分布式燃料电池发电应用简介

燃料电池分布式发电具有效率高、噪音低、体积小、排放低的优势，适用于靠近用户的千瓦至兆瓦级的分布式发电系统，主要应用领域为微型分布式热电联供系统（CHP）、大型分布式电站或热电联供系统。目前质子交换膜燃料电池（PEMFC）和固体氧化物燃料电池 （SOFC）技术，均已经成功应用于家用分布式热电联供系统和中小型分布式电站领域。

氢燃料电池发电技术优势 

从含氢废气耦合氢燃料电池发电的技术角度分析，氢燃料电池发电技术的优势特征明显，表现在以下方面。 

含氢废气耦合燃料电池发电技术可改变我国化工废气处置的现状，避免了传统废气焚烧处置技术带来的高耗能、高排放、负收益等弊端，实现了含氢废气的资源化利用及经济性产出，调动了石油化工企业环保治理的积极性，促进环保产业的可持续发展，对发电处置行业也具有巨大的产业提升作用，应用前景十分广阔。

燃料电池作为分布式电站应用领域的一种新兴技术，其市场推广的速度与发电成本紧密相关。在不考虑政策性补贴的情况下，发电成本主要由两部分组成，燃料成本和设备折旧成本。表1给出了中国、日本和美国典型的居民工商业电价和天然气价。

对于中国市场，由于国内目前尚没有分布式燃料电池发电系统成熟的产品推出，参照日本和美国已商业化产品的成本和性能指标，对国内推广分布式燃料电池热电联供系统的经济性进行展望，如图1所示。对于小型燃料电池发电系统，当前千瓦级系统的度电成本在国内将高达1.8元/kWh以上，中期和长期将分别降低至1.0元/kWh 和0.7元/kWh，仍明显高于终端居民电价，显然从发电收益上难以收回投资。如若计入热的价值，则中期和远期的综合发电成本最低可降低至约0.68元/kWh和0.51元/kWh，逐渐接近并与终端居民电价基本持平，从经济性角度仍无明显优势。

图1 中国近期、中期和长期分布式燃料电池系统经济性展望

1. 提高氢燃料电池的电堆性能和电池耐久性，这是燃料电池大规模发电的技术保障。电池耐久性的提高，需要加强关键材料及部件的耐久性研发，从而提高电堆及系统的寿命。 

2. 降低氢燃料电池的成本。通过发展低成本材料，优化膜电极、催化剂、气体扩散层、双极板和系统部件等，使电池电堆的核心材料及部件均达到先进水平，摆脱部分材料完全依赖进口的局面，降低电堆系统成本，最终实现完全国产化和产业化生产。

3. 日本和美国分别在小型和大型分布式燃料电池发电技术和推广规模方面走在前列。基于燃料电池系统成本大幅下降和效率将提升的发展预测，大型分布式燃料电池系统在美国和日本，都能够较快地获得市场竞争力（2030年左右），具备在中长期进行规模化市场推广的条件；小型分布式燃料电池系统在考虑热价值后，在日本也将逐渐具备市场竞争力。

4. 基于国内的居民和工商业电价水平，小型分布式燃料电池发电系统在国内很长时间内将难以具备经济性优势；对于大型工商业分布式燃料电池系统，只有到中长期尤其是远期，考虑热力价值后，大型分布式热电联供系统才能展现出较明显的经济性优势。较高的发电成本和较低的用电价格，将是中国市场推广燃料电池热电联供 系统的主要障碍。

5. 在“碳中和”的目标下，分布式燃料电池系统将是我国建筑领域实现碳减排的一个重要方式，尤其在工商业领域，大型分布式燃料电池系统将逐渐呈现经济竞争力。当前我国分布式燃 电池系统技术总体还处于研发阶段，与国际先进水平差距很大，需不断缩小技术和产业上同国际先进水平的差距，并大幅降低燃料电池发电系统的成本，为示范应用和规模化推广创造条件。

原文始发于微信公众号（小郑的燃料电池笔记）：分布式燃料电池发电应用简介