三年期科研课题规划方案

基于海洋温差能的数据中心
关键技术研究与示范验证

面向东南亚滨海数据中心绿色电力与低成本冷却需求，突破五类关键技术， 建成冷海水冷却与温差发电集成验证平台，形成可向马来西亚柔佛州、沙巴州输出的成套工程技术方案。

编制单位 中建安装国际公司
联合承担 东南大学 · UTM/UM · 苏科大
执行周期 2027.01 — 2030.01（3年）
总预算 500 万元
01 / 课题概述

课题背景与总体目标

依托马来西亚柔佛州与沙巴州独特的海洋温差资源，研究 OTEC 技术在热带数据中心场景的工程化应用， 实现冷却能耗降低 40% 以上的目标。

500万元
课题总预算
36个月
研究周期
5大方向
核心攻关方向
<1.3PUE
目标能效比
核心预期指标
冷却能耗降低（相对传统风冷） ≥ 40%
高效换热器传热效率提升 25%+
集成验证系统连续运行时长 ≥ 500 h
预期 PUE（低于柔佛州许可上限 1.4） 1.3
知识产权产出（专利+软著+论文） 15+ 项

东南亚数据中心市场高速增长，柔佛州 2023 年数据中心总容量达 1.5 GW 以上，为 2019 年的百倍以上。 但该地区高温高湿气候导致数据中心冷却能耗占比高达 40%—50%，PUE 普遍在 1.6 以上， 远高于温带地区。柔佛州已将 PUE 上限要求收紧至 1.4 以下，传统风冷与常规水冷方案难以满足。

马来西亚东西两岸深层海水蕴藏巨大温差能资源：表层海水 28—30℃，1000 米深处低于 5℃， 温差超过 20℃，具备 OTEC（海洋温差能）开发的天然条件。沙巴州 OTEC 潜在发电容量可达 20,000 MW。

由中建安装国际公司牵头，联合东南大学陈永平教授课题组、马来西亚理工大学（UTM）/马来亚大学（UM）及苏州科技大学共同承担， 围绕高效换热器、热力循环优化、深层冷海水取用、全生命周期设计与系统集成控制五大方向开展攻关， 构建具有自主知识产权的海洋温差能绿色数据中心技术体系。

02 / 攻关方向

五大核心研究方向

从关键部件到系统集成，从理论建模到工程验证，逐层递进构建 OTEC 绿色数据中心完整技术链条。

方向一
高效板式换热器研发
120 万元
研究内容
面向 OTEC 小温差（20℃ 左右）工况，研发耐腐蚀、高传热系数的板式换热器， 优化板片波纹结构与流道设计，开展钛合金/钛-不锈钢复合板材料选型与焊接工艺研究。 完成样机研制与性能测试，实现换热效率提升 25% 以上。
承担单位
牵头：东南大学 配合：中建安装国际公司
方向二
热力循环优化
80 万元
研究内容
研究闭式循环工质优选与系统参数匹配，建立 OTEC—数据中心冷电联供热力学模型， 优化蒸发器、冷凝器与透平的匹配关系。探索 Kalina 循环与有机朗肯循环（ORC）在小温差工况下的性能对比， 完成 10 kW 级热力循环试验台搭建与验证。
承担单位
牵头：东南大学 配合：苏科大
方向三
深层冷海水取用技术
110 万元
研究内容
研究 1000m 级深海取水管道选型与敷设方案，开展流阻特性与抗风浪设计研究。 研究取水口形式对冷海水温度分层的影响，优化取水深度与流量匹配。 完成缩比试验与海试方案设计，降低取水系统建设与运维成本。
承担单位
牵头：中建安装国际公司 配合：东南大学 配合：UTM
方向四
全生命周期设计方法
80 万元
研究内容
建立 OTEC 数据中心 LCA 评价体系，从材料、制造、建设、运行到退役全链条评估碳足迹与经济性。 研究热带海洋环境下关键设备腐蚀与寿命预测模型，形成 OTEC 绿色数据中心设计导则与评价标准草案。
承担单位
牵头：苏州科技大学 配合：东南大学
方向五
系统集成与智能控制
110 万元
研究内容
研究数据驱动自适应控制策略，建立晃荡工况换热器性能预测模型，完成抗晃荡强化传热结构设计； 集成前四项任务成果，搭建实验室规模冷海水冷却—温差发电集成验证系统， 完成连续运行测试，并依托马来西亚理工大学（UTM）/马来亚大学（UM）的既有试验设施开展联合验证。
承担单位
牵头：中建安装国际公司 配合：东南大学 配合：马来西亚理工大学（UTM）/马来亚大学（UM）
OTEC闭式循环系统原理图
OTEC 闭式循环系统原理：表层温海水加热工质驱动透平发电，深层冷海水冷凝
03 / 实施步骤

