电力系统发展燃料电池发电的技术路线的论文

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1、电力系统发展燃料电池发电的技术路线的论文摘要：本文介绍了燃料电池发电技术的特点和应用形式，论证了在我国电力系统发展燃料电池发电技术的必要性。概述了国外燃料电池的发展计划和市场预测，总结了国外发展燃料电池的经验。通过技术比较，提出了在我国电力系统发展燃料电池发电的技术路线。关键词：燃料电池技术路线燃料电池发电是将燃料的化学能直接转换为电能的过程，其发电效率不受卡诺循环的限制，发电效率可达到50％一70％，被誉为二十一世纪重要的发电新技术之一。目前，国际上磷酸型燃料电池已进入商业化，其它几种燃料电池预计在2005年一2010年200k)和sox(＜1ppm)排放量很少。.cOm(3)小型高效，

2、可提高供电可靠性。燃料电池的发电效率受负荷和容量的影响较小。(4)低噪音。在距发电设备3英尺(1．044米)处噪音小于60db(a)。(5)电力质量高。电流谐波和电压谐波均满足ieee519标准。(6)变负荷率高。变负荷率可达到(8％一lo％)／min，负荷变化的范围大(20一120)。(7)燃料电池可使用的燃料有氢气、甲醇、煤气、沼气、天然气、轻油、柴油等。(8)模块化结构，扩容和增容容易，建厂时间短。(9)占地面积小，占地面积小于lm2／kcfc和sofc技术方面，国外已分别示范成功了2mcfc的现场示范，预计2002年进行20mcfc达到商业化；2010年，燃用天然气的250kcfc

3、分散电源达到商业化，100mcfc的中心电站也进入商业化;2020年，100mcfc中心发电站进入商业化。mcfc技术目标是运行温度为650℃，发电效率达到60％(lhv)，组成联合循环的发电效率为70(lhv)，热电联产的热效率达到85(lhv)以上。目前，己完成25kcfc的研究是从1981年开始的，通过自主开发并与美国合作。1987年10kcfc开发成功，1993年100kcfc开发成功，1997年开发出1mcfc发电厂，并投入运行。mcfc已被列为日本“新阳光计划”的一个重点，目标是2000年一2010年，实现燃用天然气的10mcfc发电机组的商业化，并进行100mcfc联合循环发

4、电机组的示范，2010年后，实现煤气化mcfc联合循环发电，并逐步替代常规火电厂。日本的sofc技术也是从1981年的“月光计划”开始研究的，立足于自主开发。1989年一1991年，开发出l00cfc示范电站研究开发、建设及运行。在通产省和nedo的统一组织和管理下，使公用事业单位(电力公司和煤气公司)和开发商及研究单位紧密结合，实现燃料电池研究开发和商业示范应用一体化。日本电力公司和煤气公司，过去十年来安装了约80多台燃料电池机组，装机容量达到20.1mcfc和sofc高温型燃料电池；2010年煤气化mcfc和sofc达到实用化；发电效率达到50％一60％。由于燃料电池发电技术仍有许多技

5、术上的难题没有突破，进展速度低于预期值，因此日本目前已将原目标做了修正，预计2000年燃料电池装机容量将达到200mcfc电厂，1996年投运。德国正在开发250kcfc。德国西门子公司于1998年收购了美国西屋公司的管形sofc技术后，现在拥有世界上最先进的平板型和管形sofc技术。加拿大在pefc方面居世界领先地位，在继续开发交通用pefc的同时，目前也将pefc应用于固定电站，已建成250kcfc的研究开发方面也接近美国。成功的重要经验也是政府对燃料电池给予高度重视，先后列入了“月光计划”和“新阳光计划”，大力投入研究开发。另一条经验是研究机构、企业和用户联合，组成从研究、开发到商业

6、应用一体化集团，既承担研究开发的风险，也享受成功的优惠。加拿大ballard公司在pefc方面成功的经验告诉我们：只要坚定不移地进行研究开发，一个小公司也能在10—20年内成为举世瞩目的燃料电池技术拥有者。燃料电池起源于欧洲，但是，现在欧洲的燃料电池技术已远远落后于美国和日本。主要原因是政府和企业对燃料电池发电技术重视不够。目前，欧洲已经意识到这一点，成立了—个燃料电池发电技术集团，引进美国、日本的技术，并进行研究开发。4各种燃料电池发电技术综合比较(1)afc：与其它燃料电池相比，afc功率密度和比功率较高，性能可靠。但它要以纯氢做燃料，纯氧做氧化剂，必须使用pt、au、ag等贵金属做催

7、化剂，价格昂贵。电解质的腐蚀严重，寿命较短，这些特点决定了afc仅限于航天或军事应用，不适合于民用。(2)pafc：以磷酸做为电解质，可容许燃料气和空气中c02的存在。这使得pafc成为最早在地面上应用或民用的燃料电池。与afc相比它可以在180℃一210℃运行，燃料气和空气的处理系统大大简化，加压运行时，可组成热电联产。但是，pafc的发电效率目前仅能达到40％一45％(lhv)，它需要贵金属铂做电催化剂；燃料必须外重