天然氣SOFC熱電聯供系統經濟性分析

1 概述

固體氧化物燃料電池(Solid Oxide Fuel Cell，SOFC)是一種以電化學反應方式將燃料(如天然氣)的化學能直接轉化為電能的高效發電裝置。相對于傳統發電技術，SOFC具有燃料來源廣、發電效率高、發電過程幾乎無氮氧化物排放、可實現二氧化碳捕獲等優點，在醫院、學校、辦公樓、住宅小區、數據中心、通信基站等分布式供電領域有廣泛應用前景，是實現碳達峰、碳中和的重要技術手段

。

在美國、歐洲、日本，SOFC技術已經進入商業化應用初級階段。美國Bloom Energy公司、英國Ceres Power公司、意大利Solid Power公司以及日本的大阪燃氣、京瓷、愛信精機3家公司組成的團體都在推動SOFC的商業化。

由于國內對SOFC的研究起步較晚，加之國外對SOFC實施嚴格的技術封鎖，以及SOFC技術具有研發難度高、投入大、開發期長的特性，目前國內的技術水平與商業化還有一定的距離，尤其是對于發電功率10 kW以上的SOFC。近年來，隨著國家能源結構向綠色低碳方向轉型，政策支持力度逐步加大，SOFC的發展也將邁入黃金期

。

本文試驗僅針對地理國情信息的提取，且采用的是搭載在同一衛星上的傳感器所獲得的數據，并不能完全適用于所有領域的遙感影像解譯。因此，對不同衛星傳感器獲得的全色和多光譜影像之間的融合，以及其他信息解譯的效果還有待于進一步研究。

本文研究的SOFC熱電聯供系統以天然氣為燃料，兼具發電、制備熱水功能。對SOFC熱電聯供系統生產成本進行設定，計算分析生產成本、天然氣價格、銷售電價對SOFC熱電聯供系統靜態投資回收期的影響。

2 生產成本設定

本文的SOFC熱電聯供系統生產成本包括系統制造成本、全生命期的維護成本。參考國外SOFC熱電聯供系統制造成本，設定：當生產企業的產能為100 MW/a時，SOFC熱電聯供系統生產成本為20 000 元/kW。當產能達500 MW/a時，生產成本為15 000 元/kW。當產能達2 500 MW/a時，生產成本為7 500 元/kW。

3 經濟性分析

3.1 研究對象

式中

——SOFC熱電聯供系統熱效率

——年供熱水量，t/a

SOFC熱電聯供系統靜態投資回收期

的計算式為：

(1)

社會實踐的發展，不斷提出需要解決的新課題，推動著人類的認識不斷發展，人們在總結實踐提供的新經驗基礎上，提出新理論，解決新問題。我國北方某縣在20世紀80年代開始發展大田糧食作物噴灌，不僅有效緩解了當地農業用水緊缺狀況，增加了城市供水，取得了實實在在的節水效益，而且在噴灌工程建設過程中充分調動多方積極性，做到了國家和地方、集體和農民共同投入，同時將土地經營規模適度集中，創造了噴灌技術的良好應用條件，加之良好的管理維護和澆地專業隊等服務網絡保障了噴灌系統的良好運行。正是因為對噴灌技術與設備的再認識，又把這些認識再次應用到具體的實踐中去，在新的認識水平上開展農業節水噴灌工作，才取得了長久效益。

——生產成本，元

LI Guozheng. Green mining: connotation definition, model exploration and implementation path[J]. Conservation and utilization of mineral resources, 2018(6):1-8.

——銷售電價，元/(kW·h)

2010年6月，遼寧農業職業技術學院園林系與營口某高爾夫俱樂部簽訂協議，共同培養高爾夫球運動與管理專業學生，從2010級到2015級共六屆高爾夫球運動與管理專業學生都采用了“校企一體”教學模式。

TBL教學模式是一種真正實現學生主動學習、討論式學習和互學互教的拓展性學習，真正做到了以學生為中心，學生在課堂上不但獲得了知識，各種能力也得到有效培養[9]。藥劑學實驗是培養學生即時應用概念和知識解決實際問題的環節，例如在乳劑、軟膏劑、栓劑的制備過程中，不同組學生可以根據理論知識設計處方，同時比較不同處方所制備的藥物制劑性能的優劣，最后得出最佳處方。此外，藥劑學實驗還能有效培養學生的動手能力，很多細節問題決定了藥物制劑能否被成功制備。應用TBL教學模式使得學生在這些方面的能力得到充分鍛煉和發揮，其流程與科研和藥廠研發工作相同，為學生今后從事科研及藥學工作打下堅實的基礎。

——熱水價格，元/t

——年天然氣成本，元/a

年供熱水量

的計算式為：

(2)

以額定發電功率為1 kW的SOFC熱電聯供系統為研究對象。設定SOFC熱電聯供系統發電效率為60%，熱效率為30%。天然氣價格為3 元/m

，天然氣低熱值為36 MJ/m

。設定SOFC熱電聯供系統全年在額定工況下運行，年運行時間為8 760 h。熱水溫升取40 ℃，水的比定壓熱容取4.2 kJ/(kg·K)。

4.塑造科研團隊文化，為科技創新營造良好氛圍。一是突出創新導向，構建提高創新能力和創新效率的長效機制，相繼出臺學習型激勵制度、科研獎勵辦法、職稱量化評審制度等，發揮政策導向作用，充分激勵科研人員投身科技創新的積極性和主動性。二是突出制度導向。采油院對原有的各項規章制度進行梳理，把文化理念融入到具體的規章制度中。三是突出基層導向，營造良好的基層家文化氛圍，推進文化落地，提升科研團隊的凝聚力和戰斗力。四是突出品牌導向。實施品牌戰略是推進企業文化與經營管理相融合、提高綜合競爭力的最佳著力點。

