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華電張鐘平:燃料電池分布式能源發展現狀及關鍵技術

作者:中國儲能網新聞中心 來源:中國儲能網 發布時間:2019-05-08 瀏覽:
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中國儲能網訊:4月24-26日,由中國化學與物理電源行業協會儲能應用分會主辦的第九屆中國國際儲能大會在浙江省杭州市洲際酒店召開。在4月25日上午的“微電網與儲能”專場,華電電力科學研究院有限公司分布式能源研發中心主任助理、高級工程師 張鐘平在會上分享了主題報告《燃料電池分布式能源發展現狀及關鍵技術》,以下為演講實錄:

 

張鐘平:大家上午好,我給大家分享一下燃料電池分布式能源發展現狀及關鍵技術。燃料電池不是來進行燃燒的,而是通過外部燃料通過化學反應,直接轉化為電能的裝置。根據電解質的不同,可以分為堿性燃料電池、磷酸型燃料電池、熔融碳酸鹽燃料電池、質子交換膜燃料電池等。

在燃料電池的產業方面,燃料的接收范圍比較廣,燃料電池可以作為電源給工業和用戶提供能源,也可以作為交通電源,包含航天、航空和汽車。

分布式能源在負荷側給用戶提供一個能源高效的系統,能源利用率高,而燃料電池在發電效率和環保性方面比傳統分布式能源更具有優勢。燃料電池理論發電效率可以超過50%,而傳統的內燃機分布式能源發電效率只有40%多。燃料電池排放很少,而傳統內燃機分布式能源面臨排放超標、環保改造費用高等問題。在可靠性方面,傳統的內燃機可靠性更高,燃料電池在可靠性方面還有很大的提升空間。雖然燃料電池比較適合做用戶側的分布式的能源,但燃料電池造價比較高,成熟的商業化推廣還需要一段時間。

在中國研究燃料電池較早,但是研究進度和商業化推廣比較緩慢,但是這兩年國家發布了多個能源戰略和技術革新等政策文件,提出燃料電池作為以后重要的發展領域和技術研發,包含燃料電池的技術創新、燃料電池汽車和分布式能源等,去年國家李克強總理調研了一家日本的氫燃料公司。世界氫能發展方面,從相關統計數據顯示,2020到2050年在燃料電池汽車還有氫能基礎設施方面將有一個快速增長的趨勢。日本燃料電池的商業化相對成熟一些,他們提出的氫能的發展戰略規劃,到2030年要實現成熟氫能的產業化和商業化。在分布式能源方面,日本重點是研究家庭分布式燃料電源,家庭燃料電池可以給用戶供能。歐美國家研究燃料電池也比較早,在1992年美國就已經投資的數十億美元進行研發,美國擁有幾家著名的燃料電池公司。

燃料電池關鍵技術方面。保證電解質和電池堆的材料的熱力學穩定、體積穩定、機械強度很關鍵,這些是影響燃料電池性能最重要的參數之一。還有電池堆的連接體材料、密封材料質量,需要保證不同的元件之間不發生化學反應和內部擴散。燃料電池水管理系統要保證燃料電池里面的供水平衡、催化劑性能、減少積碳等,這些會影響燃料電池的壽命和性能。新開發產品要經過測試來評估其性能,燃料電池測試主要包括單電池測試和電堆系統測試,主要評估電池的材料性能和衰減,可以通過研究內部的工作溫度、氣體成分、氣流量、熱循環、燃料利用率等多個參數對其進行評估。

由華電電力科學研究院有限公司承擔的國家能源分布式能源技術研發(實驗)中心一期和三期已通過驗收,多能互補相關技術獲得行業一等獎等多個獎項。其中研發中心三期建設包含1套25kW燃料電池系統,由國產供應商提供設備,電科院進行系統監測、控制、優化和系統評估,整個系統運行發電效率超過50%,但是內部參數多、變化快、控制難度大,同時燃料電池的穩定性和效率方面有待進一步優化。

最后我總結:燃料電池在可靠性、性能參數和經濟性方面需進一步優化,這也是商業化和產業化的一個過程。這是我簡單跟大家分享,謝謝大家!

關鍵字:儲能大會

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