燃料电池耦合发电技术探讨

以大量消耗不可再生燃料的发电方式难以持续地支撑国家经济的高速发展，可再生能源的引入成为必然发展趋势。燃料电池的耦合发电技术能够有效地缓解用电高峰时的压力，还能充分利用可再生能源，在未来具有很好的前景。

燃料电池耦合发电是一种高效、洁净的发电方式，已经成为当今电力可持续发展的研究热点［24］。燃料电池包括低温态的碱性型（AFC）、质子交换膜型（PEMFC）、中温态的磷酸型（PAFC）、高温态的熔融碳酸盐（MCFC）和固态氧化物型（SOFC）。通过FC与常规动力装备联合循环发电或者分布式冷热电多联产运营，燃料电池耦合发电技术将是重要的绿色发电方式之一。

早在1993年，美国能源部投资“净煤技术”和“燃烧2000”计划，在技术上充分吸收环保型燃煤技术和布雷顿循环装备系统的优点［25］。凯姆登电站——前置燃料电池的大型煤气化联合循环项目是第五轮净化技术计划中的一项。该项目为“MCFC+IGCC”的联合循环电站，总投资7.8亿美元。(www.xing528.com)

首座整体煤气化联合循环发电系统（integrated gastification combined cycle，IGCC）示范电站采用鲁奇公司的BGL排渣型汽化技术、通用电气公司2台7F燃气轮机及余热锅炉机组，用一部分煤气演示1个2.5MW的MCFC，后再扩充到10MW。电站设计用煤3700t/d，燃用西弗吉尼亚高硫煤，电站效率比普通火电厂高20%，烟气中SOx、NOx的排放浓度都低于美国环保标准。

一般而言，燃料电池发电效率高。FC本体发电效率达50%左右，高温FC配燃气-蒸汽联合循环，其效率为60%～70%（LHV），预计到2020年天然气FC的效率可达72%；它具有变负荷率高（8%～10%）/min、负荷变化的范围大（20%～120%）、电力质量高、电流谐波和电压谐波均满足IEEE519标准等优点。