燃料电池微型燃气轮机
燃料电池
燃料电池科技名词定义中文名称：燃料电池英文名称：fuel cell定义：将燃料具有的化学能直接变为电能的发电装置。
所属学科：电力（一级学科）；可再生能源（二级学科）本内容由全国科学技术名词审定委员会审定公布百科名片燃料电池(FuelCell)是一种将存在于燃料与氧化剂中的化学能直接转化为电能的发电装置。
燃料和空气分别送进燃料电池，电就被奇妙地生产出来。
它从外表上看有正负极和电解质等，像一个蓄电池，但实质上它不能“储电”而是一个“发电厂”。
目录简介能量变化历史中国发展状况国际发展状况特点与原理分类发电系统评估经济性展望调峰能力增加节约配电网的建设费用提高电网的安全性电网管理编辑本段简介燃料电池燃料电池十分复杂，涉及化学热力学、电化学、电催化、材料科学、电力系统及自动控制等学科的有关理论，具有发电效率高、环境污染少等优点。
总的来说，燃料电池具有以下特点：（1）能量转化效率高他直接将燃料的化学能转化为电能，中间不经过燃烧过程，因而不受卡诺循环的限制。
目前燃料电池系统的燃料—电能转换效率在45%～60%，而火力发电和核电的效率大约在30%～40%。
（2）有害气体SOx、NOx及噪音排放都很低CO2排放因能量转换效率高而大幅度降低，无机械振动。
（3）燃料适用范围广。
（4）积木化强规模及安装地点灵活，燃料电池电站占地面积小，建设周期短，电站功率可根据需要由电池堆组装，十分方便。
燃料电池无论作为集中电站还是分布式电，或是作为小区、工厂、大型建筑的独立电站都非常合适。
（5）负荷响应快，运行质量高燃料电池在数秒钟内就可以从最低功率变换到额定功率，而且电厂离负荷可以很近，从而改善了地区频率偏移和电压波动，降低了现有变电设备和电流载波容量，减少了输变线路投资和线路损失。
编辑本段能量变化燃料电池为了利用煤或者石油这样的燃料来发电，必须先燃烧煤或者石油。
它们燃烧时产生的能量可以对水加热而使之变成蒸汽，蒸汽则可以用来使涡轮发电机在磁场中旋转。
分散发电简介
第30卷 2008年1月 湖州师范学院学报Jo ur nal of Huzhou Teache rs College Vol.30J an.,2008分散发电简介3沈海权(湖州电力局,浙江湖州313000)摘 要:主要介绍了分散发电的基本特点,详细介绍了燃料电池和微型燃气轮机两种主要分散电源的基本特征,并从分散电源模型、对输电系统暂态特性和稳定性的影响,以及对配电网暂态特性的影响三个方面分析了分散发电的研究现状以及存在的问题.关键词:分散发电;燃料电池;微型燃气轮机中图分类号:TM611.24文献标识码:A 文章编号:100921734(2008)S020209205分散发电是相对于传统的集中式供电方式而言的,是指将发电系统以小规模、分散式的方式布置在用户附近,可独立地输出电、热或(和)冷能的系统.分散发电的概念是从1978年美国公共事业管理政策法公布后正式在美国推广,然后被其它先进国家接受的.当今的分散发电方式主要是指用液体或气体燃料的内燃机、小型及微型燃气轮机和各种工程用的燃料电池.因其具有良好的环保性能,分散电源与传统的“小机组”己不是同一概念[1].1 分散发电概述及其特点20世纪初以来,电力行业流行的观点是,发电机组容量越大,则效率越高,单位kW 投资越低,发电成本也越低.因而随着能源产业的发展,电力工业发展方向是“大机组、大电厂和大电网”.但是在许多特殊情况下,分散发电是集中供电不可缺少的重要补充.与常规的集中供电电站相比,分散发电具有以下优势:1.1 分散发电可以满足特殊场合的需求例如,边远地区或散布的用户;对供电安全稳定性要求较高的特殊用户,如医院、银行等;能源需求较为多样化的用户,需要电力的同时还需要热或冷能的供应.这种供电方式最大的优点是不需远距离输配电设备,输电损失显著减少,运行安全可靠,并可按需要方便、灵活地利用排气热量实现热电联产或热电冷三联产,提高能源利用率.非常适合对乡村、牧区、山区、发展中区域,以及商业区和居民区提供电力、热能和冷能.1.2 分散发电方式可以弥补大电网在安全稳定性方面的不足在世界上大型火电厂建设的趋势有增无减之时,电网的急速膨胀对供电安全与稳定性带来很大威胁,而各种形式的小型分散发电系统,使国民经济、国家安全至关重要而又极为脆弱的纽带———大电网不再孤立和笨拙.