電力前沿技術(shù)的現(xiàn)狀和前景預(yù)測分析-展示頁
2025-07-04 15:32本頁面
【正文】 池構(gòu)成材料的腐蝕；電極細(xì)孔構(gòu)造變化使電池性能下降等問題。 技術(shù)關(guān)鍵和研究課題燃料電池的技術(shù)關(guān)鍵涉及電池性能、壽命、大型化、價格等與商業(yè)化有關(guān)的項目，主要涉及新的電解質(zhì)材料和催化劑。（4）安裝周期短，安裝位置靈活，可省去新建輸配電系統(tǒng)。（2）處于熱備用狀態(tài)，燃料電池跟隨負(fù)荷變化的能力非常強(qiáng)，可以在1 s內(nèi)跟隨50%的負(fù)荷變化。通過熱電聯(lián)產(chǎn)或聯(lián)合循環(huán)綜合利用熱能，燃料電池的綜合熱效率可望達(dá)到80%以上。 性能和特點燃料電池有以下優(yōu)點：（1）有很高的效率，以氫為燃料的燃料電池，理論發(fā)電效率可達(dá)100%。由于電解質(zhì)是氧化鋯等固體電解質(zhì)，未來可用于煤基燃料發(fā)電。第2代燃料電池的溶融碳酸鹽電池（MCFC），工作在高溫（600～700 ℃）下，重整反應(yīng)可以在內(nèi)部進(jìn)行，可用于規(guī)模發(fā)電，現(xiàn)在正在進(jìn)行兆瓦級的驗證試驗。磷酸型燃料電池（PAFC）是目前技術(shù)成熟、已商業(yè)化的燃料電池。低溫燃料電池還應(yīng)配備燃料改質(zhì)器（又稱為燃料重整器）。通常，完整的燃料電池發(fā)電系統(tǒng)由電池堆、燃料供給系統(tǒng)、空氣供給系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、電力電子換流器、保護(hù)與控制及儀表系統(tǒng)組成。燃料電池的工作原理頗似電解水的逆過程。燃料電池是直接把燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)換為電能的裝置。其技術(shù)關(guān)鍵是高速軸承、高溫材料、部件加工等。微型燃?xì)廨啓C(jī)（Micro Turbine）,是功率為幾千瓦至幾十千瓦，轉(zhuǎn)速為96 000 r/min，以天然氣、甲烷、汽油、柴油為燃料的超小型燃?xì)廨啓C(jī)，工作溫度500 ℃，其發(fā)電效率可達(dá)30%。對供電網(wǎng)難以達(dá)到的邊遠(yuǎn)分散用戶，分布式電源在技術(shù)經(jīng)濟(jì)上具有競爭力。加拿大魁北克省1997年冰雪災(zāi)造成輸配電線路災(zāi)難性破壞，引起大面積停電，許多重要用戶長期不能恢復(fù)供電。于是，直接安置在用戶近旁的分布式發(fā)電裝置便成為一種替代方案。 應(yīng)用背景由于公眾對輸電線路可能產(chǎn)生的電磁影響的憂慮，開辟新的線路走廊越來越困難。當(dāng)今的分布式電源主要是指用液體或氣體燃料的內(nèi)燃機(jī)(IC)、微型燃?xì)廨啓C(jī)（Microtur_bines）和各種工程用的燃料電池（Fuel Cell）。這些電源由電力部門、電力用戶或第3方所有，用以滿足電力系統(tǒng)和用戶特定的要求。以下將對若干電力前沿技術(shù)的現(xiàn)狀和未來發(fā)展前景進(jìn)行評述。但是，應(yīng)該到，電力技術(shù)與其他學(xué)科的相互交叉和滲透的趨勢越來越明顯。因此，電能高效潔凈地生產(chǎn)、傳輸、儲存、 分配和使用的技術(shù)將成為下世紀(jì)電力技術(shù)的重點領(lǐng)域。因為，在保證相同的能源服務(wù)水平的前提下, 使用電力這種優(yōu)質(zhì)能源最清潔、方便，易于控制、效率最高。電力前沿技術(shù)的現(xiàn)狀和前景預(yù)測分析“電力技術(shù)是通向可持續(xù)發(fā)展的橋梁”，這個論斷已經(jīng)逐漸成為人們的共識。研究表明，為了實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，應(yīng)盡可能把一次能源轉(zhuǎn)換為電能使用，提高電力在終端能源中的比例。如果能將大量分散燃用的化石燃料都高效潔凈地轉(zhuǎn)換為電力使用，人們賴以生存的環(huán)境和生活質(zhì)量就會大大改善。電力技術(shù)屬于傳統(tǒng)技術(shù)的范疇，技術(shù)創(chuàng)新和出現(xiàn)重大突破的機(jī)會要比信息科學(xué)、生命科學(xué)、材料科學(xué)等新興學(xué)科少得多。電力研究的一些前沿課題反映了這種趨勢。1 分布式電源分布式發(fā)電裝置（Distributed Generation）是指功率為數(shù)千瓦至50 MW小型模塊式的、與環(huán)境兼容的獨立電源。如調(diào)峰、為邊遠(yuǎn)用戶或商業(yè)區(qū)和居民區(qū)供電，節(jié)省輸變電投資、提高供電可靠性等等。因其具有良好的環(huán)保性能，分布式電源與“小機(jī)組”已不是同一概念。例如，北美和西歐許多國家已決定一般不再興建新的輸電線路。其次，與大電網(wǎng)配合，分布式電源可大大地提高供電可靠性，可在電網(wǎng)崩潰和意外災(zāi)害（例如地震、暴風(fēng)雪、人為破壞、戰(zhàn)爭）情況下，維持重要用戶的供電。人們認(rèn)識到，如果能有與電網(wǎng)配合的分布式電源在運轉(zhuǎn)，供電可靠性將會大大地提高，一些災(zāi)難性后果是可以避免的。此外，發(fā)展電動車電源是研究發(fā)展分布式電源的重要推動力。目前國外已進(jìn)入示范階段?？梢?，電工技術(shù)的突破常常取決于材料科學(xué)的進(jìn)步。它是一種很有發(fā)展前途的潔凈和高效的發(fā)電方式，被稱為21世紀(jì)的分布式電源。氫基燃料送入燃料電池的陽極(電源的負(fù)極)轉(zhuǎn)變?yōu)闅潆x子，空氣中的氧氣送入燃料電池的陰極(電源的正極)，負(fù)氧離子通過2極間離子導(dǎo)電的電解質(zhì)到達(dá)陽極與氫離子結(jié)合成水，外電路則形成電流。其中，電池堆是核心。高溫燃料電池具有內(nèi)重整功能，無須配備重整器。現(xiàn)在已能生產(chǎn)大容量加壓型11 MW的設(shè)備及便攜式250 kW等各種設(shè)備。固體電解質(zhì)燃料電池（SOFC）被稱為第3代燃料電池。質(zhì)子交換膜燃料電池是最有希望的電動車電源。熔融碳酸鹽燃料電池，實際效率可達(dá)584%。燃料電池發(fā)電效率與規(guī)?；緹o關(guān)，小型設(shè)備也能得到高效率。(3)噪音低；可以實現(xiàn)實際上的零排放；省水。目前燃料電池大規(guī)模應(yīng)用的障礙是造價高，在經(jīng)濟(jì)性上要與常規(guī)發(fā)電方式競爭尚需時日。熔融碳酸鹽電池（MCFC）在高溫條件下液體電解質(zhì)的損失和腐蝕滲漏降低了電池的壽命，使MCFC的大型化及實用化受到限制。固體氧化物燃
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