中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：5月19日至21日，“第八屆中國(guó)國(guó)際儲(chǔ)能大會(huì)”在深圳隆重召開(kāi)， 來(lái)自中國(guó)、美國(guó)、德國(guó)、英國(guó)、加拿大、西班牙、日本、韓國(guó)、澳大利亞等國(guó)和地區(qū)1500余位政府機(jī)構(gòu)、科研院所、行業(yè)組織、電力公司、新能源項(xiàng)目單位、系統(tǒng)集成商等代表出席本次大會(huì)。
來(lái)自武漢理工大學(xué)的李賞教授發(fā)表了題為"中國(guó)低溫燃料電池發(fā)展現(xiàn)狀"的精彩演講。
演講內(nèi)容如下：
李賞：各位來(lái)賓，大家下午好！很感謝儲(chǔ)能協(xié)會(huì)的邀請(qǐng)，剛才說(shuō)的潘老師因?yàn)榕R時(shí)有事，所以由我來(lái)代表潘老師給大家介紹一下國(guó)內(nèi)外燃料技術(shù)的進(jìn)展。潘老師對(duì)國(guó)內(nèi)外燃料電池發(fā)電技術(shù)方面的進(jìn)展情況非常的關(guān)注和了解。
近幾年在燃料電池發(fā)電技術(shù)方面的進(jìn)展，上面的圖中可以看到，亞洲2015年、2016年燃料電池在發(fā)電技術(shù)方面取得很大的進(jìn)展，2016年固定式燃料電池從4.7萬(wàn)個(gè)單元增加到5.5萬(wàn)個(gè)單元，發(fā)電功率從184MW增加到200MW，2016年比之前的MW數(shù)增加了很多，尤其從2015年開(kāi)始到2016年增加了大概2/3。在交通方面，燃料電池增加的也挺多。從2001年，美國(guó)加利福利亞一個(gè)自我激勵(lì)計(jì)劃的支持下，安裝400多個(gè)燃料電池系統(tǒng)，使加州成為固定式燃料電池安裝領(lǐng)先的州。整個(gè)燃料電池容量超過(guò)175MW，包括40MW的CHP燃料電池系統(tǒng)和135MW只用于發(fā)電的燃料電池。
燃料電池發(fā)電技術(shù)的分類，在比較小的低功率主要是熱點(diǎn)聯(lián)供系統(tǒng)，還有工廠用的，大概就是到千瓦級(jí)和兆瓦級(jí)，還有幾十兆瓦級(jí)的發(fā)電系統(tǒng)，一個(gè)是備用電源和移動(dòng)電源，從這個(gè)表當(dāng)中可以看出，前四個(gè)比較大的發(fā)電電力設(shè)備這一大塊來(lái)說(shuō)，SOFC每個(gè)都用到，研究最廣泛。大型的電力設(shè)備和小型電源的主要競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手是燃?xì)廨啓C(jī)和鋰電都很強(qiáng)大。
家用熱電聯(lián)供系統(tǒng)，一個(gè)是歐盟在成員國(guó)項(xiàng)目的支持下，到2014年安裝了800個(gè)CHP系統(tǒng)，計(jì)劃還會(huì)更多。有一些歐洲的制造商朝著大規(guī)模生產(chǎn)的目標(biāo)開(kāi)始進(jìn)行放大。在這個(gè)功率范圍內(nèi)到2023年有望達(dá)到一個(gè)成千上萬(wàn)臺(tái)，計(jì)劃是3600臺(tái)。但是這個(gè)安裝的量和日本比起來(lái)就小多了，日本目前已經(jīng)安裝了20萬(wàn)臺(tái)的熱電聯(lián)供系統(tǒng)，目標(biāo)是2020年安裝140萬(wàn)臺(tái)，到2030年安裝530萬(wàn)臺(tái)，也就是說(shuō)它從今年到2020年的3年中安裝120萬(wàn)臺(tái)，平均每年都要安裝40萬(wàn)臺(tái)。歐洲推廣的比較而言，家用熱電聯(lián)供系統(tǒng)要小得多，因?yàn)闅W洲的電功率比日本大，每臺(tái)價(jià)格也大得多，日本只需要700W每臺(tái)。SOFC的增速，紅圈當(dāng)中明顯高于PEMFC，大家都認(rèn)為SOFC價(jià)格下降空間比PEMFC大，但是實(shí)際下降的幅度還是比PEMFC小。
