá)5米/秒以上），如果該地區(qū)淡水資源匱乏，有進(jìn)行海水或苦咸水淡化的需求，風(fēng)能海水淡化就可以同時解決淡水和能源的供應(yīng)問題。特別是近年來風(fēng)力發(fā)電技術(shù)和海水淡化技術(shù)的進(jìn)步，使得風(fēng)能海水淡化技術(shù)在世界范圍內(nèi)得到了越來越廣泛的應(yīng)用，并取得了許多有價值的研究成果。

　　太陽能海水淡化更適合海島、平臺

　　利用太陽能進(jìn)行海水淡化，主要是利用太陽能的熱效應(yīng)和光效應(yīng)。熱效應(yīng)是直接利用太陽能作為熱源加熱海水蒸餾；光效應(yīng)是利用太陽能發(fā)電驅(qū)動海水脫鹽。

　　太陽能與多效蒸餾法的結(jié)合是利用太陽能的熱效應(yīng)，使用高效的集熱器收集盡可能多的太陽能，替代傳統(tǒng)能源加熱海水。

　　前不久，國家海洋局天津海水淡化與綜合利用研究所與上海驕英能源科技有限公司合作，在海南省樂東縣自主建造完成國內(nèi)第一個太陽能光熱海水淡化商業(yè)示范工程項目。該系統(tǒng)模仿“向日葵”自動調(diào)整設(shè)備角度，實現(xiàn)太陽能光熱輸出中溫高品質(zhì)蒸汽，對海水進(jìn)行多級蒸餾淡化，從而得到較低成本的蒸餾水。該項目太陽能集熱與海水淡化工藝優(yōu)化，自動化程度高，同步響應(yīng)快，運行穩(wěn)定，可無人值守。

　　光伏技術(shù)和海水淡化技術(shù)的結(jié)合，主要是利用太陽能發(fā)電后驅(qū)動海水淡化系統(tǒng)產(chǎn)生淡水，具有不受有無電源困擾、運行成本低廉、無污染、無噪音等特點。研究表明，太陽能較之柴油供電海水淡化系統(tǒng)效益明顯，成本僅為柴油的29.4%(10年運行費用之比)，按太陽能光伏電池使用壽命20年計算，成本僅為柴油的17.6%；按0.5元/升銷售淡水，太陽能海水淡化系統(tǒng)的初期投資只需1.5年即可回收。

　　國外太陽能海水淡化技術(shù)已有發(fā)展，過去幾十年內(nèi)，建造了大量的太陽能海水淡化系統(tǒng)，部分仍在運行。目前，受光熱光伏轉(zhuǎn)換效率以及占地等因素的限制，太陽能海水淡化只適合沒有電、油，淡水需求量小的島嶼、海洋移動平臺等。

　　海洋能海水淡化是新的研究方向

　　海洋能是指依附在海水中的可再生能源，主要包括了潮汐能、波浪能、溫差能等。全世界海洋能的儲存量非常可觀，其中溫差能和鹽差能的總體儲量最大，均為100億千瓦級，而波浪能和潮汐能的儲量也分別為10億千瓦級。

　　波浪能是指海洋表面波浪所具有的，在風(fēng)的作用下產(chǎn)生的，并以位能和動能的形式由短周期波儲存的機械能。波浪發(fā)電是波浪能利用的主要方式。波浪發(fā)電的原理主要是將波力轉(zhuǎn)換為壓縮空氣來驅(qū)動空氣透平發(fā)電機發(fā)電。波浪能海水淡化系統(tǒng)一般包括波能捕獲、能量轉(zhuǎn)換和海水淡化三部分。波能捕獲裝置吸收波浪能并將其轉(zhuǎn)換成為有規(guī)則運動形態(tài)（如直線運動或圓周運動）的機械能，再通過能量轉(zhuǎn)換裝置將機械能轉(zhuǎn)換成為穩(wěn)定的電能或其他形式的可用能，然后再與適合的海水淡化設(shè)備相耦合，最終實現(xiàn)淡水生產(chǎn)和能源供給。

　　印度國家海洋開發(fā)部最早提出了振蕩水柱式波浪能海水淡化，該系統(tǒng)先將波浪能轉(zhuǎn)換為電能，然后用電機驅(qū)動反滲透海水淡化裝置。該系統(tǒng)目前還在運行當(dāng)中，是目前全世界運行較好的波浪能海水淡化系統(tǒng)。該系統(tǒng)每天能產(chǎn)淡水14.4至21.6立方米，產(chǎn)水質(zhì)量達(dá)到飲用水標(biāo)準(zhǔn)。國內(nèi)中科院廣州能源所也進(jìn)行了波浪能海水淡化的研究。

　　海洋溫差能又稱海洋熱能，是利用海洋中受太陽能加熱的暖和的表層水與較冷的深層水之間的溫差進(jìn)行發(fā)電而獲得的能量。它具有不存在間歇、受晝夜和季節(jié)的影響較少等優(yōu)點。目前，海洋溫差能主要用于發(fā)電，以海洋受太陽能加熱的表層海水（25～28℃）做高溫?zé)嵩�，而�?00～l000米深處的海水（4～7℃）做低溫?zé)嵩�，用熱機組成的熱力循環(huán)系統(tǒng)進(jìn)行發(fā)電。

　　海洋溫差能利用系統(tǒng)所需的冷海水需要從500～1000米的深海獲得，這就大大增加了系統(tǒng)投資及維護成本，在一定程度上也限制了商業(yè)化的發(fā)展。

　　延伸閱讀

　　多能互補海水淡化可提高系統(tǒng)穩(wěn)定性

　　太陽能、風(fēng)能、海洋能等可再生能源具有間歇性和不穩(wěn)定性的特點，而這些可再生能源在空間和時間上一般都具有較好的互補性，因此多能互補的海水淡化技術(shù)，能有效降低依靠單一資源所造成的能源供給不足，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和經(jīng)濟性。

　　2013年8月，國家海洋局海水淡化與綜合利用研究所自主設(shè)計建造了集風(fēng)能、太陽能、柴油機三種能源形式、反滲透海水淡化及智能控制技術(shù)為一體的多能互補的海水淡化系統(tǒng)。該系統(tǒng)風(fēng)電、光電、柴油發(fā)電可獨立或聯(lián)合向海水淡化裝置提供電力，為海水淡化裝置連續(xù)運行提供了保障。

　　此外，考慮到海島自然環(huán)境惡劣，整套裝置集成安裝于集裝箱內(nèi)，便于實現(xiàn)整體運輸和現(xiàn)場吊裝，調(diào)試后可快速投產(chǎn)運行。在風(fēng)、光都沒有的情況下，該裝置仍可連續(xù)運行約4小時。

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