三阶段实施路径

从方案设计、攻关研发到系统集成验证，36 个月分三阶段递进推进，各阶段设置明确里程碑与考核节点。

01
方案设计与理论建模
2027.01 — 2028.01
  • 完成 OTEC 数据中心总体方案设计与技术路线论证
  • 建立换热器与热力循环理论模型，完成工质筛选
  • 完成深层取水管道选型与初步设计
  • 建立 LCA 评价框架与指标体系
  • 完成里程碑 M1（方案定型）与 M2（年检一）
02
关键技术攻关研发
2028.01 — 2029.01
  • 完成高效板式换热器样件研制与性能测试
  • 建成热力循环试验台，完成参数优化与验证
  • 完成深层取水管道缩比试验与海试方案
  • 完成自适应控制策略与仿真验证
  • 完成里程碑 M3（样机下线）与 M4（年检二）
03
系统集成验证与示范落地
2029.01 — 2030.01
  • 建成实验室规模集成验证系统，完成联调与不少于 500 小时连续运行测试
  • 完成自适应控制系统上线与晃荡工况模拟验证
  • 依托 UTM/UM 既有试验设施完成联合试验或等效环境验证
  • 完成柔佛州/沙巴州示范工程可研报告 2 份与成套技术文件
  • 组织成果鉴定与课题验收，提交数据中心项目工程接口方案
五项任务甘特图（36 个月）
04 / 里程碑

关键里程碑节点

7 个关键里程碑分布于 36 个月全周期，每年设置年检节点，关键节点设置技术 fallback 方案。

M0
课题启动
2027.01
成立课题管理办公室，签署合作协议，完成任务书分解与各方向启动会。
考核方式： 启动会议纪要 · 任务书分解表
M1
方案定型
2027.07
完成总体方案设计评审，确定换热器形式、工质选型、取水管道路线。
考核方式： 方案设计评审报告 · 专家意见书
M2
第一次年检
2028.01
第一年度检查，完成理论建模与初步设计文件，调整后两年研究计划。
考核方式： 年度报告 · 中期检查专家组意见
M3
样机下线
2028.07
换热器样机、热力循环试验台、取水管道缩比样件研制完成，进入测试阶段。
考核方式： 样件验收报告 · 测试大纲
M4
第二次年检
2029.01
第二年度检查，完成关键部件性能测试，启动系统集成工作。
考核方式： 年度报告 · 性能测试报告
M5
系统联调
2029.07
集成验证系统联调完成，连续运行测试启动，控制策略上线验证。
考核方式： 联调报告 · 连续运行记录
M6
课题验收
2030.01
完成全部研究内容，提交成果鉴定与课题验收，发布示范工程可研报告。
考核方式： 验收报告 · 成果鉴定证书
风险与 fallback 方案

