igcc毕业论文

工程建设标准是从事各类工程建设活动的技术依据和准则，是政府主管部门运用技术手段实现对工程建设产品质量控制，推动科技进步和提高建设水平的重要途径。本文针对建筑给排水设计人员在使用标准过程中存在的问题，以及现行国家工程建设标准体系存在的问题展开以下研究：一、对现行标准的定义、特性以及标准之间的层级、逻辑关系进行研究，根据全国标准体系和工程建设标准体系，对建筑给排水技术内涵进行分析，并对建筑给排水设计标准进行整理和划分层次，编制了建筑给排水设计标准体系结构图和标准体系明细表，在此基础上对整个给排水专业的标准进行整理和系统划分，编制了相应的标准体系结构图和标准体系明细表。二、对建筑工程设计文件的设计依据（标准部分）的编制提出一个思路，包括标准的选取和标准的排序，对标准的排序提出“重要程度判别方法”，列举了不同类型工程实例的设计依据的编制，最后总结了公共建筑和住宅设计依据通用版本。三、对我国标准的制定和审查过程进行概述。对现行工程建设标准体系的现状和存在的问题进行分析，并对标准体系的发展方向提出建议；提出建筑给排水设计标准体系在应用中存在的问题并提出相关的优化建议。最后对国际标准化过程中面临的两个问题：专利与标准的问题、标准国际化和技术贸易壁垒的问题进行了分析和探讨。

伴随着经济社会的迅猛发展过程中，由于人类过分追求发展所带来的满足和发展的速度而忽视或淡薄了其所带来的负面效应，致使在极大满足自身物欲的同时，也给自身未来的发展埋下了诸多隐患，这些问题随着时间 的推移暴露越来越明显，直至威胁到人类自身的生存，如温室效应的出现、水污染等问题。在某种程度上，这些问题都归于人们对发展的片面理解，认为只要经济发展了，一切问题都可以迎忍而解，忽视了环境保护。事实上，只有科学的发展才能不断解决人类所面对的问题。这是其一。 节能减排不仅是企业生产、汽车尾气排放等对环境污染所带来的问题。社会的主体是人，节能减排的主体也必须是人，节能减排必须从每一个来抓起。由于个体的认识不足或者忽视，致使一个水、电等白白的浪费掉、汽车无情地冒着黑烟……。不是没有人注意到环境的恶化，已经所带来的危害，而是多数人认为环境污染问题离自己很遥远，不是自己的事情，也不是浪费自己的钱财，甚至有一些人认为自己有钱，无所谓浪费。殊不知，水、电、气这些都是人类共同的资源，现在的浪费，就给子孙后代带来无穷隐患。因此，节能减排人人有责，需要人人参与。这是其二。 多数人认为不关电脑、不关水龙头，浪费点水、电都不是什么问题，也花费不了多少钱。但是，他们没有认识到在这些电白白消耗掉的同时，电脑所排放的二氧化碳等有害气体，正在残害着自身的身体；他们也没有认识到，发电厂发电所需要的煤炭等资源以及所排放废气和污水所给环境带来的危害；他们更没有意识到，发电厂的机器设备、电脑豪材等生产资料在生产过程中所给环境带来的巨大危害…… 节能减排、环境问题，不是一个人、几个人或一些人所需要的，也不是一个人、几个人或一些人的事情，更不是一个人、几个人或一些人所能解决的。要想解决环境问题，必须从每一个个体抓起，从提高每一个人的认识抓起，从改变每一个人的习惯抓起。节能减排指的是减少能源浪费和降低废气排放。 我国“十一五”规划纲要提出，“十一五”期间单位国内生产总值能耗降低20％左右、主要污染物排放总量减少10％。这是贯彻落实科学发展观、构建社会主义和谐社会的重大举措；是建设资源节约型、环境友好型社会的必然选择；是推进经济结构调整，转变增长方式的必由之路；是维护中华民族长远利益的必然要求。 节能减排的形势 当前，实现节能减排目标面临的形势十分严峻。去年以来，全国上下加强了节能减排工作，国务院发布了加强节能工作的决定，制定了促进节能减排的一系列政策措施，各地区、各部门相继做出了工作部署，节能减排工作取得了积极进展。但是，去年全国没有实现年初确定的节能降耗和污染减排的目标，加大了“十一五”后四年节能减排工作的难度。更为严峻的是，今年一季度，工业特别是高耗能、高污染行业增长过快，占全国工业能耗和二氧化硫排放近70％的电力、钢铁、有色、建材、石油加工、化工等六大行业增长20．6％，同比加快6．6个百分点。与此同时，各方面工作仍存在认识不到位、责任不明确、措施不配套、政策不完善、投入不落实、协调不得力等问题。这种状况如不及时扭转，不仅今年节能减排工作难以取得明显进展，“十一五”节能减排的总体目标也将难以实现。 节能减排的意义 我国经济快速增长，各项建设取得巨大成就，但也付出了巨大的资源和环境代价，经济发展与资源环境的矛盾日趋尖锐，群众对环境污染问题反应强烈。