為海洋深層水的取水設(shè)施相關(guān)費(fèi)用約占總投資額的40%-50%,這是該發(fā)電站成本較高的主要原因。如果僅僅是用于單一的發(fā)電會(huì)對(duì)建設(shè)深層取水設(shè)施造成很大的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān),然而,許多離島的產(chǎn)業(yè)例如漁業(yè)、水產(chǎn)業(yè)、觀光業(yè)等都可以利用海洋深層水。這樣不僅有助于降低發(fā)電成本,也可以為區(qū)域經(jīng)濟(jì)做出貢獻(xiàn)。
日本佐賀大學(xué)海洋能源中心從20世紀(jì)70年代開始海洋溫差能技術(shù)研究,在原理研究、試驗(yàn)驗(yàn)證、關(guān)鍵設(shè)備研發(fā)和工程示范等方面進(jìn)行了系統(tǒng)性的工作,整體水平居世界領(lǐng)先地位。2012年建成日本久米島海洋溫差能發(fā)電驗(yàn)證設(shè)備,,采用近海深層水(-600m,9℃)和表層海水(冬季22℃、夏季28℃),溫差滿足要求。該裝置裝機(jī)容量為50kW,2016年裝機(jī)容量增加到100kW。設(shè)置了兩臺(tái)深層取水泵(各45kW)和一臺(tái)表層取水泵(75kW),深層取水管內(nèi)徑280mm,由特殊聚乙烯材料制成,系統(tǒng)日取水量達(dá)13000t。系統(tǒng)中汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速為33000r/min,發(fā)電機(jī)采用永磁型,發(fā)電功率達(dá)到50kW。日本佐賀大學(xué)通過優(yōu)化能流配置,提出了“上原循環(huán)”,該循環(huán)熱效率可達(dá)4.9%。該循環(huán)采用非共沸循環(huán)工質(zhì)(氨水溶液)并通過增加蒸餾分離系統(tǒng)減少了循環(huán)過程中的不可逆損失。然而,由于“上原循環(huán)”結(jié)構(gòu)復(fù)雜,佐賀大學(xué)所建造的100kW海洋溫差能示范發(fā)電站仍采用閉式朗肯循環(huán)??梢?,對(duì)于海洋溫差能示范發(fā)電站,其循環(huán)形式的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠是主要考慮因素。
此外,該OTEC裝置提供了很好的海水綜合利用思路。海洋溫差發(fā)電冷熱源溫差小、系統(tǒng)能耗大,以凈輸出電量為單一產(chǎn)品經(jīng)濟(jì)效益有限。日本久米島示范發(fā)電站裝機(jī)容量為100kW,該裝置以海水綜合利用為目標(biāo),輸出電量用于系統(tǒng)自身功耗。通過海水淡化、海水制冷、海水養(yǎng)殖等方式,在久米島形成產(chǎn)業(yè)鏈,主要包括:深海礦泉水、化妝品、海水空調(diào)、深海水產(chǎn)等,取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。這為中國(guó)南海溫差能開發(fā)利用頂層設(shè)計(jì)提供了重要思路。