技术风险：深水管道海试受天气与审批影响较大，预留等效水池试验替代方案。

合作风险：国际合作受签证与汇率影响，差旅与设备采购预留 10% 浮动。

进度风险：M3、M5 设置技术 fallback 方案，确保里程碑按期达成。

05 / 项目预算

经费预算与来源

课题总预算 500 万元，按江苏省"一带一路"创新合作项目口径编制， 公司与马方分别提供配套试验条件与工程数据支撑。

课题总预算
500
万元人民币
第一年（30%） 150 万元
第二年（40%） 200 万元
第三年（30%） 150 万元
各方向预算占比
总计 500 万元 · 方向一与方向三、方向五占比较高
年度投入分布
三年总投入 500 万元，第二年为研发高峰期占比 40%
经费来源说明

申请江苏省"一带一路"创新合作项目资助；如指南允许，也可同步申报中国—东盟科技合作或中马政府间科技合作项目。 中建安装国际公司提供配套投入（试验场地、工程数据、人员工时等），马方由马来西亚理工大学（UTM）/马来亚大学（UM）通过既有科研项目提供试验条件配套。

按科目分方向预算明细
设备费、材料费、测试化验加工费等 7 大类科目
科目预算汇总表
单位：万元
科目 方向一
换热器研发		 方向二
热力循环		 方向三
深层取水		 方向四
全生命周期		 方向五
系统集成		 合计
设备费 45 20 30 10 35 140
材料费 25 10 30 5 15 85
测试化验加工费 20 15 25 10 20 90
人员费 15 20 12 40 23 110
差旅与国际合作交流费 8 8 6 8 10 40
知识产权与文献费 4 4 4 4 4 20
管理费 3 3 3 3 3 15
小计 120 80 110 80 110 500
06 / 组织管理

组织管理与保障措施

设立联合管理委员会与技术专家组，依托国际合作平台，强化成果管理与风险控制，确保课题顺利实施。

组织管理
设联合管理委员会，由中建安装国际公司与东南大学共同牵头，负责重大决策； 设技术专家组，聘请 OTEC、换热器、海洋工程领域专家把关技术路线； 设课题管理办公室，负责进度、经费与文档管理。
国际合作
依托马来西亚理工大学（UTM）/马来亚大学（UM）的试验设施开展联合验证， 互派研究人员，联合培养研究生；跟踪沙巴州 ECoS 的 OTEC 可行性研究进展，保持工程合作对接。
成果管理
论文、专利、样机、软件著作权与可研报告按任务书约定归属， 工程类成果优先由中建安装国际公司转化应用；形成的企业标准草案纳入公司技术标准体系。
风险控制
深水管道海试受天气与审批影响较大，预留等效水池试验替代方案； 国际合作受签证与汇率影响，差旅与设备采购预留 10% 浮动； 里程碑 M3、M5 设置技术 fallback 方案。
项目背景关键数据
1.5 GW+
2023 年柔佛州数据中心总容量，为 2019 年百倍以上
300 亿美元
2024 年上半年东南亚数据中心吸引投资额
40%—50%
马来西亚数据中心冷却能耗占总能耗比例
PUE < 1.4
柔佛州数据中心许可发放 PUE 上限要求
20℃+
表层（28—30℃）与深层（<5℃）海水可用温差
20,000 MW
沙巴州 OTEC 潜在发电容量
3%—5%
OTEC 实机发电效率范围
40%—50%
深层取水设施占 OTEC 总投资比例
07 / 领导决策

需要领导决策事项

联合实验室及属地认可文件是课题申报的前置条件，需公司领导决策推进，确保 2027 年 1 月按期启动申报。

前置条件 · 申报门槛
联合实验室共建与属地认可
无联合实验室则不具备省厅级课题申报资格
决策事项
是否与马来亚大学（UM）/马来西亚理工大学（UTM）正式签约共建"中马海洋温差能与绿色数据中心联合实验室"。
同步推进
联合实验室挂牌 · 马方属地认可文件 · 合作协议签署
建议时限
2026 年内完成，确保 2027 年 1 月课题按期启动申报