德國(guó)固定式燃料電池的情況（見(jiàn)PPT）。在歐盟的項(xiàng)目下有1200個(gè)熱電聯(lián)供的應(yīng)用，工廠應(yīng)用是100-400KW，推向市場(chǎng)的計(jì)劃是2016年8月開(kāi)始的，在它起初的兩個(gè)月當(dāng)中就安裝了大約343個(gè)單元。這就是熱電聯(lián)供方面介紹了這些熱電聯(lián)供國(guó)際上的發(fā)展情況。根據(jù)歐美的指標(biāo)來(lái)說(shuō)，主要是兩個(gè)，一是價(jià)格，到2023年要降至1萬(wàn)歐元每千瓦，還有電效率和熱效率加在一起要達(dá)到85%。從上面可以看到SOFC在熱電聯(lián)供的系統(tǒng)是主要的應(yīng)用。我們國(guó)家在SOFC方面積累了比較好的經(jīng)驗(yàn)，一個(gè)是寧波材料所顏值了10KW的系統(tǒng)在半山電廠演示，發(fā)電是8756.8W，而且提出了盤式SOFC結(jié)構(gòu)，沖擊25KW。華科是5KW的發(fā)電系統(tǒng)。張家口風(fēng)電能轉(zhuǎn)換的氫能儲(chǔ)存系統(tǒng)，也是用PEMFC做的，這個(gè)裝機(jī)容量大于0.5MW，產(chǎn)氫能力達(dá)到了每小時(shí)20NM3/H。發(fā)電系統(tǒng)凈輸出功率大于30KW，這是在2016年的后半年，我們國(guó)家就統(tǒng)計(jì)了棄風(fēng)式是371億KWH，每年丟棄的風(fēng)電可以產(chǎn)氫165億立方米，而我們每年從俄羅斯進(jìn)口的天然氣是380億立方米，如果我們能把這個(gè)棄風(fēng)利用起來(lái)產(chǎn)氫，可以彌補(bǔ)這塊的缺口。
美國(guó)用在冷凍集裝箱當(dāng)中的固定式的電源。燃料電池代替了內(nèi)燃機(jī)，降低燃料成本和排放，在一個(gè)20英尺的集裝箱里面有一個(gè)100KW的燃料電池和氫的儲(chǔ)存系統(tǒng)。它的電源最大連續(xù)運(yùn)營(yíng)的時(shí)間達(dá)到11小時(shí)21分鐘，平均輸出功率29.4KW，最大連續(xù)5分鐘輸出的功率達(dá)到了91KW，6個(gè)月運(yùn)行時(shí)間達(dá)到了278小時(shí)，發(fā)電總量為7285KWHR。采用燃料電池的效率比內(nèi)燃機(jī)提高了30%。這是它統(tǒng)計(jì)的發(fā)生故障，集裝箱的電源發(fā)生故障的情況，最右邊是燃料電池發(fā)生故障，上面是發(fā)生故障次數(shù)，只發(fā)生一次，故障次數(shù)是最少的，但是就這一次故障導(dǎo)致整個(gè)停機(jī)時(shí)間就接近30天，所以燃料電池的耐久性也是很值得大家去關(guān)注和提高的方面。日本商業(yè)燃料電池的考慮，日本做燃料電池只考慮SOFC，現(xiàn)在的電效率大概在50%左右。商業(yè)用燃料電池的指標(biāo)（見(jiàn)PPT），電效率、熱效率加起來(lái)是70%-80%。