这种状况与经济结构不合理、增长方式粗放直接相关。不加快调整经济结构、转变增长方式，资源支撑不住，环境容纳不下，社会承受不起，经济发展难以为继。只有坚持节约发展、清洁发展、安全发展，才能实现经济又好又快发展。同时，温室气体排放引起全球气候变暖，备受国际社会广泛关注。进一步加强节能减排工作，也是应对全球气候变化的迫切需要，是我们应该承担的责任。 节能减排的着手点 一要加快产业结构调整。要大力发展第三产业，以专业化分工和提高社会效率为重点，积极发展生产性服务业；以满足人们需求和方便群众生活为中心，提升发展生活性服务业；要大力发展高技术产业，坚持走新型工业化道路，促进传统产业升级，提高高技术产业在工业中的比重。要积极实施“腾笼换鸟”战略，加快淘汰落后生产能力、工艺、技术和设备；对不按期淘汰的企业，要依法责令其停产或予以关闭。 二要大力发展循环经济。要按照循环经济理念，加快园区生态化改造，推进生态农业园区建设，构建跨产业生态链，推进行业间废物循环。要推进企业清洁生产，从源头减少废物的产生，实现由末端治理向污染预防和生产全过程控制转变，促进企业能源消费、工业固体废弃物、包装废弃物的减量化与资源化利用，控制和减少污染物排放，提高资源利用效率。 三要强化技术创新。要组织培育科技创新型企业，提高区域自主创新能力。加强与科研院校合作，构建技术研发服务平台，着力抓好技术标准示范企业建设。要围绕资源高效循环利用，积极开展替代技术、减量技术、再利用技术、资源化技术、系统化技术等关键技术研究，突破制约循环经济发展的技术瓶颈。 四要加强组织领导，健全考核机制。要成立发展循环经济建设节约型社会工作机构，研究制定发展循环经济建设节约型社会的各项政策措施。要设立发展循环经济建设节约型社会专项资金，重点扶持循环经济发展项目、节能降耗活动、减量减排技术创新补助等。要把万元生产总值、化学需氧量和二氧化硫排放总量纳入国民经济和社会发展年度计划；要建立健全能源节约和环境保护的保障机制，将降耗减排指标纳入政府目标责任和干部考核体系。

突出节能减排的现实意义，并把它作为促进科学发展的重要手段，作为检验科学发展观是否落实的重要标准，表明了在未来一段时间内这一任务的重要性和紧迫性。 在西方知识界，一个颇为流行的观点认为，“一种文明的进步、停滞或衰退，或者是人均能源消耗的增加、持平或减少；或者是能源开发利用效率的提高、持平或下降；或者是能源开发利用对环境和社会造成的冲击的减少、持平或增加”。这段文绉绉的话，有着沉甸甸的涵义。它试图说明，“文明的果实挂在能源的藤上”，能源开发利用的副作用足以影响文明的进程。 改革开放以来，我国的经济快速增长，但同时也付出了巨大的资源和环境代价。经济发展与资源环境的矛盾日趋尖锐，群众对环境污染问题反应强烈。这种状况与经济结构不合理、增长方式粗放直接相关，与不科学的发展理念和执政理念紧密相连。不及时调整经济结构、转变发展方式，现有的资源就很可能支撑不住，环境就很可能容纳不下，经济“又好又快、好字优先”的发展也就难以为继。此外，为应对全球气候变化和国际上的压力，也迫切需要进一步加强节能减排工作，控制污染物排放。 近年来，我国经济快速增长，并有着明显的重化倾向，这使得我国对能源的需求和消耗能力大为提升。数据表明，2005年我国人均能源消费大致为吨标准煤多一点。同时，近年来我国能源消费的增长率保持在10%－15%高位之间。照这一趋势估计，今年我国的人均能源消费应该在吨以上。这一数值大致在世界人均消费的水平上。具体到上海，2005年，本市能源消费总量约为8500万吨标准煤。按增长惯性，今年应该会接近1亿吨标准煤。即使以1800万常住人口计算，这也意味着上海已经达到了日本和英国这些发达国家的能源消费水平。 严峻的“节能”形势之外，“减排”重任的完成也不容乐观。事实上，依据当前的经济增长惯性，我国对化石能源的需求还会不断增长，企业或机构的排放量也很难立马降低。在经济全球化的大背景下，我国现有的发展模式已无法回应二氧化碳减排的压力。因此，要树立良好的国家形象和企业品牌，我们就必须勇于承担相应的具有约束力的减排责任，而这不可避免地需要切实转变经济发展方式，优化产业结构，严格控制企业的能源使用和污染排放，加快先进适用技术推广应用，淘汰落后的生产能力。 传统粗放的经济增长方式，首先是能源的错置和浪费；落后的生产工艺，首先表现在能源效率的低下；经济决策和管理的失误，都会导致能源的损失；生产和生活中的一切不合理性，都包含着能源利用上的不合理。