直接安置在用户近旁的分散发电装置与大电网配合,可大大地提高供电可靠性,在电网崩溃和意外灾害(例如地震、暴风雪、人为破坏、战争)情况下,可维持重要用户的供电.另外,各电站相互独立,用户可自行控制,不会发生大规模停电事故,供电的可靠性高.1.3 减少土地占用率,节省输变电投资由于公众对输电线路电磁污染的忧虑,开辟新的线路走廊越来越困难,北美和西欧许多国家已决定一般不再新建输电线路.直接安置于用户近旁的分散式发电装置,可以减少土地占用率,节省输变电投资,是3收稿日期225作者简介沈海权,工程师,从事电网调度研究:2007122:.一种非常具有竞争力的方案.有资料预计,美国在10年内的分散发电装置将会发展到总发电容量的20%左右.1.4 分散发电方式为能源的综合梯级利用提供了可能在常规的集中供电方式中,能量形式相对单一.当用户不仅需要电力,而且需要其它能量形式如冷能和热能的供应时,仅通过电力来满足上述需要是难以实现能量的综合梯级利用的,而分散发电方式以其规模小、灵活性强等特点,通过不同循环的有机整合,可以在满足用户需求的同时实现能量的综合梯级利用,并且克服了冷能和热能无法远距离传输的困难.1.5 分散发电方式为可再生能源的利用开辟了新的方向相对于化石能源而言,可再生能源能流密度较低、分散性强,而且目前的可再生能源利用系统规模小、能源利用率较低,作为集中供电手段是不现实的.分散发电方式为可再生能源利用的发展提供了新的动力.我国的可再生能源资源丰富,发展可再生能源是21世纪减少环境污染和温室气体排放以及替代化石能源的必然要求,为充分利用量多面广的可再生能源发电,方便安全地向偏僻、少能源地区供电,建设可再生能源分散发电应受到高度重视.1.6 具有良好的环保性能分散发电装置由于燃用液体或气体燃料,减少了粉尘、SO2、NO X、CO2、废水废渣等排放,减少了输变电线路和设备,电磁污染极低,因而具有良好的环保性能.目前,我国能源产业面临着亟待解决的四大问题:合理调整能源结构;进一步提高能源利用效率;改善能源产业的安全性;解决环境污染.单一的大电网集中供电解决上述问题存在困难,而分散发电系统恰好可以在提高能源利用率、改善安全性与解决环境污染方面做出贡献.因此,大电网与分散的小型分散发电方式的合理结合,已被全球能源、电力专家认为是投资省、能耗低和可靠性高的灵活能源系统,成为21世纪电力工业的发展方向.这就是说,世界电力工业已经开始向传统电力工业的模式告别,走向依靠大型发电站和小型分散发电相结合的过渡的“分散式”电力系统,从而大大改善了供电效率和供电品质,减轻了当今电力行业对环境影响形成的负担,减少了兴建和改善输配电线路.由于近年来受美国加州电力危机的影响,国外有的观点甚至认为今后在大力发展分散发电的情况下,大型中心电站将走向衰落.2 分散发电主要方式 分散发电方式多种多样.根据燃料不同,可分为化石能源和再生能源.根据用户需求不同,有电力单供方式、热电联产方式(C HP)或冷热电三联产方式(CC HP).根据循环方式不同,可分为燃气轮机发电方式、蒸汽轮机发电方式或柴油机发电方式等.表1列出了主要的分散发电装置.在产业革命后的200年中,煤炭一直是世界范围内的主要能源.随着科技、经济的发展,石油在一次能源结构中的比例不断增加,于20世纪60年代超过煤炭.此后,石油、煤炭所占比例缓慢下降,天然气比例上升,同时,新能源、可再生能源逐步发展,形成了当前的以化石燃料为主和新能源、可再生能源并存的格局.然而,虽然可再生能源是取之不尽的洁净能源,但其能源密度低,稳定性较差,需要蓄能调节,长期稳定运行困难,且由于技术不够成熟,可再生能源一次投资较大,经济性差.而化石能源的发电技术不仅更加成熟,而且效率更高,因此,作为分布式供电的发电技术,化石能源目前仍是国际上的主要方向表1 主要分散发电装置发电技术能源种类内燃机发电技术燃气轮机发电技术微型燃气轮机发电技术常规燃油发电机发电技术燃料电池发电技术化石能源太阳能发电技术风力发电技术小水利发电技术生物质发电技木可再生能源氢能发电技水二次能源垃圾发电技术一般废弃物12湖州师范学院学报 第30卷.2.1 燃气轮机发电技术作分散电源用的燃气轮机一般包括中小型燃气轮机和微型燃气轮机,容量从几百kW 到几MW 不等.