料电池正在源源不断地进入旅馆、饭店商厦等场所。这些电力装置同小型光伏发电装置一样可以独立发电,也可与电力网相连。为了获得氢燃料,目前在非纯氢燃料电池前均加了燃料改质器。据专家介绍,碳纳米管储氢技术已获得突破,随着其商业化的发展,实行家庭发电将像用煤气灶与煤气罐配合使用一样方便,购一罐氢气可以发电数月(3kg氢气能量可以使一般轿车行驶500km)。在有煤气或天然气管道的地方,打开气阀就可以发电和供热水。
可以使用天然气、煤气为燃料的MCFC、SOFC发电能力为数千kW发电装置将座落于较大的公用场所,用管道向燃料电池提供燃气为附近的用户提供电力和热能,使城市的发电不再污染环境。成千上万的燃料电池发电装置服役,必将使得电网的调峰能力大大增强,常规的火电厂,由于存在有较大污染,因此让其远离城区带基本负荷。在缺乏调峰手段和缺乏调峰电量的东北电网加大燃料电池的入网量,必将大大地提高未来电网的调峰能力。
8.2 节约配电网的建设费用
我国有许多偏远的山村和海岛,远离电网或处在电网的末端,用电量不大。从商业角度考虑,架设高电压等级的线路是不合算的,但不架设又难以实现村村通电的目标。有了燃料电池,用当地生物质气体为燃料,再配合当地的风能、太阳能等,就可以满足当地的长期的电能需求。这样可以使投资更加合理,又提高电网的经济效益。
8.3 提高电网的安全性
目前电网均采用高压长距离输电的方式使偏僻山区的水电和坑口、路口以及海口处的火电输送到负荷中心地带。中外近年多次电网事故证明,在地震、水灾、暴风、冰雪、雷电等自然灾害面前,这种系统往往是十分脆弱的。而星罗棋布的燃料电池加入到电网中供电,将会大大提高电网的安全性。在某个远距离的基本负荷电源跳闸时,燃料电池可以对电网起到一定的支承作用,保证重要用户的电能需求。随着MCFC、SOFC技术的突破、天然气管线的铺通和大型煤气化技术的解决,届时人们会看到,对于大规模的应用化石能源的电力系统来说,变长距离输电为长距离输气,应用大中小相结合的各种燃料电池靠近负荷供电供热会更经济、更安全。
8.4 电网管理
燃料电池发电将增加管理的复杂性。一是燃料电池发的均是直流电,需变频后入网,如此将需要对谐波进行控制;二是价格管理,每一个小的系统与电网均有电量交换,需要进行合理的价格管理,这与其他新能源入网问题一样(如太阳能、风能、生物质能发电),入网电量小,管理量不小。
9.结束语
人类自从19世纪以来,经历了三次能源结构革命。第一次能源革命发生在19世纪第一次产业革命以后,由于蒸汽机的大量应用,传统的能源--柴薪已不能满足工业生产的需要,于是各国的能源需求开始转向以煤炭为主;第二次能源革命是在20世纪初开始的,当时不断发展的电力、钢铁工业带动了内燃机技术的推广,此时石油逐渐取代了煤炭的地位;第三次能源革命在20世纪70年代初开始的石油危机,它推动了新能源的发展和节能技术的发展。专家认为能源革命时间正在缩短,新的能源结构革命正在悄悄地来临,其动力来自于目前的能源利用方式与环境的矛盾日益尖锐、传统的能源利用方式与能源资源量的矛盾日益尖锐。新的能源资源在当前已占有相当的份额(世界范围内石油占总能源消费的36%,天然气已占到23%),高效、洁净、便捷的能源利用方式--燃料电池开始进入商业化阶段。
我国的煤炭资源比较丰富,目前在我们的能源结构中约占72%。为了解决现代化巨大的电能需求与环境的尖锐矛盾,我国一方面加快了洁净化用煤的技术(煤的整体气化)发展,一方面在迅速地增大天然气应用在能源中的比例。气体能源的发展为燃料电池在我国广泛应用创造了极好的条件。建议如下:
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辽宁地区能源资源单一,从长远看只能靠煤电解决本地区的电能需求。但是传统电能转换方式与本地的环境矛盾日益尖锐,发展使用气体能源燃料电池发电可以很好地解决本地电能需求且不污染环境,也有利于解决本地十分棘手的电网调峰问题。燃料电池发电不仅是可能的而且是可行的,可以做成小型的电池堆或用其建成大型的电站。应从现在起加强燃料电池发电的研究工作,立足于用高技术改造东北电网。
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