当前，节能减排的形势之所以依然十分严峻，主要原因就是科学的干部政绩考核体系尚未完全建立，科学的企业发展理念尚未真正确立。一些地方对干部的考核仍将GDP增长作为硬任务，而把节能减排作为软指标；一些企业仍然只注重经济效益的获取，而忽视环境成本的控制和资源能源的损耗。正是基于此，此次中央经济工作会议提出，要实现“又好又快，好字优先”的发展，这既为节能减排提出了更高的要求，也为我们突破能源和环境瓶颈提供了更大的动力。无法做到节能减排，就不可能实现科学发展。 促进科学发展，实现全方位的节能减排，可在以下几个方面作出努力：首先，应让普通劳动者拥有适当的技能水平，以及不断提高这种水平的机会。这是实现经济“好字优先”发展的基石，也是作用最为广泛的节能减排措施。其次，应最大限度地鼓励、扶持和普及科技研发活动以及各类创新、创造和创业活动，整体提高国民经济的自主创新能力，促进现代服务业的成长。事实上，节能减排目标的真正实现，国家的能源安全，最终都取决于科技水平的提高和自主创新能力的增强。这一综合措施的实施，本质上意味着以人力资本替代包括能源和环境在内的自然资本，以人的全面发展取代过去那种剥夺自然的传统经济增长方式，而这正是科学发展观所提倡的基本理念。最后，应建立科学合理有效的考核、奖罚体系，强化企业责任，加强政府及其工作人员的执行力。

节能，这是全世界长久以来一直关注的问题焦点。人们思考了多少方案，采取了多少措施，投注了多少精力与财力，可却不见收好，我们该做些什么呢？这很简单。 在居家生活中，我们应该：注意随手关灯，使用高效节能灯泡；低碳烹调；节约用水；爱惜衣物；家用电器的节能使用；循环利用，变废为宝；节省取暖和制冷的能源；垃圾分类处理；交流捐赠多余物品…… 在路上，我们应该：经济型汽车，最好是自行车；选择环保型的汽油和柴油；拥有明智的出行方案后，再出发；行驶时注意油离配合，保持在经济时速；提高出门办事效率…… 在购物时，我们应该：自备购物袋或重复使用塑料袋购物；尽量购买本地的产品；购买季节性的产品；减少肉、蛋、奶等动物性食品的采购；少用一次性制品；不要掉进奢侈品的陷阱；不要过度包装；多使用可再循环的材料…… 总之，还有其他节约能源的方法，需要我们举一反三，去落实在生活的方方面面。 全球变暖给我们敲响了警钟，地球，正面临巨大的挑战。保护地球，就是保护我们的家。让我们行动起来，抛掉自私自利的陋习，以博大无私的善心、善行，从小事做起，节能减排，挽救地球家园的命运。

电源结构提供了回旋余地，真正使小机组关得了、稳得住。同时，电力工业自主创新能力增强，大型火电机组国产化进程加快，为上大压小工作提供了必需的技术设备支持，也降低了大型机组的建设成本。继华能沁北国产首台超临界60万机组投产之后，现有近百台国产60万超临界机组正在建设、即将投产。特别是国产百万千瓦超超临界燃煤发电机组正式投入商业运行，标志着我国发电设备生产能力和电源建设已开始进入国际先进行列。 在看到有利条件的同时，我们也应清醒地认识到，关停小火电仍面临诸多问题和矛盾，突出的有“三大障碍”。一是认识障碍。小火电在历史上为缓解当地电力供需矛盾、促进经济社会发展发挥过积极作用，特别是前几年电力供不应求，客观上造成小火电关停步伐放缓，也使得部分地区小火电建设重新抬头。一些地方和企业对资源环境保护重视不够，对小火电的危害性认识不足。二是调度障碍。目前，我国发电调度方式是以电厂或发电机组为单位，参照上一年度发电量完成情况，对各类机组大致平均分配发电量指标。这种调度方式忽视能耗和排放因素，大小火电机组享有同样的发电利用小时，这在很大程度上刺激了小火电的建设，造成巨大的资源浪费和环境污染。三是体制障碍。电力体制改革实现政企分开和厂网分离后，各方利益主体发生较大变化，市场化程度提高，现行的管理体制和相关政策措施，已不能适应新形势下关停小火电机组的需要。 二、完善政策措施，切实把《意见》 精神落到实处 要根据国务院《意见》的要求，按照“明确标准、统筹规划，因地制宜、分类实施，落实责任、分级负责，政策配套、积极稳妥”的原则，确定“十一五”关停小火电的目标责任和进度安排，从五个方面积极稳妥地推进。 第一，优化发展电力工业，创造宽松调整环境。要按照规划和电力产业发展政策的要求，科学、有序、均衡安排电力项目建设，加大高效、清洁发电机组的建设力度。优先安排建设单机60万千瓦及以上超临界或超超临界机组、单机20万千瓦及以上热电联产或热电冷多联产机组、背压型热电联产机组、整体煤气化联合循环(IGCC)机组等节能环保型机组。