普通中小型燃气轮机装置是一种以空气及燃气为工质的旋转式热力发动机,它的结构与飞机喷气式发动机一致,也类似蒸汽轮机.主要结构有3部分:①燃气轮机(透平或动力涡轮);②压气机(空气压缩机);③燃烧室.其工作原理为:叶轮式压缩机从外部吸收空气,压缩后送入燃烧室,同时燃料(气体或液体燃料)也喷入燃烧室与高温压缩空气混合,在定压下进行燃烧,生成的高温高压烟气进入燃气轮机膨胀作功,推动动力叶片高速旋转,废气排入大气中或再加利用.燃气轮机具有效率高、功率大、体积小、投资省、运行成本低和寿命周期较长等优点.微型燃气轮机是功率为数百kW 以下的,以天然气、甲烷、汽油、柴油等为燃料的超小型燃气轮机.微型燃气轮机大都采用回热循环,通常它由透平、压气机、燃烧室、回热器、发电机及电子控制部分组成,从压气机出来的高压空气先在回热器内接受透平排气的预热,然后进入燃烧室与燃料混合、燃烧.大多数微型气轮机由燃气轮机直接驱动内置式高速发电机,发电机与压气机、透平同轴,转速在50000～120000rpm 之间.一些单轴微型燃气轮机设计,发电机发出高频交流电,转换成高压直流电后,再转换为低压、低频的交流电.与普通中小型燃气轮机及柴油机发电机组相比,微型燃机具有以下一系列先进技术特征[2]:(1)运动部件少,结构简单紧凑,重量轻,是传统燃机的1/4;(2)可用多种燃料,燃料消耗率低,排放低,尤其是使用天然气;(3)低振动,低噪音,寿命长,运行成本低;(4)设计简单,备用件少,生产成本低;(5)通过调节转速,即使不是满负荷运转,效率也非常高;(6)可遥控和诊断;(7)可多台集成扩容.先进的微型燃气轮机是提供清洁、可靠、高质量、多用途的小型分布式供电的最佳方式,使电站更靠近用户,无论对中心城市还是远郊农村甚至边远地区均能适用.有理由相信,一旦达到适当的容量,微型燃机轮机有能力与中心发电厂相匹敌.对终端用户来说,与其它小型发电装置相比,微型燃气轮机是一种更好的环保型发电装置.但是,目前微型燃气轮机技术还没有完全成熟,一次投资费用相对较大.相比于微型燃气轮机,普通中小型燃气轮机更适合我国实际情况.2.2 燃料电池发电技术燃料电池是一种将储存在燃料和氧化剂中的化学能直接转化为电能的装置.当源源不断地从外部向燃料电池供给燃料和氧化剂时,它可以连续发电.目前,有5种已知的燃料电池类型,其名称与采用的相应的电解质有关:(1)碱性燃料电池(AFC ),采用氢氧化钾溶液作为电解液,这种电解液效率很高,可达60%～90%,但对影响纯度的杂质如二氧化碳很敏感,因而在运行中需采用纯态氢气和氧气.这一点限制了将其应用于宇宙飞行及国际工程等领域.(2)质子交换膜燃料电池(P EMFC ),采用极薄的塑料薄膜作为电解质,这种电解质具有高功率———重量比和低工作温度的特点,是一种适用于固定和移动装置的理想材料.(3)磷酸燃料电池(PA FC ),采用200℃高温下的磷酸作为其电解质,很适合用于分散式的热电联产系统.(4)熔融碳酸燃料电池(MCFC ),其工作温度可达650℃,这种电池的效率很高,但材料需求的要求也高.(5)固态氧燃料电池(SOFC ),采用的是固态电解质(钻石氧化物),性能很好,但需要采用相应的材料和过程处理技术,因为电池的工作温度约为1000℃.燃料电池不受卡诺循环限制,能量转换效率高,洁净、无污染、噪声低,模块结构、积木性强、比功率高,既可以集中供电,也适合分散供电.由于燃料电池能将燃料的化学能直接转化为电能,因此,它没有像通常的火力发电机那样通过锅炉、汽轮机、发电机的能量形态变化,可以避免中间的转换损失,达到很高的发电效率同时还有以下一些特点[5]()不管是满负荷还是部分负荷均能保持高发电效率;1122008年 沈海权:分散发电简介.:1(2)不管装置规模大小均能保持高发电效率;(3)具有很强的过负载能力;(4)通过与燃料供给装置组合,可以适用的燃料广泛;(5)发电出力由电池堆的出力和组数决定,机组容量的自由度大;(6)电池本身的负荷响应性好,用于电网调峰优于其他发电方式;(7)用天然气和煤气等为燃料时,NO X 及SO X 等排出量少,环境相容性优.