天然气SOFC热电联供系统经济性分析

2022-09-22陈锦芳章海生王绍荣

煤气与热力 2022年9期

1 概述

固体氧化物燃料电池(Solid Oxide Fuel Cell，SOFC)是一种以电化学反应方式将燃料(如天然气)的化学能直接转化为电能的高效发电装置。相对于传统发电技术，SOFC具有燃料来源广、发电效率高、发电过程几乎无氮氧化物排放、可实现二氧化碳捕获等优点，在医院、学校、办公楼、住宅小区、数据中心、通信基站等分布式供电领域有广泛应用前景，是实现碳达峰、碳中和的重要技术手段

。

在美国、欧洲、日本，SOFC技术已经进入商业化应用初级阶段。美国Bloom Energy公司、英国Ceres Power公司、意大利Solid Power公司以及日本的大阪燃气、京瓷、爱信精机3家公司组成的团体都在推动SOFC的商业化。

由于国内对SOFC的研究起步较晚，加之国外对SOFC实施严格的技术封锁，以及SOFC技术具有研发难度高、投入大、开发期长的特性，目前国内的技术水平与商业化还有一定的距离，尤其是对于发电功率10 kW以上的SOFC。近年来，随着国家能源结构向绿色低碳方向转型，政策支持力度逐步加大，SOFC的发展也将迈入黄金期

。

本文试验仅针对地理国情信息的提取，且采用的是搭载在同一卫星上的传感器所获得的数据，并不能完全适用于所有领域的遥感影像解译。因此，对不同卫星传感器获得的全色和多光谱影像之间的融合，以及其他信息解译的效果还有待于进一步研究。

本文研究的SOFC热电联供系统以天然气为燃料，兼具发电、制备热水功能。对SOFC热电联供系统生产成本进行设定，计算分析生产成本、天然气价格、销售电价对SOFC热电联供系统静态投资回收期的影响。

2 生产成本设定

本文的SOFC热电联供系统生产成本包括系统制造成本、全生命期的维护成本。参考国外SOFC热电联供系统制造成本，设定：当生产企业的产能为100 MW/a时，SOFC热电联供系统生产成本为20 000 元/kW。当产能达500 MW/a时，生产成本为15 000 元/kW。当产能达2 500 MW/a时，生产成本为7 500 元/kW。

3 经济性分析

3.1 研究对象

式中

——SOFC热电联供系统热效率

——年供热水量，t/a

SOFC热电联供系统静态投资回收期

的计算式为：

(1)

社会实践的发展，不断提出需要解决的新课题，推动着人类的认识不断发展，人们在总结实践提供的新经验基础上，提出新理论，解决新问题。我国北方某县在20世纪80年代开始发展大田粮食作物喷灌，不仅有效缓解了当地农业用水紧缺状况，增加了城市供水，取得了实实在在的节水效益，而且在喷灌工程建设过程中充分调动多方积极性，做到了国家和地方、集体和农民共同投入，同时将土地经营规模适度集中，创造了喷灌技术的良好应用条件，加之良好的管理维护和浇地专业队等服务网络保障了喷灌系统的良好运行。正是因为对喷灌技术与设备的再认识，又把这些认识再次应用到具体的实践中去，在新的认识水平上开展农业节水喷灌工作，才取得了长久效益。

——生产成本，元

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

——销售电价，元/(kW·h)

2010年6月，辽宁农业职业技术学院园林系与营口某高尔夫俱乐部签订协议，共同培养高尔夫球运动与管理专业学生，从2010级到2015级共六届高尔夫球运动与管理专业学生都采用了“校企一体”教学模式。

TBL教学模式是一种真正实现学生主动学习、讨论式学习和互学互教的拓展性学习，真正做到了以学生为中心，学生在课堂上不但获得了知识，各种能力也得到有效培养[9]。药剂学实验是培养学生即时应用概念和知识解决实际问题的环节，例如在乳剂、软膏剂、栓剂的制备过程中，不同组学生可以根据理论知识设计处方，同时比较不同处方所制备的药物制剂性能的优劣，最后得出最佳处方。此外，药剂学实验还能有效培养学生的动手能力，很多细节问题决定了药物制剂能否被成功制备。应用TBL教学模式使得学生在这些方面的能力得到充分锻炼和发挥，其流程与科研和药厂研发工作相同，为学生今后从事科研及药学工作打下坚实的基础。

——热水价格，元/t

——年天然气成本，元/a

年供热水量

的计算式为：

(2)