要进一步完善发电领域的准入制度，把好市场准入关，限制小火电机组项目的建设，今后在大电网覆盖范围内，将不得新建单机容量30万千瓦及以下纯凝汽式燃煤机组。要加强对热电联产和资源综合利用机组的监督管理，逐步实施在线监测，并按照有关规定开展认定和定期复核工作，严禁企业以热电联产和资源综合利用的名义建设不符合国家产业政策的燃煤机组。要改进和加强对自备电厂的管理，严格控制现有公用电厂转为自备电厂。 第二，实行新建关小挂钩，务求取得替代效果。在建设大机组的同时，必须相应关停一部分小机组。“十一五”期间，在新建电源项目和建设规模的规划安排上，对关停工作成效显著的省份和电力企业给予适当倾斜；对替代一定容量关停机组并安置关停机组职工的电源项目，优先纳入国家电源项目建设规划；对按照等容量替代原则关停机组的单机30万千瓦及以上的火电项目，直接纳入国家电力发展规划，优先安排建设；对已纳入关停计划的机组，除个别经论证并核准可改造为热电联产或生物质能发电的机组外，均要按期关停，不得易地建设。 第三，改进发电调度方式，实行节能环保优先。要在保障安全可靠运行的前提下，按照发电机组的能耗和环保指标排序，优先调度高效清洁机组，限制能耗高、污染重的机组发电。今年将选择部分电网进行节能发电调度试点，逐步在全国推广。 第四，建立必要补偿机制，发挥经济杠杆作用。实行发电量计划补偿。为了鼓励小火电机组关停，各地可以确定一个“关停补偿期”，继续适度安排发电量计划，关停机组可将发电量计划有偿转让给大机组代发。为鼓励小火电机组及早关停，关得早的，获得的电量补偿可以多一些，享受的期限也可以长一些。推行排污、取水许可指标交易。各地可结合当地实际情况，按照国家有关规定，推进污染物排放指标、取水许可指标市场化，允许按期关停机组将拥有的污染物排放指标、取水许可指标有偿转让给其他企业。加强小火电机组的上网电价管理。要按照电力体制改革的要求，全面推进电价形成机制的改革，逐步统一上网电价，实行“同网同价”。超过标杆电价的小火电，要尽快降低到当地标杆上网电价水平，不得实行价外补贴。价格低于本地区标杆电价的小火电，仍执行现行电价。加强环保监督检查和排污收费管理。新建燃煤机组必须同步建设高效脱硫除尘设施，现有单机万千瓦及以上燃煤机组要在规定的期限内完成脱硫设施改造。要提高排污费征收标准，加大征收力度。加强监督检查，对排放不达标的要依法严惩，安装脱硫设施但未达到脱硫效果的机组不得执行脱硫加价。加强对自备电厂电价基金和附加费的征收管理。今后，对自备电厂实行与公用电厂“公平对待”的政策，对自备电厂自发自用电量征收国家规定的基金和附加费，并按规定收取备用容量费。

引 言燃料电池发电是将燃料的化学能直接转换为电能的过程，其发电效率不受卡诺循环的限制，发电效率可达到50％一70％，被誉为二十一世纪重要的发电新技术之一。目前，国际上磷酸型燃料电池已进入商业化，其它几种燃料电池预计在2005年一2010年200KW一将全面进入商业此。对于这种蓬勃发展的发电新技术，国家电力公司应该采取怎样态度?要不要发展?怎样发展?这些问题亟待解决。一 燃料电池发电的技术特点和应用形式技术特点燃料电池发电是在一定条件下使燃料(主要是H2)和氧化剂(空气中的02)发电化学反应，将化学能直接转换为电能和热能的过程。与常规电池的不同：只要有燃料和氧化剂供给，就会有持续不断的电力输出。与常规的火力发电不同，它不受卡诺循环的限制，能量转换效率高。与常规发电相比燃料电池具有以下优点：(1)理论发电效率高，发展潜力大。燃料电池本体的发电效率可达到50一60％，组成的联合循环发电系统在(10—50)MW规模即可达到70％以上的发电效率。(2)污染物和温室气体排放量少。与传统的火电机组相比，C02排出量可减少40％一60％。Nox(＜2ppm)和SOx(＜1ppm)排放量很少。(3)小型高效，可提高供电可靠性。燃料电池的发电效率受负荷和容量的影响较小。(4)低噪音。在距发电设备3英尺(1．044米)处噪音小于60dB(A)。(5)电力质量高。电流谐波和电压谐波均满足IEEE519标准。(6)变负荷率高。变负荷率可达到(8％一lO％)／min，负荷变化的范围大(20一120)。(7)燃料电池可使用的燃料有氢气、甲醇、煤气、沼气、天然气、轻油、柴油等。(8)模块化结构，扩容和增容容易，建厂时间短。(9)占地面积小，占地面积小于lm2／KW。(10)自动化程度高，可实现无人操作。