燃料电池其原理是一种电化学装置,其组成与一般电池相同.燃料电池通常由形成离子导电体的电解质板和其两侧配置的燃料极(阳极)、空气极(阴极)及两侧气体流路构成.气体流路的作用是使燃料气体和空气(氧化剂气体)能在流路中通过.在燃料极中,供给的燃料气体中的H 2分解成H +和e 2,H +移动到电解质中与空气极侧供给的O 2发生反应.e 2经由外部的负荷回路,再返回到空气极侧,参与空气极侧的反应.一系列的反应促成了e 2不间断地经由外部回路,因而就构成了发电.从上述的化学反应中由H 2和O 2生成H 2O ,除此以外没有其他反应,H 2所具有的化学能转变成了电能.实际上,伴随着电极的反应存在着一定的电阻,会引起部分热能产生,由此减少了转换成电能的比例.引起这些反应的一组电池称为组件,产生的电压通常低于1V.因此,为了获得大的出力需采用组件多层迭加的办法获得高电压堆.只有燃料电池本体还不能工作,必须有一套相应的辅助系统,包括反应剂供给系统、排热系统、排水系统、电性能控制系统及安全装置等.燃料电池一次投资成本较高,但随着技术的进一步发展,其一次投资正在不断地降低,目前P EMFC 的国外商业价格为＄1500/kW ,PA FC 的价格为＄3000/kW.燃料电池发电与常规的火电投资比较不能单考虑电源投资,还应将长距离输电、配电投资与厂用电、输电能耗和两种能源转换装置的效率考虑在内.如此计算,综合投资大型的火电厂每千瓦约为1.3～1.5万元.发电消耗的燃料为燃料电池的两倍以上,按目前国内天然气价格计算,当发电时间超过70000h 以后,用燃料电池发电将比用传统的热机发电更经济.在实际发电工程中还应考虑传统的热机发电占地面积大、环境污染重的问题.随着燃料电池发电技术的不断完善,造价将不断地降低,特别是在规模化生产后,其造价将大幅度下降,有理由相信,不久的将来这种发电方式会对传统热机发电构成挑战.3 分散发电研究现状及其存在的问题20世纪90年代前期,北美太平洋煤气电力公司(PD &E )、电力研究院(EPRI )、国家可更新能源研究所(N ERL )、太平洋西北研究所(PNL )成立了一个合作性的研究机构,这个机构已经开始投入资金来验证在配电系统中增加小型的发电模块、储能装置以及需求方管理项目时对配电系统和传输系统的影响.在未来的系统环境下,这种运行模式的概念就是众所周知的分散发电模型.目前,国外研究分散电源动态模型及其对电力系统的影响主要集中在以下几个方面:3.1 分散发电模型的研究因为分散电源的种类呈多样化,它包括各类中小型燃气轮机、微型燃气轮机、燃料电池,以及风力发电机、太阳能发电机等等,所以分散电源模型的研究和发展也呈多样化.目前的研究主要集中在燃料电池和微型燃气轮机模型的建立上,在它们的模型中包括整流器和逆变器,所以燃料电池和微型燃气轮机模型建立与轻型直流输电模型的发展相结合.文献[4]给出了联网燃料电池的动态模型,模型中包括有功控制回路和电压控制回路,两者都采用P I 控制方式,模型中没有给出燃料流量控制回路,即假定燃料流量保持不变.文献[5]给出了较为完整的联网燃料电池模型,其中包括燃料流量控制回路,但模型中有功控制及无功控制回路与文献[4]中模型略有不同.文献[6]给出了微型燃气轮机动态模型,模型中包括微型径向透平发动机模型、速度/负荷控制模型以及燃料控制模型.微型燃气轮机还包括无刷永磁发电机模型、整流和逆变设备模型等.普通的中小型燃气轮机已经出现很多年,对于其模型的研究比较全面,已经在较多的文献中给出了它们的动态模型文献[]给出了较为完整的燃气轮机模型,它包括励磁系统及调速系统模型3 分散发电对输电系统暂态特性及其稳定性影响的研究国外目前这方面的研究较多,比如针对实际大电网中的单一类型分散电源进行暂态和静态稳定性分212湖州师范学院学报 第30卷.7..2析.分析过程中,主要考虑了分散电源的数量、发电容量在整个电网中的比率,以及分散电源的主要控制器(励磁器、调速器、PSS 等),采用了电力系统仿真软件进行.仿真分析.分析结果表明,当分散电源的数量和容量增加时,它对系统的暂态和静态稳定性有比较明显的影响.