作为一种高效清洁的能源转换装置,SOFC由于在煤炭工业、能源工业的环境友好化进程中能够发挥重要作用,被国际多个国家与地区视为一种战略储备技术,并且在政策的支持下发展迅速。
当前国内SOFC产品技术研发、示范应用项目也在推进当中,比如近日国内迎来了华清能源25kW热电联供系统产品成功下线,即将展开示范应用;潮州三环“210kW高温燃料电池发电系统研发与应用示范项目”通过验收等好消息。
从当前应用来看,热电联供是SOFC商业化探索的重要发力点。未来SOFC在热电联供领域的商业化应用前景如何?
SOFC企业新进展
国内在SOFC领域布局的企业包括华清能源、潮州三环、潍柴动力、浙江氢邦、宁波索福人等,中广核、晋煤集团等大型企业加入 SOFC 研发阵列。
整体看来,各参与企业的SOFC应用处于研发示范的早期阶段,部分企业建立起小批量试用产线,开始了商业化的初期探索,代表事件包括:
近日,由华清能源研发生产的国内首套商业化、全自主知识产权25kW固体氧化物燃料电池(SOFC)热电联供系统产品成功下线,即将交付天津临港投资控股有限公司,作为京津冀首套100kW SOFC能源微电网示范项目的一期工程。
华清能源方面表示,在徐州经济技术开发区管委会大力支持下,华清能源已建成国内最完整的SOFC产业链,实现SOFC发电系统的批量化生产。
同样在1月份,广东省能源集团有限公司与潮州三环合作开展的“210kW高温燃料电池发电系统研发与应用示范项目”,在广东惠州天然气发电有限公司顺利通过验收。
去年,全球勃姆石先锋壹石通宣布预计总投资近4亿元建设壹石通运营中心项目,开展固体氧化物燃料电池等技术研发;宁波索福人启动25kW级SOFC热电联供系统,这是国内首次以25kW级SOFC发电系统进行热电联供稳定运行;东睦股份间接投资参股氢邦科技目前已掌握SOFC连接板制备的核心技术,已推出电堆样品并小批量生产……
相较于欧美、日韩等国家的SOFC产品技术及应用而言,国内企业还相差甚远。但从上述企业的进展来看,国产自主SOFC 技术正在加快推进中,并已经开始了商业化的初期探索,未来可期。
热电联供成为SOFC应用突破口
由于SOFC发电的排气温度很高,具有较高利用价值,不仅可提供天然气体重整所需热量,而且可以用来生产蒸汽,更可以和燃气轮机组成联合循环,因此在大型集中供电、中型分电、小型家用热电联供等民用领域作为固定电站,以及作为船舶动力电源、交通车辆动力电源等移动电源,具有广阔的应用前景。
从上述企业的最新进展来看,热能、电能双重应用的热电联供成为SOFC商业化探索的重要发力点。
具体来看,SOFC需要在高温(600℃–1000℃)下工作,以促进氧离子通过电解质的迁移,从而实现高离子电导率(工作温度下达到0.1 S cm-1),因此SOFC可以同时供应低碳排放的电力和高品质的热能,非常适用于小区、别墅、酒店等分布式热电联供的应用场景。
热量的控制管理成为高温SOFC研发工作的主要工作之一,在企业的项目实测数据中,SOFC的整体工作效率相当可观。
以潮州三环的210kWSOFC示范项目为例,前后安装的6台35kW SOFC系统,总功率≥210kW,平均交流发电净效率61.8%,系统热电联供效率可高达91.2%;宁波索福人的25kW SOFC热电联供系统,电堆发电效率60.2%,综合利用效率也超过95%。
在国家能源转型的背景下,燃料电池热电联供凭借其能源高效利用、清洁环保的属性,迎来了发展的“曙光”。SOFC相较PEMFC,有着不使用贵金属、燃料选择性多、可以输出高品质的热能等优秀特质,非常适配热电联供的发展需求,因此成为SOFC商业化初期探索的重要突破口。
面向下一步的发展,一家SOFC公司负责人提出了建议:“SOFC的发展要坚持以市场为导向,比如热电联供等应用,同时上下游要协同创新,一起攻克技术链条上的核心难点,并争取更多政府、市场等的关注度,呼吁相关支持的落地。”