总之，燃料电池是一种高效、洁净的发电方式，既适合于作分布式电源，又可在将来组成大容量中心发电站，是2l世纪重要的发电方式。制约燃料电池走向大规模商业化的主要因素是：高价格和寿命问题。燃料电池的应用形式(1)现场热电联供，常用的容量为200KW一1MW。(2)分布式电源，容量比现场用燃料电池大，约(2—20)MW。(3)基本负荷的发电站(中心发电站)，容量为(100—300MW)。(4)燃料电池还可用于100W—100KW多种可移动电源、便携式电源、航空电源、应急电源和计算机电源等。二 为什么要在我国电力系统发展燃料电池发电技术采用燃料电池发电是提高化石燃料发电效率的重要途径之一以高温燃料电池组成的联合循环发电系统，可使发电效率达到60—75(LHV)，这一目标将在2005年左右实现。预计到2010年，发电效率可超过72％。煤气化燃料电池联合循环(IGFC)的发电效率可达到62％以上。以燃料电池组成的热电联产机组的总热效率可达到85％以上。燃料电池本体的发电效率基本不随容量的变化而变化，这使得燃料电池既可用作小容量分散电源，又可用于集中发电应用范围广泛。燃料电池发电可有效地降低火力发电的污染物和温室气体排放量燃料电池发电中几乎没有燃烧过程，NOx排放量很小，一般可达到(O．139一0．236)kg／MW?h以下，远低于天然气联合循环的NOx排放量(1kg／MW?h一3kg/MW．h)。由于燃料进入燃料电池之前必须经过严格的净化处理，碳氢化合物也必须重整成氢气和CO，因此，尾气中S02、碳氢化合物和固态粒子等污染物排量也污染物的含量非常低。与常规燃煤发电机组相比，C02的排放量可减少40％一60．在目前CO2分离和隔绝技术尚不成熟的状况下，通过提高能源转换效率减少CO2排放是必然的选择。采用燃料电池发电可提高供电的灵活性和可靠性燃料电池具有高效率、低污染、低噪声、模块化结构、体积小、可靠性高等突出特点，是理想的分布式电源。与目前一些可做为分布式电源的内燃机相比，燃料电池的发电效率更高、污染更低。在250KW—lOMW的功率范围内，具有与目前数百兆瓦中心电站相当甚至更高的发电效率。作为备用电源的柴油发电机由于污染和噪声大不宜在未来的城市中应用。低温燃料电池不仅发电效率高，而且启动快、变负荷能力强，是很好的备用电源。现代社会对供电的可靠性和环境的兼容性要求越来越高，高效、低污染的分布式电源系统日益受到重视。近年来美国、加拿大、台湾相继发生因自然灾害或人为因素造成的大面积停电，许多重要用户长期不能恢复供电，给社会和经济造成了巨大的损失。北约轰炸南联盟，使电力系统严重受损。这些由不可抗力引起的电网破坏无不使人引发出一个重要的思考：提高我国电力系统供电的可靠性和供电质量，虽然主要依靠电网的改造和技 术革新，但如果在电网中有许多分布式电源在运转，供电的可靠性将会大大提高。 对于象军事基地、指挥中心、医院、数据处理和通讯中心、商业大楼、娱乐中心、政府要害部门、制药和化学材料工业、精密制造工业等部门，对电力供应的可靠性和质量要求很高。目前采用的备用电源效率低、污染严重、电压波动大。而采用燃料电池作为分布式电源向这些部门提供电力，会使供电的可靠性和电力质量大大提高。他们将是燃料电池发电技术的第一批用户。对于边远地区，负荷小且分散，若建设完善的电网，不仅投资大，线损大，且电网末端地区电力质量不稳定。对于这些区域若辅助燃料电池发电的分布式电源，更能有效地解决这些地区的电力供应问题。燃料电池的重量比功率和体积比功率均比常规的小型发电装置大，因此，它也是理想的移动电源，适合于各种建设工地、野外作业和临时急用。发展燃料电池发电技术是提高国家能源和电力安全的战略需要美国已将燃料电池发电列为国家安全关键技术之一。美、日之所以能在燃料电池技术方面处于世界领先地位，与国家从战略高度予以组织、资助和推动密不可分。在目前复杂的国际环境下，高技术的垄断日趋严重，掌握清洁高效发电的高新技术对未来国家的能源和电力安全具有重要的战略意义，而燃料电池发电技术，正是这种高效清洁的高新发电技术之一。燃料电池突出的优点，以及发达国家竟相投入巨资研究开发的行动，足以说明燃料电池发电技术在21世纪会起到越来越重要的作用。发展燃料电池发电技术是国电公司“加强技术创新，发展高科技，形成高新技术产业”的需要燃料电池发电技术是电力工业中的高新技术，己受到普遍重视。美国燃料电池发电技术的研究开发主要由美国能源部组织实施，其中一个重要的目的就是形成新的高技术产业，为美国的经济注入新的活力。