在文献[4]中,考虑了分散电源不同类型的因素,主要是针对燃气轮机和燃料电池这两个主要的分散电源类型不同比例的组合来研究简单系统的稳定性.研究表明,燃气轮机和燃料电池的不同比例的组合,对系统产生的影响也不同.但目前还只是对简单理想系统的仿真分析,没有考虑在复杂电网模型中进行仿真分析.另外,文献[4]中燃料电池没有考虑燃料流量控制器的控制作用,燃气轮机没有考虑励磁系统、调速系统的控制作用,而且文献中用单个分散电源输出功率的变化来表示分散发电容量占系统容量比的变化.目前实际运行的分散电源数量较少,整个发电容量相对于传统发电机而言,几乎微不足道,所以就目前来说它对大电网影响较小.3.3 分散发电对配电网暂态特性的影响分散电源一般都安装在大功率负荷附近,直接对负荷供电,以并联方式通过配电网接入大电力系统.相对于输电系统而言,配电网经常受到各种各样的扰动,稳定性较差,分散电源的介入改变了配电系统的结构,势必要影响到配电网的暂态特性.随着配电网分散电源数量的不断增加,当前研究分散电源对配电网的稳定性已经越来越重要.目前,国外的一些研究人员已经开始研究配电网中分散电源的稳定性.文献[7]研究了配电网接入燃气轮机后,配电系统电压及燃气轮机功率输出的变化,但文献中没有考虑燃气轮机励磁系统及调速系统的调节特性,也没有考虑分散电源容量变化对配电网暂态特性的影响.另外,当配电网中分散电源增加到一定数量时,配电系统的控制和管理将变得更加复杂.首先,分散发电的引入会使传统的配电网络规划、运行(如无功补偿、电压控制等)彻底改变.其次,现在正在兴起的配电网自动化和需求侧管理(DSM )的内容也需要重新加以考虑.再次,分散式电源之间的控制和调度必须加以协调,与分散式发电有关的法律、法规和行业规范也需要妥善制定.可以认为,对这种新型配电系统的研究将成为今后电力科学研究的重点之一.4 结语分散发电是集中供电不可缺少的重要补充,它因变负荷性灵活、初投资低、供电可靠性高、输电损失小和适合可再生能源等特点在世界范围内越来越受到重视.可以预见,随着天然气的广泛应用,电力垄断的逐步解体,环境保护要求的提高和可再生能源利用技术水平的提高,不仅我国边远地区和西部地区的分散发电将得到极大的发展,而且小型化的分散发电(特别是具有能量2资源利用合理、环保性能优良、冷热电负荷分配灵活等优势的冷热电三联供)将成为中国城市现代化的重要动力.毫无疑问,分散发电将成为未来能源领域的一个重要发展方向.参考文献:[1]程刚,段学农.分散式发电装置在电力系统中的应用[J ].湖南电力,2002,22(2):55～57.[2]赵士杭.新概念的微型燃气轮机的发展[J ].燃气轮机技术,2001,14(2),8～13.[3]梁才浩,段献忠.分布式发电及其对电力系统的影响[J ].电力系统自动化,2001,12(6):53～56.[4]Hatzia d o niv C J ,Lob A A ,Pour b o hr at F ,et al.A simplified dyna mic model of grid 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浅析氢燃料燃气轮机发电的应用前景
94 EPEM 2020.8发电运维Power Operation浅析氢燃料燃气轮机发电的应用前景中山嘉明电力有限公司 李海波 潘志明 黄耀文摘要：阐述氢燃料替代天然气用于燃气轮机发电目前面临的技术难题，分析未来氢燃料燃气轮机发电广泛应用需满足的基础条件。
关键词：氢燃料燃气轮机；干式低氮燃烧器；工业制氢；成本随着全球气候变化压力的不断增大，世界各国都在加大可再生能源的研究利用，作为促进低碳经济发展的氢能产业也日益受到重视，美国、日本、德国等发达国家相继将氢能发展列入国家能源发展规划，产业链技术的开发、利用水平也日趋成熟。
自2011年以来，我国也一直在积极鼓励和引导氢能产业的发展，多个政府机构部门从战略路线、产业结构、科技、财政等方面制定了系列的规划路线和政策措施，特别是在《能源发展“十三五”规划》中，氢能和燃料电池被列为需要集中攻关的关键技术。
另一方面天然气发电作为电力结构的重要组成部分，《电力发展“十三五”规划》已明确了天然气发电项目建设目标，2020年将实现气电装机容量占比超过5%，总体规模达110GW。
