C技術方面，國外已分別示范成功了2MW和100KW的燃料電池發(fā)電機組，而我國在這方面才剛剛起步，2000年才可望研制出2KW左右的試驗裝置。在PAFC和PEFC技術方面，國內與國外的差距更大。倘若我們現(xiàn)在不開始研究開發(fā)燃料電池發(fā)電技術，等到燃料電池完全成熟后再引進，不但會受制于人，還將付出更大的經濟代價，更談不上盡快形成燃料電池發(fā)電的產業(yè)化。若不能形成燃料電池的產業(yè)化并在電力系統(tǒng)廣泛應用，那么，也談不上提高發(fā)電效率和降低污染物的排放。只有從現(xiàn)在開始，在國外的基礎上，高起點研究，經過10—20年的努力，有可能在國電公司形成燃料電池的產業(yè)和廣泛的商業(yè)應用。

2．8在我國電力系統(tǒng)發(fā)展燃料電池發(fā)電技術是市場經濟條件下的迫切要求

分散式電源作為大電網的有效補充己得到許多國家的重視，而電源提供者的多元化更是一種趨勢。我國電網的容量大、技術水平和可靠性還較低、抵御各種災害的能力較差，在這種情況下，小型高效的燃料電池分布式電源隨著技術的商業(yè)化市場潛力巨大。

倘若電力系統(tǒng)不及時進行研究開發(fā)，在未來幾年內，有可能被國外企業(yè)和國內其它其它行業(yè)或民營企業(yè)占領燃料電池分散電源市場。在市場經濟條件下，國電公司既是用戶，又是開發(fā)者。對于燃料電池這樣重要的發(fā)電高新技術，應不失時機地著手研究開發(fā)，聯(lián)合國內一些基礎研究單位，爭取納入國家的攻關計劃，獲得國家支持，在盡可能短的時間內，形成燃料電池發(fā)電技術研究開發(fā)的優(yōu)勢，開發(fā)燃料電池發(fā)電關鍵技術和成套技術，形成國電公司的高新技術產業(yè)，既可優(yōu)化調整電力結構，又能滿足市場的不同需求。

3國外燃料電池發(fā)展計劃及商業(yè)化的預測

研究美、日、歐洲等國家和地區(qū)燃料電池的發(fā)展進程及商業(yè)化的預測，對我們制定燃料電池的發(fā)展戰(zhàn)略和預測應用前景會有一定的參考價值。

3．1美國燃料電池發(fā)電技術研究開發(fā)狀況

(1)美國燃料電池發(fā)電技術的研究開發(fā)計劃

1997年，美國總統(tǒng)克林頓頒發(fā)了"改善氣候行動計劃”，燃料電池被確定為一項關鍵技術，聯(lián)邦政府為此制定了一項“美國聯(lián)邦燃料電池發(fā)展計劃”，目的是通過燃料電池的商業(yè)化來減少溫室氣體排放量。在這項計劃中，對每一個燃料電池的新用戶資助l000／KW的優(yōu)惠。結果，僅在1998年，就有42臺200kwPAFC發(fā)電機組投入運行。

美國政府鼓勵在一些對環(huán)境敏感的地區(qū)建立燃料電池發(fā)電站。此外，政府已促使美國所有的軍事基地安裝200KW燃料電池發(fā)電機組。通過這些措施，加速燃料電池的商業(yè)化，并提高國家能源的安全性。美國政府投入巨資研究開發(fā)燃料電池發(fā)電技術的另一個目的，就是要保持美國在這一領域的領先地位。隨著商業(yè)化過程不斷深入，將逐步形成新的高技術產業(yè)，為美國的經濟注入新的活力，提供更多的就業(yè)機會。

美國DOE的燃料電池發(fā)展計劃如下：

PAFC己商業(yè)化，不再投入資金進行研究開發(fā)。PAFC目前的發(fā)電效率為40％一45(LHV)，熱電聯(lián)產的熱效率為80％(LHV)。

已完成250KW和2MWMCFC的現(xiàn)場示范，預計2002年進行20MW的示范；2003年左右，使250KW和MW級MCFC達到商業(yè)化；2010年，燃用天然氣的250KW一20MWMCFC分散電源達到商業(yè)化，100MW以上MCFC的中心電站也進入商業(yè)化;2020年，100MW以上燃煤MCFC中心發(fā)電站進入商業(yè)化。MCFC技術目標是運行溫度為650℃，發(fā)電效率達到60％(LHV)，組成聯(lián)合循環(huán)的發(fā)電效率為70(LHV)，熱電聯(lián)產的熱效率達到85(LHV)以上。

目前，己完成25kw和100kwSOFC現(xiàn)場試驗，正在進行SOFC的商業(yè)化設計。預計2002年左右，進行MW級SOFC示范；2003年左右，100kw一1MWSOFC進行商業(yè)化：2010年，250kw一20MW燃用天然氣的SOFC以分布式電源形式進入商業(yè)化，100MW以上燃用天然氣的SOFC以中心電站形式進入商業(yè)化；2020年，100W及以上容量的燃煤S0FC以中心電站的形式進入商業(yè)化。SOFC技術目標是：運行溫度為1000℃，發(fā)電效率達到62％(LHV)，組成聯(lián)合循環(huán)的發(fā)電效率達到72％(LHV)，熱電聯(lián)產的熱效率達到85(LHV)以上，燃煤時發(fā)電效率可達到65％(LHV)，這一目標預計2010完成。

美國是最早研究開發(fā)PEFC的國家，但在大容量化和商業(yè)應用方面已落后于加拿大。目前美國生產的質子交換膜仍居世界領先水平。美國在PEFC的開發(fā)方面是面向家庭用分散式電源，實現(xiàn)熱電聯(lián)供。PlugPower公司與GE合作，計劃2001年使10kwPEFC進入商業(yè)化，價格達到S750—1000／kw，大批量生產后，使PEFC的價格達到$350／kw。

