【摘要】本文介紹了燃料電池發(fā)電技術(shù)的特點和應(yīng)用形式，論證了在我國電力系統(tǒng)發(fā)展燃料電池發(fā)電技術(shù)的必要性。概述了國外燃料電池的發(fā)展計劃和市場預(yù)測，總結(jié)了國外發(fā)展燃料電池的經(jīng)驗。通過技術(shù)比較，提出了在我國電力系統(tǒng)發(fā)展燃料電池發(fā)電的技術(shù)路線。

燃料電池發(fā)電是將燃料的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)換為電能的過程，其發(fā)電效率不受卡諾循環(huán)的限制，發(fā)電效率可達到50%一70%，被譽為二十一世紀重要的發(fā)電新技術(shù)之一。目前，國際上磷酸型燃料電池已進入商業(yè)化，其它幾種燃料電池預(yù)計在2005年一2010年200KW一將全面進入商業(yè)此。對于這種蓬勃發(fā)展的發(fā)電新技術(shù)，國家電力公司應(yīng)該采取怎樣態(tài)度?要不要發(fā)展?怎樣發(fā)展?這些問題亟待解決。

l 燃料電池發(fā)電的技術(shù)特點和應(yīng)用形式

1.1 技術(shù)特點

燃料電池發(fā)電是在一定條件下使燃料(主要是H2)和氧化劑(空氣中的02)發(fā)電化學(xué)反應(yīng)，將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)換為電能和熱能的過程。與常規(guī)電池的不同：只要有燃料和氧化劑供給，就會有持續(xù)不斷的電力輸出。與常規(guī)的火力發(fā)電不同，它不受卡諾循環(huán)的限制，能量轉(zhuǎn)換效率高。與常規(guī)發(fā)電相比燃料電池具有以下優(yōu)點

(1)理論發(fā)電效率高，發(fā)展?jié)摿Υ蟆Ｈ剂想姵乇倔w的發(fā)電效率可達到50%一60%，組成的聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)在(10-50)MW規(guī)模即可達到70%以上的發(fā)電效率。

(2)污染物和溫室氣體排放量少。與傳統(tǒng)的火電機組相比，C02排出量可減少40%一60%。Nox(<2ppm)和SOx(<1ppm)排放量很少。

(3)小型高效，可提高供電可靠性。燃料電池的發(fā)電效率受負荷和容量的影響較小。

(4)低噪音。在距發(fā)電設(shè)備3英尺(1.044米)處噪音小于60dB(A)。

(5)電力質(zhì)量高。電流諧波和電壓諧波均滿足IEEE519標準。

(6)變負荷率高。變負荷率可達到(8%一lO%)/min，負荷變化的范圍大(20%一120%)。

(7)燃料電池可使用的燃料有氫氣、甲醇、煤氣、沼氣、天然氣、輕油、柴油等。

(8)模塊化結(jié)構(gòu)，擴容和增容容易，建廠時間短。

(9)占地面積小，占地面積小于lm2/KW。

(10)自動化程度高，可實現(xiàn)無人操作。

總之，燃料電池是一種高效、潔凈的發(fā)電方式，既適合于作分布式電源，又可在將來組成大容量中心發(fā)電站，是2l世紀重要的發(fā)電方式。制約燃料電池走向大規(guī)模商業(yè)化的主要因素是：高價格和壽命問題。

2.1 燃料電池的應(yīng)用形式

(1)現(xiàn)場熱電聯(lián)供，常用的容量為200KW一1MW。

(2)分布式電源，容量比現(xiàn)場用燃料電池大，約(2-20)MW。

(3)基本負荷的發(fā)電站(中心發(fā)電站)，容量為(100-300MW)。

(4)燃料電池還可用于100W-100KW多種可移動電源、便攜式電源、航空電源、應(yīng)急電源和計算機電源等。