如果能将以上两者结合，用清洁的氢燃料替换天然气通过使用升级改造后的燃气轮机发电，那么每年将会减少巨量的碳排放。
1 氢燃料燃气轮机的发展状况上世纪80~90年代开始，多个国家和国际机构制定了氢燃气轮机和氢能相关研究计划。
2005年美国能源部(DOE)同时启动为期6年的“先进IGCC/H 2燃气轮机”项目和“先进燃氢透平的发展”项目，这2个项目以NOx 排放小于3ppm 的燃气轮机为目标，主要研究内容包括富氢燃料/氢燃料的燃烧、透平及其冷却、高温材料、系统优化等。
2007年欧盟在其第七框架协议(FP7)中启动了“高效低排放燃气轮机和联合循环”重大项目，以氢燃料燃气轮机为主要研究对象。
2008年欧盟第七框架又把“发展高效富氢燃料燃气轮机”作为一项重大项目，旨在加强针对富氢燃料燃气轮机的研究。
日本将高效富氢燃料IGCC 系统的研究作为未来基于氢的清洁能源系统的一部分列入其为期28年的“新日光计划”中(WE-NET)，以效率大于60%的低污染煤基IGCC 系统为目标展开研究[1]。
固体氧化物燃料电池
固体氧化物燃料电池（Solid Oxide Fuel Cell，SOFC）作为一种高效、清洁的能源转换技术，在冷热电联供系统中具有广阔的应用前景。
冷热电联供系统是一种集成化的能源利用方式，通过优化热电联产过程，实现能源的高效利用。
SOFC 作为冷热电联供系统的组件之一，具有高效、低排放、灵活性强等优势，因此在能源系统中发挥着越来越重要的作用。
1.SOFC概述SOFC是一种以固体电解质为基础的燃料电池，其主要组成部分包括阳极、阴极和电解质，其中电解质通常为氧化物。
在工作过程中，燃料（通常为氢气、甲烷等）在阳极处发生氧化反应，产生电子和离子，电子通过外部电路形成电流，离子穿过电解质到达阴极，在阴极处与氧气发生还原反应。
这种电化学过程产生的电能可用于供电或其他电力需求，同时SOFC还能够产生高温废热。
2.冷热电联供系统中的应用前景2.1高效能源转换SOFC具有高效率的能源转换特性，其电-热转换效率可达60%以上。
通过将SOFC与其他能源设备集成，如燃气轮机、蒸汽轮机等，可以实现更高效的能源转换，提高整个系统的总体能源利用效率。
2.2低排放与环境友好与传统发电方式相比，SOFC的燃烧过程不仅效率更高，而且排放的主要产物为水蒸气和二氧化碳。
SOFC在冷热电联供系统中的应用有助于减少温室气体排放，符合环保和可持续发展的要求。
2.3灵活性与响应速度SOFC具有较高的热响应速度，可以在短时间内达到额定功率，使其在应对电力需求波动、应急电力供应等方面具备灵活性。
这使得SOFC在冷热电联供系统中能够更好地适应复杂多变的能源需求。
2.4分布式能源系统SOFC可以被部署在分布式能源系统中，通过小型化、模块化的设计，实现能源的近端生产与使用，减少能源传输损失。
这种分布式部署方式有助于提高电力系统的鲁棒性和可靠性。
3.具体应用案例3.1工业厂区冷热电联供将SOFC集成到工业厂区的能源系统中，通过利用SOFC产生的废热供热，同时利用其电力输出满足工业生产的电力需求。
分布式发电及其对电力系统的影响_梁才浩
分布式发电及其对电力系统的影响梁才浩,段献忠(华中科技大学电力工程系,武汉430074)摘要:介绍了分布式发电的概念和几种新兴的分布式发电技术,分析了分布式发电的市场前景及其对现有电力系统可能带来的影响。
认为分布式发电潜在优势明显,市场前景广阔,对现有电力系统将带来深远的影响。
关键词:分布式发电;燃料电池;微型燃气轮机;光伏电池中图分类号:TM 61;TM 911;TM 92收稿日期:2001-02-06。
0 引言集中发电、远距离输电和大电网互联的电力系统是目前电能生产、输送和分配的主要方式,正在为全世界90%以上的电力负荷供电。
但它也存在一些弊端,主要有:①不能灵活跟踪负荷的变化。
如夏季空调负荷的激增会导致电力供应短时不足,而为这种短时的峰荷建造发输电设施是得不偿失的,因为其利用率极低。
随着负荷峰谷差的不断增大,电网的负荷率正逐年下降,发输电设施的利用率都有下降的趋势。