日本的东京电力公司、关西电力公司及其它公用事业单位是日本燃料电池开发及商业化的主要承担者和推动者，其目的也是为电力公司注入新的经济增长点以获得巨大的经济效益和社会效益。国家电力公司处在完成“两型”、“两化”、“进入世界500强”的历史时刻，恰逢党中央国务院号召全国各行业“加强技术创新，发展高科技，实现产业化”的有利时机，在国家电力公司内不失时机地进行燃料电池发电技术的研究开发是非常必要的。采取引进、消化、吸收和再创新的技术路线，以高起点，在尽可能短的时间内初步形成自主产权的燃料电池发电关键技术，不仅可以使我国在燃料电池发电技术领域与国外的差距大大缩小，而且，对国家电力公司进行发电系统的结构调整、技术创新、形成高新技术产业、实现跨越式发、提高国际竞争能力都具有非常重要的意义。燃料电池发电技术在我国有广阔的发展前景未来二十年，随着我国“西气东送”，全国天然气管网的不断完善及液化天然气(LNG)的广泛应用，燃用天然气的燃料电池发电将会有很大市场。煤层气也是燃料电池的理想燃料。我国丰富的煤层气资源也将是燃料电池发电的巨大潜在能源之一。燃料电池可与常规燃气一蒸汽联合循环结合，形成更高效率的发电方式。与煤气化联合循环(IGCC)结合，形成数百兆瓦级的大型、高效、低污染的中心发电站，比IGCC效率更高，污染更小。燃料电池可与水电、风电和太阳能发电等结合，在高出力时，利用电解水制氢，低出力时用燃料电池发电，达到既储能，又高效发电的目的。采取气化或厌氧处理的方法将生物质变为燃料气，通过燃料电池发电，提高能源转换效率，并降低污染物排放量。对一些经济欠发达但有丰富的沼气资源的地区，利用燃料电池发电技术有可能更有有效地解决这些地区的电力供应问题。与国外有较大的差距在燃料电池发电技术方面，我国与国际先进水平有较大的差距。在MCFC和SOFC技术方面，国外已分别示范成功了2MW和100KW的燃料电池发电机组，而我国在这方面才刚刚起步，2000年才可望研制出2KW左右的试验装置。在PAFC和PEFC技术方面，国内与国外的差距更大。倘若我们现在不开始研究开发燃料电池发电技术，等到燃料电池完全成熟后再引进，不但会受制于人，还将付出更大的经济代价，更谈不上尽快形成燃料电池发电的产业化。若不能形成燃料电池的产业化并在电力系统广泛应用，那么，也谈不上提高发电效率和降低污染物的排放。只有从现在开始，在国外的基础上，高起点研究，经过10—20年的努力，有可能在国电公司形成燃料电池的产业和广泛的商业应用。在我国电力系统发展燃料电池发电技术是市场经济条件下的迫切要求分散式电源作为大电网的有效补充己得到许多国家的重视，而电源提供者的多元化更是一种趋势。我国电网的容量大、技术水平和可靠性还较低、抵御各种灾害的能力较差，在这种情况下，小型高效的燃料电池分布式电源随着技术的商业化市场潜力巨大。倘若电力系统不及时进行研究开发，在未来几年内，有可能被国外企业和国内其它其它行业或民营企业占领燃料电池分散电源市场。在市场经济条件下，国电公司既是用户，又是开发者。对于燃料电池这样重要的发电高新技术，应不失时机地着手研究开发，联合国内一些基础研究单位，争取纳入国家的攻关计划，获得国家支持，在尽可能短的时间内，形成燃料电池发电技术研究开发的优势，开发燃料电池发电关键技术和成套技术，形成国电公司的高新技术产业，既可优化调整电力结构，又能满足市场的不同需求。三 国外燃料电池发展计划及商业化的预测美国燃料电池发电技术研究开发状况美国燃料电池发电技术的研究开发计划1997年，美国总统克林顿颁发了"改善气候行动计划”，燃料电池被确定为一项关键技术，联邦政府为此制定了一项“美国联邦燃料电池发展计划”，目的是通过燃料电池的商业化来减少温室气体排放量。在这项计划中，对每一个燃料电池的新用户资助l000／KW的优惠。结果，仅在1998年，就有42台200kwPAFC发电机组投入运行。美国政府鼓励在一些对环境敏感的地区建立燃料电池发电站。此外，政府已促使美国所有的军事基地安装200KW燃料电池发电机组。通过这些措施，加速燃料电池的商业化，并提高国家能源的安全性。美国政府投入巨资研究开发燃料电池发电技术的另一个目的，就是要保持美国在这一领域的领先地位。随着商业化过程不断深入，将逐步形成新的高技术产业，为美国的经济注入新的活力，提供更多的就业机会。美国DOE的燃料电池发展计划如下：PAFC己商业化，不再投入资金进行研究开发。PAFC目前的发电效率为40％一45(LHV)，热电联产的热效率为80％(LHV)。