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燃料电池评估的指标优化

时间:2023-06-24 理论教育 版权反馈
【摘要】:一般而言,燃料电池本体发电效率达50%左右,高温燃料电池配燃气-蒸汽联合循环,其效率为60%~70%,预计到2020年天然气燃料电池的效率可达72%。与常规电站相比,燃料电池的性能指标十分诱人。目前,超临界发电效率为43%~47%;燃煤联合循环机组发电效率为45%,IGCC第二代PFBC-CC发电效率达50%~54%;燃料天然气常规联合循环效率为50%~60%,预计2020年有望达到60%~65%,而以燃料电池组成的热电联产机组的总热效率可达到85%以上。表4-4燃料电池性能理论值

燃料电池评估的指标优化

燃料电池称为“冷燃烧”发电,洁净、无污染、噪声低;不受热力学卡诺循环的限制,能量转换效率高;结构模块化、比功率高,既能集中供电,也可作分布能源供电,又可组成大容量中心发电站,优点显著。

1)性能指标

(1)发电效率高。一般而言,燃料电池本体发电效率达50%左右,高温燃料电池配燃气-蒸汽联合循环,其效率为60%~70%(LHV),预计到2020年天然气燃料电池的效率可达72%。

与常规电站相比,燃料电池的性能指标十分诱人。目前,超临界发电效率为43%~47%(LHV);燃煤联合循环机组发电效率为45%(LHV),IGCC第二代PFBC-CC发电效率达50%~54%;燃料天然气常规联合循环效率为50%~60%(LHV),预计2020年有望达到60%~65%(LHV),而以燃料电池组成的热电联产机组的总热效率可达到85%以上。在250kW~10MW的功率范围内,具有与目前数百兆瓦中心电站相当甚至更高的发电效率。燃料电池性能理论值如表4-4所示,从中可以看到,燃料电池的性能指标还有上升空间。

表4-4 燃料电池性能理论值

(2)变负荷率高。变负荷率可达到(8%~10%)/min,负荷变化的范围为20%~120%。

(3)电力质量高。电流谐波和电压谐波均满足IEEE519标准。

2)环保指标

(1)燃料电池发电能有效降低火力发电的污染物、噪声和温室气体排放量。与常规燃煤发电机组相比,燃料电池发电中几乎没有燃烧过程,NOx排放量很小,一般可达到0.139~0.236kg/(MW·h)以下,远低于天然气联合循环的NOx排放量[1~3kg/(MW·h)]。由于燃料进入燃料电池之前必须经过严格的净化处理,碳氢化合物也必须重整成H2和CO。因此,其尾气中SO2、碳氢化合物和固态粒子等污染物排量非常低,CO2的排放量可减少40%~60%。(www.xing528.com)

(2)低噪声。在距发电设备3英尺(即1.044m)处噪声小于60dB(A)。例如4.5MW和11MW的大功率磷酸燃料电池电站的噪声已经达到低于55dB的水平[10-11]

3)综合指标

(1)燃料电池可使用多种燃料,包括氢气、甲醇煤气沼气、天然气、轻油、柴油等。

(2)燃料电池模块化结构、体积小(小于1m2/kW),系统扩容容易;自动化程度高,可实现无人操作。

(3)系统供电灵活、可靠,是理想的分布式电源。燃料电池发电系统符合国家能源和电力安全的战略需要。表4-5所示为几种燃料电池基本特性[11],可以看出就工业动力而言,能提供较大容量的燃料电池通常采用中、高温度的燃料电池系统和装备。

表4-5 燃料电池性能理论值

(续表)

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