②大型互联电力系统中,局部事故极易扩散,导致大面积的停电;而电力系统越庞大,事故(如雷击)发生的概率越高。
因此可以说,现有的电力系统是既“笨拙”而又“脆弱”的。
目前,大电网与分布式发电(distributed g eneratio n)相结合被世界许多能源、电力专家公认为是能够节省投资、降低能耗、提高电力系统可靠性和灵活性的主要方式,是21世纪电力工业的发展方向[1]。
分布式发电指的是通过规模不大(几十kW 到几十MW )、分布在负荷附近的发电设施经济、高效、可靠地发电。
分布式发电并不是一个全新的概念,早期的小火电、小热电也属于分布式发电,只是由于技术经济性能不好,逐渐被淘汰了。
近年来,对新型分布式发电技术的研究取得了突破性的进展,分布式发电有望在电能生产中占有越来越大的比重,并对电力系统产生重大的影响。
这些新型分布式发电技术主要有以下几种:发电容量为几十kW 到几百kW 的微型燃气轮机(micro -size g as turbine /micro-turbine)、从几kW 到MW 级的燃料电池(fuel cells)以及用于屋顶式太阳能发电的光伏电池(pho tov oltaics)发电技术等。
分布式电源接入配电网计量方式的探究
分布式电源接入配电网计量方式的探究作者：孟涛来源：《硅谷》2012年第21期摘要：首先介绍几种常见的分布式电源，然后对分布式电源接入配电网的计量原理进行阐述，最后讨论几种计量方式，并分别分析他们的优缺点，最后得出全文结论。
关键词：分布式电源；计量原理；损耗中图分类号：TM715 文献标识码：A 文章编号：1671－7597（2012）1110098-020前言随着科学技术的发展，各种新兴电力技术也应运而生。
分布式电源接入配电网技术作为其中新兴技术之一，以其分布式电源特有的独立性、灵活性，对配电网产生了很大的变化。
因此，本文主要研究分布式电源接入配电网后，其产生的电能是如何进行计量的，以期为分布式电源接入配电网技术中电能计算上提供理论依据。
1分布式电源分布式电源的定义是不通过其他媒介，在配电网上直接布置，或者在负荷附近分部的一种发电源。
一般分布式电源可分为太阳能光伏电池、风力发电、燃料电池和微型燃气轮机等。
其发电量一般都在50～1000瓦，甚至可达到数千瓦。
分布式电源主要可分为两类，可再生资源类与不可再生资源类。
1.1可再生资源类1.1.1太阳能光伏电池太阳能光伏电池顾名思义就是利用太阳能进行发电，其工作原理是光伏电池在日照充足的情况下，对光能进行存储，并转化为电能。
由于太阳能是一种可再生资源，同时又是一种无污染的环保型资源。
因此，太阳能光伏电池的应用前景十分广阔。
1.1.2风力发电风力发电就是利用风能进行发电，其工作原理是通过装置将风进行收集，对风能进行存储，并转化为电能。
虽然风能发电的技术受地理环境影响较为严重，但由于风能同样是一种可再生资源，同时也是一种无污染的环保型资源。
因此，风力发电的应用前景也十分广阔。
1.1.3潮汐能发电潮汐能发电就是通过装置将海水中的潮汐能转化为电能的发电技术。
其工作原理是利用涨潮落潮产生的动力，通过水轮将潮汐能转化为机械能，再由机械能转化为电能。
1.1.4小水力发电小水力发电就是利用规模较小的水电站即其小电网进行发电。
科技名词定义
科技名词定义中文名称：燃气轮机英文名称：gas turbine 定义：由压气机、加热工质的设备(如燃烧室)、透平、控制系统和辅助设备组成，将气体压缩、加热后送入透平中膨胀做功，把一部分热能转变为机械能的旋转原动机。
应用学科：电力（一级学科）；汽轮机、燃气轮机（二级学科）以上内容由全国科学技术名词审定委员会审定公布求助编辑百科名片燃气轮机燃气轮机是以连续流动的气体为工质带动叶轮高速旋转，将燃料的能量转变为有用功的内燃式动力机械，是一种旋转叶轮式热力发动机。
中国在公元十二世纪的南宋高宗年间就已有走马灯的记载，它是涡轮机（透平）的雏形。
15世纪末，意大利人列奥纳多·达芬奇设计出烟气转动装置，其原理与走马灯相同。
至17世纪中叶，透平原理在欧洲得到了较多应用。
