燃料电池热电联产“破冰”

近日,科技部发布《国家重点研发计划“氢能技术”重点专项2021年度定向项目申报指南》,要求结合副产氢、绿氢在工业园区内加注、供热、热电联产需求,打造“氢能园区”试点工程。值得一提的是,指南要求低碳氢能工业园区替代天然气供热、燃料电池热电联产的氢气使用量不低于1万吨。

实际上,燃料电池热电联产,指的是利用燃料电池发电技术,同时向用户供给电能和热能的生产方式。用燃料电池运行过程中产生的余热供热,具有提高能源利用效率、减少二氧化碳和其他有害气体排放、提高供热质量等多重优势。

近年来,我国氢能产业迎来快速发展,已实现效率提升、成本下降及更大规模的应用。事实上,氢能应用不仅局限于交通领域,还可应用于热电联产。

有业内人士告诉记者:“燃料电池热电联产是一种极具潜力的、环保高效的联合生产方式,主要使用质子交换膜燃料电池和固体氧化物燃料电池作为发电系统,发电效率可达40%,废热利用达40%,能源综合利用率超过80%,与传统的火力发电输电相比,总效率可提高2倍左右。”

“由于燃料电池电气效率高、低噪声、低排放,电力供应不足时,其可作为多联产系统的理想原动机,提供高品质的供暖或降温服务。采用燃料电池热电联产系统作为主要的能源系统,并以电网和区域供冷作为备用,这种方案将大大増加系统的电力和降温供应量。”上述人士称。

同时,燃料电池热电联产也是未来建筑领域内不可或缺的应用系统,不仅可以为建筑提供热能、电能,还能通过制冷机等设备对废热回收利用,为建筑制冷、控湿,有利于减少建筑能耗、实现建筑节能,更快转向低碳经济。

现阶段,我国燃料电池热电联产还处于研发示范的初步阶段,但国外热电联产的产业发展形势较好,为国内燃料电池热电联产市场的激活注入强心剂。

今年5月,由东方电气(成都)氢燃料电池科技有限公司自主研制的100千瓦级商用氢燃料电池冷热电联产系统正式发运交付。据了解,这套100千瓦级的商用氢燃料电池冷热电联产系统,由可再生能源制氢与固态储供氢耦合、燃料电池冷热电联产几部分组成,系统发电效率大于52%,热电联产总效率超过90%,支持离网并网、孤岛运行和黑启动,同时对外提供65摄氏度的热水。

东方氢能相关人士表示,该系统将打通水电制氢、氢气发电、供热制冷等环节,进一步拓宽氢能示范应用领域,开辟可再生能源制氢及氢能综合利用的新路径。

此外,以天然气重整制氢装置和电堆为核心的氢燃料电池热电联产系统,也取得了突破。今年7月,江苏铧德氢能源科技有限公司与江苏科技大学(苏州理工学院)联手打造的天然气重整制氢型的分布式氢燃料电池热电联产示范项目完成交付。该套系统对原有浴室热水供应形成补充,系统所发电量供给校园电力系统,在实现能源高效利用的同时,降低了校园能源费用。

4月16日,科技部与山东省政府签署“氢进万家”科技示范工程框架协议,山东成为全国首个也是目前唯一一个氢能大规模推广应用的示范省份。山东省在“氢进万家”示范项目中提出,要通过氢燃料电池向城市社区供热、供暖,建设超过10万户的氢能社区。

事实上,早在2020年7月,《山东省氢能产业中长期发展规划(2020—2030年)》就明确提出,要合理布局氢能装备制造产业,培育氢能热电联产及固定式、分布式电源研发应用基地,全力打造“东方氢岛”。

氢能产业发展领先的佛山,同样开启了燃料电池热电联产的示范。今年2月,佛山南海区人民政府、中科润谷资产管理有限公司和中科润谷航天氢能系统(泰安)有限公司三方签订了合作协议,将共同打造全国首个“氢能进万家”智慧能源示范社区,推广可再生能源互联互通智慧能源城市工程,推动氢能住宅和建筑国家标准及规范的试行。根据今年7月的招标信息,该项目拟采购商用燃料电池分布式热电联产设备4套。

“当前,由于投资髙,运维成本高,燃料电池运行寿命短,使得燃料电池热电联产系统的经济可行性较差。在未来应着力于燃料电池运行寿命的延长及成本下降,以实现燃料电池热电联产系统的大规模生产应用,从而给该系统带来更可观的经济效益和更广泛的市场需求。”一位研究热电联产的工程师强调称。

来源:中国能源报

2021年11月12日 10:48