已完成250KW和2MWMCFC的现场示范，预计2002年进行20MW的示范；2003年左右，使250KW和MW级MCFC达到商业化；2010年，燃用天然气的250KW一20MWMCFC分散电源达到商业化，100MW以上MCFC的中心电站也进入商业化;2020年，100MW以上燃煤MCFC中心发电站进入商业化。MCFC技术目标是运行温度为650℃，发电效率达到60％(LHV)，组成联合循环的发电效率为70(LHV)，热电联产的热效率达到85(LHV)以上。目前，己完成25kw和100kwSOFC现场试验，正在进行SOFC的商业化设计。预计2002年左右，进行MW级SOFC示范；2003年左右，100kw一1MWSOFC进行商业化：2010年，250kw一20MW燃用天然气的SOFC以分布式电源形式进入商业化，100MW以上燃用天然气的SOFC以中心电站形式进入商业化；2020年，100W及以上容量的燃煤S0FC以中心电站的形式进入商业化。SOFC技术目标是：运行温度为1000℃，发电效率达到62％(LHV)，组成联合循环的发电效率达到72％(LHV)，热电联产的热效率达到85(LHV)以上，燃煤时发电效率可达到65％(LHV)，这一目标预计2010完成。美国是最早研究开发PEFC的国家，但在大容量化和商业应用方面已落后于加拿大。目前美国生产的质子交换膜仍居世界领先水平。美国在PEFC的开发方面是面向家庭用分散式电源，实现热电联供。PlugPower公司与GE合作，计划2001年使10kwPEFC进入商业化，价格达到S750—1000／kw，大批量生产后，使PEFC的价格达到$350／kw。市场预测美国能源部(DOE)对美国潜在的燃料电池市场的预测认为：在2005年一2010年，美国年需求燃料电池发电容量约2335MW一4075MW。现在美国的燃料电池年生产能力为60MW，商业化的价格为$2000一$3000／kw，若年生产能力达到100MW／a，商业化的价格则可达到$l000—$1500/Kw。若能达到(2000—4000)MW／a的生产能力，燃料电池的原材料费仅$200一$300／kw。那么燃料电池的价格则有可能达到$900—$l100／kw，此时可完全与常规的发电方式竞争。日本燃料电池发电技术的发展进程及应用前景预测发展进程日本在PAFC研究方面，走的是一条引进合作、消化吸收、再提高的路线。1972年东京煤气公司从美国引进两台PAFC燃料电池发电机组，大阪煤气公司也在1973年引进两台PAFC机组。日本政府于1981年设立了以开发节能技术为宗旨的“月光计划”，燃料电池发电是其中一项重要内容。此后，日本国内的电力公司、煤气公司和一些大型的制造厂纷纷投入燃料电池的研究开发，并与美国IFC合作，使日本的PAFC得到更大的发展。目前，日本的PAFC技术已赶上了美国，商业化程度超过了美国。5MW(富士电机制造)和11MW(东芝与IFC合制)均在日本投运，日本公司制造的PAFC机组已运行了近100多台。日本有关MCFC的研究是从1981年开始的，通过自主开发并与美国合作。1987年10kwMCFC开发成功，1993年100kw加压型MCFC开发成功，1997年开发出1MW先导型MCFC发电厂，并投入运行。MCFC已被列为日本“新阳光计划”的一个重点，目标是2000年一2010年，实现燃用天然气的10MW一50MW分布式MCFC发电机组的商业化，并进行100MW以上燃用天然气的MCFC联合循环发电机组的示范，2010年后，实现煤气化MCFC联合循环发电，并逐步替代常规火电厂。日本的SOFC技术也是从1981年的“月光计划”开始研究的，立足于自主开发。1989年一1991年，开发出l00W一400WSOFC电池堆，1992年一1997年开发出l0kw平板型SOFC。SOFC的研究进展也远远落后于NEDO原来的计划。“新阳光计划”中预计2000年一2010年，使SOFC达到MW级，并形成联合循环发电。日本的PEFC也被列入“新阳光计划”，目前开发的容量为(1—2)kw。政府采取的措施日本政府在“月光计划”和“新阳光计划”中，先后资助了3台200kw、2台lMW和l台5MW的PAFC；1台100kw和1台1MW的MCFC示范电站研究开发、建设及运行。在通产省和NEDO的统一组织和管理下，使公用事业单位(电力公司和煤气公司)和开发商及研究单位紧密结合，实现燃料电池研究开发和商业示范应用一体化。日本电力公司和煤气公司，过去十年来安装了约80多台燃料电池机组，装机容量达到，燃料电池及电厂的费用主要由业主承担，但是制造商和政府也各承担一部分。