目录概述全球燃气轮机市场份额我国燃气轮机工业概况工作原理内部结构燃气轮机润滑油系统（上）1.润滑油箱2.主润滑油泵3.辅助润滑油泵4.应急润滑油泵燃气轮机的润滑油系统（下）燃气轮机发电厂燃气轮机的密封舰船用燃气轮机燃气轮机作为军舰动力的优势自研燃机尚未装备用于发电的主要形式简单循环发电前置循环热电联产或发电联合循环发电或热电联产整体化循环核燃联合循环燃机辅助循环燃气烟气联合循环燃气热泵联合循环燃料电池——燃气轮机联合循环概述全球燃气轮机市场份额我国燃气轮机工业概况工作原理内部结构燃气轮机润滑油系统（上）1.润滑油箱2.主润滑油泵3.辅助润滑油泵4.应急润滑油泵燃气轮机的润滑油系统（下）燃气轮机发电厂燃气轮机的密封舰船用燃气轮机燃气轮机作为军舰动力的优势自研燃机尚未装备用于发电的主要形式简单循环发电前置循环热电联产或发电联合循环发电或热电联产整体化循环核燃联合循环燃机辅助循环燃气烟气联合循环燃气热泵联合循环燃料电池——燃气轮机联合循环展开编辑本段概述1791年，英国人巴伯首次描述了燃气轮机的工作过程；1872年，德国人施托尔策设计了一台燃气轮机，并于1900～1904年进行了试验，但因始终未能脱开起动机独立运行而失败；1905年，法国人勒梅尔和阿芒戈制成第一台能输出功的燃气轮机，但效率太低，因而未获得实用。
MCFC／MGT联合发电系统的exergy分析
中图分类号 ：Ｍ １ ．７：Ｋ ４ Ｔ ９ １４ Ｔ １ 文献标识码 ： Ｂ
Ｅｘ ｒ ｙ Ａｎ ｌｓｓ ｏ ＣＦＣ／ ＧＴ ｂ ｉ ｗｅ ｙ ｔ ｍ ｅ ｇ ａ ｙ ｉ ｆＭ Ｍ Ｈｙ ｒｄ Ｐｏ ｒ Ｓ ｓｅ
Ｋ Ｙ ＯＲ ： ｌ ｎｃｒｏ ａ ｕｌ ｅ （ Ｃ Ｃ） Ｍｉｏｇｓｔｒｉｅ（ Ｔ ；Ｈ ｂｉ ｐｗ ｒｐ ｎ Ｅ Ｗ ＤＳ Ｍｏｔ ａｂｎｔ ｆｅ ｃｌ Ｍ Ｆ ； ｃ ａ ｕｂｎ ＭＧ ） ｙｒ ｏ ｅ ｌ ｔ ｅ ｅ ｌ ｒ ｄ ａ
Байду номын сангаас
ｌ 引言
燃料 电池等 温地按 电化学方 式直接 将化学 能转化成 电 能 。它不经过热机过 程 ， 因此 不受 卡诺循 环 的限制 ， 能量 转
循 环 。上海交通大学燃 料 电池燃气 轮机 联合研 究 中心正 在进行 １ｋ Ｃ Ｃ燃料 电池 和 ２ ６ Ｗ 微 型燃气轮机 混合装 ０ ＷＭ Ｆ ．ｋ
置 的研 发 。
换效率高 ； 环境友好 ， 几乎不排放氮氧 化物和硫氢化 物 ； 氧 二
化碳 的排放量也 比常规 发 电厂减少 ４ ％ 以上 。国际能源 界 ０
ｂ ｕ ０ ｗ）ｈ ｓｓｏ ｎ ａｐ ｔｎ ｉｌ ｒ ｎｅｆ ｉｎ ｙｏ ７ ３ ａ ｅ ｉｎｐ ｉｔ ｈ ｅｒｓｌ ｈ ｗ ｔａ ｈ ｙ ｒ ｏ ｅ ｏｔ ｋ ５ ａ ｈ ｗ ｏｅ ｔ ｆｃｅ ｃ ｆ ． ％ ｔ ｓｇ ｏｎ．Ｔ ｅｕｔ ｓｏ ｈ ｔ ｅｈ ｂｉ ｐ ｗ ｒ ａｆ ａ ｏ ｉ ５ ｄ ｓ ｔ ｄ
预测 ， 料电池是 ２ 燃 １世纪最有吸引力的发 电方法之一… 。
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燃料电池微型燃气轮机
本文介绍了燃料电池微型燃气轮机，包括燃料电池微型燃气轮机的原理、性能特征及应用。
燃料电池微型燃气轮机是由自由气体（如空气和氧气）和燃料（如液化石油气和天然气）混合而成的复合介质，穿透燃料电池发电。
燃料电池微型燃气轮机具有体积小、重量轻、结构紧凑、负载灵活、易于操作等优点，可以广泛应用于汽车、船舶、轻型飞机、电动汽车等多个领域。
燃料电池微型燃气轮机的主要性能特征包括：
1、重量轻：燃料电池微型燃气轮机重量仅为一般燃气轮机的1/5，可大大减轻汽车、船舶、轻型飞机等设备的总体重量。
2、低温燃烧：燃料电池微型燃气轮机采用低温燃烧技术，可将燃烧温度降低，使设备使用寿命更长。
3、高效燃烧：燃料电池微型燃气轮机采用全过程燃烧技术，在经济运行条件下，可获得高效率的燃烧，减少能量损失。
燃料电池微型燃气轮机广泛应用于汽车、船舶、轻型飞机、电动汽车等多个领域。
它可以满足不同设备的不同功率性能要求，使得设备既能够运行稳定又能节能减排。
此外，它具有兼容性强的特点，可以实现多种燃料的结合和转换。
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