水資源是人類生活社會(huì)進(jìn)步，經(jīng)濟(jì)發(fā)展過(guò)程中不可缺少的資源，是實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)。反滲透海水淡化技術(shù)已經(jīng)成為解決我國(guó)乃至全球淡水危機(jī)的一個(gè)根本性舉措，并且成為沿海地區(qū)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的有力保障。潮汐能是海洋能源中技術(shù)最成熟和利用規(guī)模最大的一種能源，其具有高度可預(yù)測(cè)性的優(yōu)勢(shì)。然而，海水淡化過(guò)程需要消耗大量的能源，淡化成本也因此一直居高不下。

記者從廣東海洋大學(xué)獲悉，該大學(xué)機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院教授凌長(zhǎng)明團(tuán)隊(duì)在“適應(yīng)變潮差的潮汐能直接驅(qū)動(dòng)海水淡化技術(shù)”項(xiàng)目中提出了潮汐能直接驅(qū)動(dòng)海水淡化的方法。該項(xiàng)目日前獲得了由中國(guó)發(fā)明協(xié)會(huì)頒發(fā)的2020年度發(fā)明創(chuàng)新獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)。

“海洋能是綠色可再生能源，合理利用不僅可以緩解能源危機(jī)，而且可以有效的減緩環(huán)境惡化問(wèn)題。若將海洋能利用技術(shù)和海水淡化技術(shù)相結(jié)合，利用綠色能源海洋能代替化石能源電能生產(chǎn)淡水，不僅可以解決淡水緊缺問(wèn)題，也可避免因?yàn)榛茉聪囊鸬哪茉次C(jī)和全球變暖問(wèn)題。海洋能海水淡化技術(shù)的發(fā)展可以解決我國(guó)沿海城市以及偏遠(yuǎn)海島的缺水問(wèn)題，也可以保證經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展步伐穩(wěn)定。”凌長(zhǎng)明在接受記者采訪時(shí)表示。

凌長(zhǎng)明團(tuán)隊(duì)首先采用熵分析法和火用分析法對(duì)潮汐能聚能增壓方案的可行性進(jìn)行研究，證實(shí)了其可行性。得到了流量比與增壓比之間的量化關(guān)系，增壓比隨著流量比的減小而增大， 只要有足夠量的做功海水，就可以使一定量的少量海水達(dá)到足夠大的壓力。根據(jù)理論分析、概念，設(shè)計(jì)并研制出了可以輸出穩(wěn)定轉(zhuǎn)速的變頻高效聚能增壓器，并搭建了以此為核心的變頻高效聚能增壓試驗(yàn)臺(tái)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)對(duì)比潮汐能直接驅(qū)動(dòng)海水淡化與潮汐能發(fā)電驅(qū)動(dòng)海水淡化兩種系統(tǒng)的能效，證實(shí)潮汐能直接驅(qū)動(dòng)海水淡化方法能源利用率等方面有顯著優(yōu)勢(shì)。

“潮汐能直接驅(qū)動(dòng)反滲透海水淡化方法可提高約46.35%的潮汐能利用率。此方法不經(jīng)過(guò)電能轉(zhuǎn)化過(guò)程，系統(tǒng)可省去發(fā)電機(jī)、整流并網(wǎng)設(shè)備和電動(dòng)機(jī)設(shè)備，且系統(tǒng)中的水輪機(jī)不再需要調(diào)速機(jī)構(gòu)。故此方法可以降低系統(tǒng)的復(fù)雜性，這不僅能使設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單化，大幅度降低系統(tǒng)設(shè)備成本，更可有效地控制系統(tǒng)的可靠性。”凌長(zhǎng)明說(shuō)。

研究發(fā)現(xiàn)，利用潮汐的能量可直接將低水頭海水變?yōu)楦邏汉Ｋ瑥亩梢蕴娲娔転榉礉B透海水淡化提供高壓海水，證實(shí)了潮汐能直接驅(qū)動(dòng)海水淡化方法的可行性，同時(shí)給出了聚能增壓過(guò)程的增壓比和流量比的量化關(guān)系，增壓比隨著流量比的減小而增大，理論上只要有足夠量的做功海水 就可以使一定量的少量海水達(dá)到足夠大的壓力;在同一流量比下，增壓比隨水位差的增大而增大，即水位差越大，產(chǎn)生的高壓海水的壓力也就越大，聚能增壓的效果就越好。

“為適頻高效聚能增壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)了積分流量器，穩(wěn)定壓力脈動(dòng)的同時(shí)分流出多的高壓海水，分流出的高壓海水可以并聯(lián)反滲透海水淡化系統(tǒng)進(jìn)行制淡，也可以用于每日設(shè)備的反沖洗用水;組裝了聚能增壓器樣機(jī)，實(shí)驗(yàn)證明同一潮差下生產(chǎn)相同壓力的高壓海水，相比利用潮汐能先發(fā)電后利用電能生產(chǎn)高壓海水的方法，利用潮汐能直接生產(chǎn)高壓海水的方法效率更高，流量比更大。”凌長(zhǎng)明說(shuō)。?

研究指出，從潮汐能利用率和能源利用效率兩方面對(duì)潮汐能直接驅(qū)動(dòng)反滲透海水淡化方法的能效優(yōu)勢(shì)和成本優(yōu)勢(shì)進(jìn)行了分析，得出潮汐能直接驅(qū)動(dòng)反滲透海水淡化系統(tǒng)可提高約46.35%的潮汐能利用率，提高約31.22%的能源利用效率，總能效優(yōu)勢(shì)可提高約41.42%; 并且該方法在節(jié)省設(shè)備成本的同時(shí)，可降低能耗成本約20.71%。