燃料电池分布式能源发展现状如何

4月24-26日，由中国化学与物理电源行业协会储能应用分会主办的第九届中国国际储能大会在浙江省杭州市洲际酒店召开。在4月25日上午的“微电网与储能”专场，华电电力科学研究院有限公司分布式能源研发中心主任助理、高级工程师？张钟平在会上分享了主题报告《燃料电池分布式能源发展现状及关键技术》，以下为演讲实录：

张钟平：大家上午好，我给大家分享一下燃料电池分布式能源发展现状及关键技术。燃料电池不是来进行燃烧的，而是通过外部燃料通过化学反应，直接转化为电能的装置。根据电解质的不同，可以分为碱性燃料电池、磷酸型燃料电池、熔融碳酸盐燃料电池、质子交换膜燃料电池等。

在燃料电池的产业方面，燃料的接收范围比较广，燃料电池可以作为电源给工业和用户提供能源，也可以作为交通电源，包含航天、特种和汽车。

分布式能源在负荷侧给用户提供一个能源高效的系统，能源利用率高，而燃料电池在发电效率和环保性方面比传统分布式能源更具有优势。燃料电池理论发电效率可以超过50%，而传统的内燃机分布式能源发电效率只有40%多。燃料电池排放很少，而传统内燃机分布式能源面临排放超标、环保改造费用高等问题。在可靠性方面，传统的内燃机可靠性更高，燃料电池在可靠性方面还有很大的提升空间。虽然燃料电池比较适合做用户侧的分布式的能源，但燃料电池造价比较高，成熟的商业化推广还需要一段时间。

在中国研究燃料电池较早，但是研究进度和商业化推广比较缓慢，但是这两年国家发布了多个能源战略和技术革新等政策文件，提出燃料电池作为以后重要的发展领域和技术研发，包含燃料电池的技术创新、燃料电池汽车和分布式能源等，去年国家李克强总理调研了一家日本的氢燃料公司。世界氢能发展方面，从相关统计数据显示，2020到2050年在燃料电池汽车还有氢能基础设施方面将有一个快速增长的趋势。日本燃料电池的商业化相对成熟一些，他们提出的氢能的发展战略规划，到2030年要实现成熟氢能的产业化和商业化。在分布式能源方面，日本重点是研究家庭分布式燃料电源，家庭燃料电池可以给用户供能。欧美国家研究燃料电池也比较早，在1992年美国就已经投资的数十亿美元进行研发，美国拥有几家著名的燃料电池公司。

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燃料电池关键技术方面。保证电解质和电池堆的材料的热力学稳定、体积稳定、机械强度很关键，这些是影响燃料电池性能最重要的参数之一。还有电池堆的连接体材料、密封材料质量，需要保证不同的元件之间不发生化学反应和内部扩散。燃料电池水管理系统要保证燃料电池里面的供水平衡、催化剂性能、减少积碳等，这些会影响燃料电池的寿命和性能。新开发产品要经过测试来评估其性能，燃料电池测试主要包括单电池测试和电堆系统测试，主要评估电池的材料性能和衰减，可以通过研究内部的工作温度、气体成分、气流量、热循环、燃料利用率等多个参数对其进行评估。

由华电电力科学研究院有限公司承担的国家能源分布式能源技术研发（实验）中心一期和三期已通过验收，多能互补相关技术获得行业一等奖等多个奖项。其中研发中心三期建设包含1套25kW燃料电池系统，由国产供应商提供设备，电科院进行系统监测、控制、优化和系统评估，整个系统运行发电效率超过50%，但是内部参数多、变化快、控制难度大，同时燃料电池的稳定性和效率方面有待进一步优化。

最后我总结：燃料电池在可靠性、性能参数和经济性方面需进一步优化，这也是商业化和产业化的一个过程。这是我简单跟大家分享，谢谢大家！