發(fā)電站的情況，這是我們國(guó)家在遼寧營(yíng)口由荷蘭做的發(fā)電站，大概是200個(gè)10KW燃料電池堆，用的是PEMFC燃料電池，一般燃料電池輸出功率是2000KW，燃料電池的效率大概是55%，輔助消耗120KW，總效率在75%。這是美國(guó)電網(wǎng)的發(fā)電站，是由美國(guó)Bloom Energy公司，它主要的客戶包括蘋果、谷歌這些大的企業(yè)數(shù)據(jù)中心供電以及樓宇用電，2016年的產(chǎn)量大約在200MW。這是他的一個(gè)單元，這個(gè)單元的功率是250KW，大概是7個(gè)這樣的模組控制的。提到這個(gè)就不得不提我們國(guó)家的三環(huán)陶瓷集團(tuán)，這個(gè)集團(tuán)是我們國(guó)家先進(jìn)的陶瓷上市龍頭企業(yè)，大家都知道SOFC主要用的是陶瓷材料，它從2004年開(kāi)始，SOFC的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化，現(xiàn)在已經(jīng)成為全球SOFC電解質(zhì)的隔膜片，單電池的核心組件，膜電極的供應(yīng)商，主要是給前面提到的公司供SOFC的膜電機(jī)。2016年完成的產(chǎn)值將近3億人民幣，這是值得我們驕傲的公司。
電網(wǎng)用發(fā)電站，這是在韓國(guó)京畿道燃料電池的電站，用熔融碳酸鹽燃料電池，用2.8MW×21組成的一個(gè)電池組。這是在發(fā)電站上，歐盟對(duì)電池燃料的要求，到2023年，它的成本要控制在1500-2500歐元每KW，熱效率和電效率大概要達(dá)到60%以上。下面介紹后面兩個(gè)小型備用電源和移動(dòng)電源的情況。這是在美國(guó)，51個(gè)州都安裝了備用電源的單位，全球安裝了近1萬(wàn)臺(tái)備用電池。發(fā)展百余套系統(tǒng)，累計(jì)運(yùn)行31441天，這些系統(tǒng)遍布我們國(guó)家江蘇、上海、福建這些地區(qū)。燃料電池在無(wú)人機(jī)方面的應(yīng)用（見(jiàn)PPT）。這個(gè)比鋰電儲(chǔ)能要多。下面是移動(dòng)式的，主要是用直接醇燃料電池做的，直接醇燃料電池可以做到377WH/KG，和鋰電相比有比較高的競(jìng)爭(zhēng)力。這種燃料電池也是直接醇的燃料電池，它的功率可以達(dá)到620WH/KG。直接醇的燃料電池主要是中科院長(zhǎng)春應(yīng)化所和大連化物所研制了功率范圍從100-500W等多款直接醇的電源，在軍工上有應(yīng)用。燃料電池在發(fā)電技術(shù)方面主要是效率和價(jià)格，目前燃料電池微型、熱點(diǎn)聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的效率大概是42%，高出內(nèi)燃機(jī)微型熱點(diǎn)聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)10%，固定燃料電池的關(guān)鍵是提高效率，并且確保廢熱的利用。它占整個(gè)系統(tǒng)總成本的30%，有待進(jìn)一步下降。
報(bào)告的結(jié)論：1、發(fā)電用燃料電池似乎以SOFC為主，因?yàn)閲?guó)外都是以SOFC為主，主要原因發(fā)電效率更高，初始效率達(dá)到60%，而且成本降低的空間也大一些。2、我們國(guó)家目前還是以PEMFC為主，功率在10-30KW，PEMFC在發(fā)電技術(shù)中不是主流，后面的主流還是SOFC。目前我們國(guó)家在這方面的成熟度比較低。3、我們國(guó)家更多前期工作在備用電源和移動(dòng)電源方面。4、發(fā)電這塊，效率、壽命和高的比能量的電源密度，像程老師說(shuō)的，廉價(jià)、高效和長(zhǎng)壽命的燃料電池也是以后大力發(fā)展的目標(biāo)。
謝謝各位。敬請(qǐng)指正。
（本文根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)錄音整理，未經(jīng)本人審核）