(2)市場預測

美國能源部(DOE)對美國潛在的燃料電池市場的預測認為：在2005年一2010年，美國年需求燃料電池發(fā)電容量約2335MW一4075MW?，F(xiàn)在美國的燃料電池年生產能力為60MW，商業(yè)化的價格為$2000一$3000／kw，若年生產能力達到100MW／a，商業(yè)化的價格則可達到$l000—$1500/Kw。若能達到(2000—4000)MW／a的生產能力，燃料電池的原材料費僅$200一$300／kw。那么燃料電池的價格則有可能達到$900—$l100／kw，此時可完全與常規(guī)的發(fā)電方式競爭。

3．2日本燃料電池發(fā)電技術的發(fā)展進程及應用前景預測

(1)發(fā)展進程

日本在PAFC研究方面，走的是一條引進合作、消化吸收、再提高的路線。1972年東京煤氣公司從美國引進兩臺PAFC燃料電池發(fā)電機組，大阪煤氣公司也在1973年引進兩臺PAFC機組。日本政府于1981年設立了以開發(fā)節(jié)能技術為宗旨的“月光計劃”，燃料電池發(fā)電是其中一項重要內容。此后，日本國內的電力公司、煤氣公司和一些大型的制造廠紛紛投入燃料電池的研究開發(fā)，并與美國IFC合作，使日本的PAFC得到更大的發(fā)展。目前，日本的PAFC技術已趕上了美國，商業(yè)化程度超過了美國。5MW(富士電機制造)和11MW(東芝與IFC合制)均在日本投運，日本公司制造的PAFC機組已運行了近100多臺。

日本有關MCFC的研究是從1981年開始的，通過自主開發(fā)并與美國合作。1987年10kwMCFC開發(fā)成功，1993年100kw加壓型MCFC開發(fā)成功，1997年開發(fā)出1MW先導型MCFC發(fā)電廠，并投入運行。MCFC已被列為日本“新陽光計劃”的一個重點，目標是2000年一2010年，實現(xiàn)燃用天然氣的10MW一50MW分布式MCFC發(fā)電機組的商業(yè)化，并進行100MW以上燃用天然氣的MCFC聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機組的示范，2010年后，實現(xiàn)煤氣化MCFC聯(lián)合循環(huán)發(fā)電，并逐步替代常規(guī)火電廠。

日本的SOFC技術也是從1981年的“月光計劃”開始研究的，立足于自主開發(fā)。1989年一1991年，開發(fā)出l00W一400WSOFC電池堆，1992年一1997年開發(fā)出l0kw平板型SOFC。SOFC的研究進展也遠遠落后于NEDO原來的計劃。“新陽光計劃”中預計2000年一2010年，使SOFC達到MW級，并形成聯(lián)合循環(huán)發(fā)電。日本的PEFC也被列入“新陽光計劃”，目前開發(fā)的容量為(1—2)kw。

(2)政府采取的措施

日本政府在“月光計劃”和“新陽光計劃”中，先后資助了3臺200kw、2臺lMW和l臺5MW的PAFC；1臺100kw和1臺1MW的MCFC示范電站研究開發(fā)、建設及運行。

在通產省和NEDO的統(tǒng)一組織和管理下，使公用事業(yè)單位(電力公司和煤氣公司)和開發(fā)商及研究單位緊密結合，實現(xiàn)燃料電池研究開發(fā)和商業(yè)示范應用一體化。日本電力公司和煤氣公司，過去十年來安裝了約80多臺燃料電池機組，裝機容量達到20.1MW，燃料電池及電廠的費用主要由業(yè)主承擔，但是制造商和政府也各承擔一部分。這種政府和企業(yè)聯(lián)合研究開發(fā)的方式促進了日本燃料電池的發(fā)展。使用燃料電池發(fā)電享有許多優(yōu)惠政策：燃料電池的相關設備，在未超過一定規(guī)模時，其工程計劃僅須申報即可動工。對500kw以下的常壓燃料電池生產與使用的審批手續(xù)大大簡化。在醫(yī)院、旅館、辦公大樓等安裝的燃料電池發(fā)電機組，政府提供的經費資助。新建的燃料電池發(fā)電設備享有10的免稅額，并獲有30％的加速折舊。對裝設于電力公司或自備發(fā)電用的燃料電池項目，日本開發(fā)銀行將提供投資額40％的低息貸款。

(3)市場預測

1990年，日本通產省發(fā)表了“長期電源供需展望”報告，預計日本國內的燃料電池發(fā)電容量到2000年約2250MW；2010年約10720MW，電力系統(tǒng)用5500MW，其中約有2400MW是MCFC和SOFC高溫型燃料電池；2010年煤氣化MCFC和SOFC達到實用化；發(fā)電效率達到50％一60％。由于燃料電池發(fā)電技術仍有許多技術上的難題沒有突破，進展速度低于預期值，因此日本目前已將原目標做了修正，預計2000年燃料電池裝機容量將達到200MW，其中分布式電源l12MW，工業(yè)用熱電聯(lián)產型為88MW；2010年將達到2200MW，其中分布式電源型為735MW，工業(yè)用熱電聯(lián)產型為1465MW。

3．3其它國家和地區(qū)的發(fā)展進程

目前，歐洲的燃料電池發(fā)電技術遠遠落后于美國和日本。80歐洲又重新開始研究燃料電池發(fā)電技術。它們采用向美國、日本購買電池組，自行組裝發(fā)電廠的方式來發(fā)展PAFC發(fā)電技術。1990年成立了一個“歐洲燃料電池集團(EFCG)”。意大利已完成了一座1M