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热能资源分布及海水养殖研究论文

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1太阳能分布

辽宁省各地太阳总辐射年平均值为4195MJ/m2,其中最大值出现在大连,为5232MJ/m2;最小值出现在本溪的草河口,为4538MJ/m2[11]。太阳总辐射的分布主要受气候和地形影响,分布形势为由西至东减弱,与降水量分布相反。辽西和渤海湾东岸沿海地区太阳辐射量最大,辽北次之,东部山区为最小,即表现为西多东寡、南北高于中部的特征。分析显示,辽宁省太阳总辐射的逐月分布特征为5月最强,12月最弱。季节分布为夏季最大,春季次之,冬季最小,春、夏、秋、冬4季太阳总辐射量分别占全年总辐射量的31.2%、33.4%、21.3%和14.1%。

2海水养殖常用水体调温模式

2.1电加热与一般燃料加热相比,电加热可获得较高温度,易于实现温度的自动控制和远距离控制,产生的废气、残余物和烟尘少,可保持被加热物体的洁净,不污染环境,因此,广泛用于科研和试验等领域;但是,电加热的运行成本相对较高,能源热值为3.6MJ/℃,热转化效率在95%左右,因此在大型海水养殖生产系统中一般仅作为辅助加热手段。

2.2锅炉加热作为供热之源,工业锅炉日益广泛地应用于现代生产和人们生活的各个领域。按燃料和能源不同,工业锅炉可分为燃煤锅炉、燃气锅炉、燃油锅炉、原子能锅炉、垃圾锅炉和余热锅炉等[13]。其中,燃煤锅炉投资和运行成本都相对较低,在海水养殖系统中的使用还是比较普遍的。但是,其缺点也很明显。首先,以煤炭、石油、天然气等为主的这些石化能源,资源是有限的,不可再生,终究要枯竭。我国人口众多,人均资源占有量低于世界平均水平,与经济发展和人们生活消费的需求相比,能源供应的缺口很大。其次,石化能源的不完全燃烧会造成大量污染物排放,对环境造成严重的污染。

2.3热泵加热热泵技术是近年来在全世界倍受关注的新能源技术,利用少许的电力做功,就能够从自然界的空气、水或土壤中获取低品位热能,提供可被人们所用的高品位热能。以空气作为热源的热泵称为空气源热泵或气源热泵(airsourceheatpump,ASHP)。通常制作成能够供冷、供热的两用循环系统。ASHP需要依据给定的气候条件来设计,使其容量及效率在较宽的环境温度范围内达到保证。水源热泵(watersourceheatpump,WSHP)。通常以海水、河水、湖水及井水作为低温热源。由于水的温度变化较小,水源热泵的性能通常要比ASHP的性能好而且稳定。井水特别是深井水,是热泵系统比较理想的低温热源,在工程中采用较多。土壤热源热泵(soilheatpump,SHP)以大地作为其低温热源。通常是将制冷盘管埋入地下,盘管与土壤进行热量交换,热泵系统自成封闭式系统。其缺点就是造价昂贵,施工条件苛刻。

2.4太阳能加热太阳能热水系统是通过集热器吸收太阳辐射来制取人们在生活、生产中所需要热水的节能设备,由集热器、保温水箱、连接管道及控制系统组成。作为一种洁净的能源,太阳能既是一次能源,又是可再生能源,有着矿物能源不可比拟的优越性。经测算,太阳每秒能够释放出391×1023kW的能量,而辐射到地球表面的能量虽然只有它1/(22亿),但也相当于全世界目前发电总量的8万倍。因此,太阳能资源十分丰富,是可再生能源中最引人注目、开发研究最多、应用最广的清洁能源。目前,在海水养殖中使用太阳能加热的案例不多,主要是由于投资和管理成本相对偏高。

3模式比较与经济性分析

以一栋占地面积1500m2的典型海水大菱鲆工厂化循环水养殖车间为例,总水面约800m2,总水体量大约在500m3左右。日补充水量以15%计,约75m3/d。根据池水表面蒸发热损失、管路及设备热传导以及补充水加热等计算,冬季维持池系统水体温度16℃所需热量约285MJ/h,折算成耗能约为80kW•h/h。表1给出了几种不同加热方式给该系统调温的运行费用理论计算值,从中可以看到,使用燃煤、天然气锅炉虽然燃料热值相对较高,但是,受到燃烧效率、锅炉效率等的影响,其实际产生的热能相对偏低,运行费反而较高。采用电热锅炉,其效率虽然较高,但是燃料热值有限,实际运行费用最高。热泵和太阳能2种加热方式都是以电力作为辅助动力驱动机组做功转换热能,从运行成本角度来说,是比较经济的2种调温手段。从投资成本角度考虑,锅炉的投资成本还是相对便宜,一台0.2t(供热量约5040MJ)的燃煤锅炉仅在2万元左右,燃气锅炉和电锅炉的价格类似。采用太阳能加热方式所需要的投资成本相对来说是最高的。以目前现有的技术水平,1m2太阳能板所能提供的功率大约为100~150W。要提供80kW的功率,需要太阳能板将近600m2。光这部分的投资就要100万元。热泵方面,差别较大,空气源和水源热泵的价格相对较低;地源热泵需要埋设采暖设备,因此价格较高,一台制热量80kW的地源热泵造价成本在20万元左右。

4建议

为了给鱼类提供一个健康、良好的快速生长环境,调温是一个必不可少的重要环节。在调温模式方面,加强对地热以及太阳能等可再生资源的合理开发和利用,对于产业的健康和可持续发展是具有积极的意义的。因此,提出以下发展建议。

4.1合理规划养殖区域国内的养殖企业以中小型散户为主,分布较为零散。环渤海地区由于良好的资源条件,为海水鲆鲽鱼类的养殖提供了优越的基础条件,吸引了不少企业,但是,其分布还是不够集中。合理规划养殖区域,将中小型企业集中在一起,既便于集中供暖调温,也方便管理。

4.2加强监管和惩罚措施虽然,国家近几年已经出台了一些关于禁止使用燃煤、燃气锅炉以及滥用地下水资源的政策,但是,其监管力度相对薄弱,导致部分企业在利益的驱使下仍然“铤而走险”。这方面欧美国家的监管力度要强得多,一旦发现违规,就有相应的惩罚措施。因此,建议加强这方面的监管和惩罚措施。

4.3加强宣传和推广一是对于热泵和太阳能供热技术的宣传。国内养殖从业人员的文化水平相对较低,只有明确地感受到技术的优良性能,他们才会愿意进行投资。二是对于补贴政策的宣传。国内各地方都相继出台了一些关于使用热泵和太阳能设备的补贴政策,以山东烟台为例,采用地源热泵供热制冷的项目,按应用建筑面积20元/m2的标准给予补助。太阳能一体化与地源热泵结合项目按应用建筑面积25元/m2标准给予补助。加强这方面的宣传也能够有利于新技术的推广和应用。

作者:张宇雷吴凡管崇武陈翔单位:农业部渔业装备与工程技术重点实验室/中国水产科学研究院渔业机械仪器研究

热能资源分布及海水养殖研究论文责任编辑:杨雪    阅读:人次