以额定发电功率为1 kW的SOFC热电联供系统为研究对象。设定SOFC热电联供系统发电效率为60%，热效率为30%。天然气价格为3 元/m

，天然气低热值为36 MJ/m

。设定SOFC热电联供系统全年在额定工况下运行，年运行时间为8 760 h。热水温升取40 ℃，水的比定压热容取4.2 kJ/(kg·K)。

4.塑造科研团队文化，为科技创新营造良好氛围。一是突出创新导向，构建提高创新能力和创新效率的长效机制，相继出台学习型激励制度、科研奖励办法、职称量化评审制度等，发挥政策导向作用，充分激励科研人员投身科技创新的积极性和主动性。二是突出制度导向。采油院对原有的各项规章制度进行梳理，把文化理念融入到具体的规章制度中。三是突出基层导向，营造良好的基层家文化氛围，推进文化落地，提升科研团队的凝聚力和战斗力。四是突出品牌导向。实施品牌战略是推进企业文化与经营管理相融合、提高综合竞争力的最佳着力点。

——SOFC热电联供系统发电效率

——水的比定压热容，kJ/(kg·K)

式中

——SOFC热电联供系统静态投资回收期，a

——热水温升，℃

年天然气成本

的计算式为：

(3)

式中

——天然气价格，元/m

——天然气低热值，kJ/m

由于不同用户产热方式不同，对热水的品质需求不同，用热成本存在较大差异。本文根据调研数据，估算出一般工商业用户、大工业用户平均热水价格均为20 元/t，热水温升为40 ℃。

由于电价具有地域特性，本文以佛山作为代表城市进行分析。根据粤发改价格[2021]331号《关于进一步完善我省峰谷分时电价政策有关问题的通知》给出的佛山市电价价目表(从2021年10月1日起执行)，计算得到一般工商业用户、大工业用户的平均电价分别为0.645、0.600 元/(kW·h)。

3.2 静态投资回收期影响因素

① 生产成本

其他条件不变，由式(1)～(3)可计算得到不同生产成本SOFC热电联供系统的静态投资回收期，见表1。由表1可知，天然气价格、销售电价一定时，SOFC热电联供系统静态投资回收期随生产成本增大而增大。当生产成本为20 000 元/kW时，无论一般工商业用户还是大工业用户，SOFC热电联供系统静态投资回收期均大于6 a。当生产成本降至7 500 元/kW时，两种用户的SOFC热电联供系统静态投资回收期均小于3 a。

——年发电量，kW·h/a

② 天然气价格

·发现地震产生的地面运动一般随至断层距离的增大而减小，并根据近地表物质的特性以及局部结构（如深大盆地）而变化。

ABS接枝聚合过程中，一部分丙烯腈、苯乙烯单体接枝到聚丁二烯分子链上，但不可避免地会有一部分单体发生共聚，没有接枝到聚丁二烯分子链上，形成游离SAN树脂。接枝到聚丁二烯橡胶上的SAN与总的SAN树脂质量比值称为接枝效率，接枝效率小于100%。不同的接枝效率意味着游离SAN含量不同，游离SAN对最终产品的流动性能影响很大，由于游离SAN是在ABS乳液接枝聚合过程产生的，其分子量小于共混时的基体SAN树脂，因此游离SAN将提高最终产品流动性能。宋振彪等[3]在跟踪接枝率变化对产品性能影响的过程中，发现接枝率低时，ABS树脂产品的熔融指数增加。

生产成本取15 000 元/kW，由式(1)～(3)可计算得到不同天然气价格SOFC热电联供系统的静态投资回收期，见表2。由表2可知，生产成本、销售电价一定时，SOFC热电联供系统静态投资回收期随天然气价格升高而增大。当天然气价格为2 元/m

时，一般工商业用户与大工业用户的SOFC热电联供系统静态投资回收期比较接近，并小于4 a。随着天然气价格升高，两种用户的SOFC热电联供系统静态投资回收期不仅增大，而且差距逐渐拉大。当天然气价格为4 元/m

时，两种用户的SOFC热电联供系统静态投资回收期难以接受。

③ 销售电价

生产成本取15 000 元/kW，天然气价格取3 元/m

，由式(1)～(3)可计算得到不同销售电价SOFC热电联供系统的静态投资回收期，见表3。由表3可知，生产成本、天然气价格一定时，SOFC热电联供系统静态投资回收期随销售电价升高而减小。

建校以来，两栋教学楼和一栋食宿楼的外墙保温问题一直困扰着她。看到老师们在比较寒冷的教室里兢兢业业地授课，看到课堂上孩子们一张张稚嫩的笑脸，她既感动又心酸。2011年10月，通河县政府召开全县人大代表会议，她向领导提出了粘贴三栋楼保温墙问题，在座的县、镇两级领导听取了她的建议后，觉得她是一个心系教育、想干事、能干事的人，当时就决定把这项工程纳入县教育重点工程，立即着手办理。