燃料电池发电技术在电力系统应用.pdfVIP

上海市电气工程设计研究会 ·发输变电· 2007年学术年会论文集 燃料电池发电技术在电力系统中的应用 董菁雯 (上海电力设计院有限公司，上海200026) 摘要：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。概述了国内外的燃料电池发展现状，展望了这一技术在电力系统的应用前景。通过技术比较，提出 了适于在电力系统发展和应用的燃料电池发电技术。 关键词：燃料电池；发电技术 率。 0 引 言 (2)设备可靠性高，对负荷的适应能力强。 燃料电池是一种将储存在燃料和氧化剂中的 燃料电池的发电效率受负荷和容量的影响较小。 化学能，直接转化为电能的装置。燃料电池由3 不管是满负荷还是部分负荷、不管装置规模大小 个主要部分组成：燃料电极(阳极)、空气／氧气电 均能保持高发电效率；作为分布式电源有利于提 极(阴极)和离子导电的电解液构成。燃料在阳 高供电可靠性。 极氧化，氧化剂在阴极还原，电子从阳极通过负载 (3)环境相容性好，污染物排放量少，噪音 流向阴极构成电回路。依据电解质的不同，燃料 低。由于整个能量转换过程中没有燃烧，CO：的 电池分为碱性燃料电池(AFC)、磷酸型燃料电池 排放量比常规火电减少40—60％。NO，( (PAFC)、熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)、固体氧 化物燃料电池(SOFC)及质子交换膜燃料电池 备3英尺(1．044米)处噪音小于60dB(A)。 (PEMFC)等。燃料电池不受卡诺循环限制，能量 (4)可适用的燃料广泛。燃料电池可使用的 转换效率高，洁净、无污染、噪声低，模块结构、积 燃料有氢气、甲醇、煤气、沼气、天然气、轻油、柴油 木性强、比功率高，既可以集中供电，也适合分散 等。 供电，被誉为二十一世纪重要的新能源发电技术 (5)模块化结构。发电出力由电池堆的出力 之一。 和组数决定，机组的容量的自由度大；扩容和增容 1 燃料电池发电的技术特点和应用 容易，建厂时间短，占地面积小。 (6)变负荷率高，负荷响应性好。变负荷率 形式 可达到(8％一10％)／min，负荷变化的范围大 1．1技术特点 (20％～120％)，用于电网调峰优于其他发电方 燃料电池发电是在一定条件下使燃料(主要 式。 是H：)和氧化剂(空气中的0：)发生化学反应，将 (7)自动化程度高，可实现无人操作。 化学能直接转换为电能和热能的过程。与常规电 总之，燃料电池是一种高效、洁净的发电方 池不同，它只要有燃料和氧化剂源源不断地供给， 式，既适合于作分布式电源，又可在将来组成大容 就会有持续不断的电力输出。与常规的火力发电 量中心发电站，是2l世纪重要的发电方式。目前 不同，它不受卡诺循环的限制，能量转换效率高。 制约燃料电池走向大规模商业化的主要因素是： 与常规发电相比燃料电池具有以下优点： 高价格和寿命问题。 (1)发电效率高。燃料电池本体的发电效率 1．2燃料电池的应用形式 可达到50％～60％，如果进一步将化学反应中产 (1)现场热电联供，常用的容量为200kW一 生的热能加以利用，组成的联合循环发电系统在 1MW。