——SOFC熱電聯供系統發電效率

——水的比定壓熱容，kJ/(kg·K)

式中

——SOFC熱電聯供系統靜態投資回收期，a

Δ

——熱水溫升，℃

年天然氣成本

的計算式為：

(3)

式中

——天然氣價格，元/m

——天然氣低熱值，kJ/m

由于不同用戶產熱方式不同，對熱水的品質需求不同，用熱成本存在較大差異。本文根據調研數據，估算出一般工商業用戶、大工業用戶平均熱水價格均為20 元/t，熱水溫升為40 ℃。

由于電價具有地域特性，本文以佛山作為代表城市進行分析。根據粵發改價格[2021]331號《關于進一步完善我省峰谷分時電價政策有關問題的通知》給出的佛山市電價價目表(從2021年10月1日起執行)，計算得到一般工商業用戶、大工業用戶的平均電價分別為0.645、0.600 元/(kW·h)。

3.2 靜態投資回收期影響因素

① 生產成本

其他條件不變，由式(1)～(3)可計算得到不同生產成本SOFC熱電聯供系統的靜態投資回收期，見表1。由表1可知，天然氣價格、銷售電價一定時，SOFC熱電聯供系統靜態投資回收期隨生產成本增大而增大。當生產成本為20 000 元/kW時，無論一般工商業用戶還是大工業用戶，SOFC熱電聯供系統靜態投資回收期均大于6 a。當生產成本降至7 500 元/kW時，兩種用戶的SOFC熱電聯供系統靜態投資回收期均小于3 a。

——年發電量，kW·h/a

② 天然氣價格

·發現地震產生的地面運動一般隨至斷層距離的增大而減小，并根據近地表物質的特性以及局部結構（如深大盆地）而變化。

ABS接枝聚合過程中，一部分丙烯腈、苯乙烯單體接枝到聚丁二烯分子鏈上，但不可避免地會有一部分單體發生共聚，沒有接枝到聚丁二烯分子鏈上，形成游離SAN樹脂。接枝到聚丁二烯橡膠上的SAN與總的SAN樹脂質量比值稱為接枝效率，接枝效率小于100%。不同的接枝效率意味著游離SAN含量不同，游離SAN對最終產品的流動性能影響很大，由于游離SAN是在ABS乳液接枝聚合過程產生的，其分子量小于共混時的基體SAN樹脂，因此游離SAN將提高最終產品流動性能。宋振彪等[3]在跟蹤接枝率變化對產品性能影響的過程中，發現接枝率低時，ABS樹脂產品的熔融指數增加。

生產成本取15 000 元/kW，由式(1)～(3)可計算得到不同天然氣價格SOFC熱電聯供系統的靜態投資回收期，見表2。由表2可知，生產成本、銷售電價一定時，SOFC熱電聯供系統靜態投資回收期隨天然氣價格升高而增大。當天然氣價格為2 元/m

時，一般工商業用戶與大工業用戶的SOFC熱電聯供系統靜態投資回收期比較接近，并小于4 a。隨著天然氣價格升高，兩種用戶的SOFC熱電聯供系統靜態投資回收期不僅增大，而且差距逐漸拉大。當天然氣價格為4 元/m

時，兩種用戶的SOFC熱電聯供系統靜態投資回收期難以接受。

③ 銷售電價

生產成本取15 000 元/kW，天然氣價格取3 元/m

，由式(1)～(3)可計算得到不同銷售電價SOFC熱電聯供系統的靜態投資回收期，見表3。由表3可知，生產成本、天然氣價格一定時，SOFC熱電聯供系統靜態投資回收期隨銷售電價升高而減小。

建校以來，兩棟教學樓和一棟食宿樓的外墻保溫問題一直困擾著她。看到老師們在比較寒冷的教室里兢兢業業地授課，看到課堂上孩子們一張張稚嫩的笑臉，她既感動又心酸。2011年10月，通河縣政府召開全縣人大代表會議，她向領導提出了粘貼三棟樓保溫墻問題，在座的縣、鎮兩級領導聽取了她的建議后，覺得她是一個心系教育、想干事、能干事的人，當時就決定把這項工程納入縣教育重點工程，立即著手辦理。

4 結論

① 天然氣價格、銷售電價一定時，SOFC熱電聯供系統靜態投資回收期隨生產成本增大而增大。

② 生產成本、銷售電價一定時，SOFC熱電聯供系統靜態投資回收期隨天然氣價格升高而增大。天然氣價格過高，易導致靜態投資回收期難以接受。

③ 生產成本、天然氣價格一定時，SOFC熱電聯供系統靜態投資回收期隨銷售電價升高而減小。

[1] 陳爍爍. 固體氧化物燃料電池產業的發展現狀及展望[J]. 陶瓷學報，2020(5)：627-632.

[2] 金文龍，姜鑫. 固體氧化物燃料電池與家用熱電聯供經濟性[J]. 煤氣與熱力，2021(8)：A28-A31.

[3] 蒙浩，呂澤偉，韓敏芳. 日本家用燃料電池熱電聯供系統商業化應用分析[J]. 中外能源，2018(10)：1-8.

[4] 李嘉瑞，鄒春，姚青，等. 固體氧化物燃料電池電堆尾氣燃燒穩定性研究[J]. 煤氣與熱力，2021(7)：A32-A36.

[5] 張靜思，陳志光，詹心怡，等. 固體氧化物燃料電池尾氣在多孔介質中的燃燒特性[J]. 同濟大學學報(自然科學版)，2021(7)：1047-1052.

[6] 季明彬，李大鈞，龔思琦，等. SOFC尾氣催化燃燒特性[J]. 燃燒科學與技術，2021(2)：201-207.