这种政府和企业联合研究开发的方式促进了日本燃料电池的发展。使用燃料电池发电享有许多优惠政策：燃料电池的相关设备，在未超过一定规模时，其工程计划仅须申报即可动工。对500kw以下的常压燃料电池生产与使用的审批手续大大简化。在医院、旅馆、办公大楼等安装的燃料电池发电机组，政府提供的经费资助。新建的燃料电池发电设备享有10的免税额，并获有30％的加速折旧。对装设于电力公司或自备发电用的燃料电池项目，日本开发银行将提供投资额40％的低息贷款。市场预测1990年，日本通产省发表了“长期电源供需展望”报告，预计日本国内的燃料电池发电容量到2000年约2250MW；2010年约10720MW，电力系统用5500MW，其中约有2400MW是MCFC和SOFC高温型燃料电池；2010年煤气化MCFC和SOFC达到实用化；发电效率达到50％一60％。由于燃料电池发电技术仍有许多技术上的难题没有突破，进展速度低于预期值，因此日本目前已将原目标做了修正，预计2000年燃料电池装机容量将达到200MW，其中分布式电源l12MW，工业用热电联产型为88MW；2010年将达到2200MW，其中分布式电源型为735MW，工业用热电联产型为1465MW。其它国家和地区的发展进程目前，欧洲的燃料电池发电技术远远落后于美国和日本。80欧洲又重新开始研究燃料电池发电技术。它们采用向美国、日本购买电池组，自行组装发电厂的方式来发展PAFC发电技术。1990年成立了一个“欧洲燃料电池集团(EFCG)”。意大利已完成了一座1MW的PAFC示范工程，由IFC供应，BOP由欧洲制造。意大利、西班牙与美国IPC合作，于1993年在米兰建了一座l00kwMCFC电厂，1996年投运。德国正在开发250kwMCFC。德国西门子公司于1998年收购了美国西屋公司的管形SOFC技术后，现在拥有世界上最先进的平板型和管形SOFC技术。 加拿大在PEFC方面居世界领先地位，在继续开发交通用PEFC的同时，目前也将PEFC应用于固定电站，已建成250kwPEFC示范电站，目标是在近几年内使250kw级PEPC商业化。澳大利亚在1993年一1997年，共投资3000万美元，研究开发平板型SOFC，目前正在开发(20一25)kwSOFC电池堆。韩国电力公司于1993年从日本购进一座200kwPAFC进行示范运行。国外发展燃料电池发电技术的经验总结回顾国外燃料电地发展的道路，有许多值得我们吸取和借鉴的经验。美国在燃料电池发电技术的研究开发方面始终处于世界领先地位。除了雄厚的财力之外，还有三方面重要的原因：一是政府将燃料电池发电技术视为提高火力发电效率、减少污染物和温室气体排放的重要措施，列入政府的“改变气侯技术战略”中，并大力投入资金和力量研究开发；二是燃料电池技术提高到“国家能源安全并大力投入资金和力量研究开发；三是将燃料电池技术提高到“国家能源安全关键技术”的战略高度，DOD和DOE均投入资金研究开发；四是对燃料电池的应用前景充满信心，希望能形成新的高技术产业，给美国的经济注入新的活力，政府和企业共同投入资金研究开发，力图保持领先地位。日本走的是一条通过与美国合作、引进技术并消化吸收实现产业化的路线，并在PAFC的商业化方面己超过了美国，在MCFC的研究开发方面也接近美国。成功的重要经验也是政府对燃料电池给予高度重视，先后列入了“月光计划”和“新阳光计划”，大力投入研究开发。另一条经验是研究机构、企业和用户联合，组成从研究、开发到商业应用一体化集团，既承担研究开发的风险，也享受成功的优惠。加拿大Ballard公司在PEFC方面成功的经验告诉我们：只要坚定不移地进行研究开发，一个小公司也能在10—20年内成为举世瞩目的燃料电池技术拥有者。 燃料电池起源于欧洲，但是，现在欧洲的燃料电池技术已远远落后于美国和日本。主要原因是政府和企业对燃料电池发电技术重视不够。目前，欧洲已经意识到这一点，成立了—个燃料电池发电技术集团，引进美国、日本的技术，并进行研究开发。四 各种燃料电池发电技术综合比较 AFC：与其它燃料电池相比，AFC功率密度和比功率较高，性能可靠。但它要以纯氢做燃料，纯氧做氧化剂，必须使用Pt、Au、Ag等贵金属做催化剂，价格昂贵。电解质的腐蚀严重，寿命较短，这些特点决定了AFC仅限于航天或军事应用，不适合于民用。 PAFC：以磷酸做为电解质，可容许燃料气和空气中C02的存在。这使得PAFC成为最早在地面上应用或民用的燃料电池。与AFC相比它可以在180℃一210℃运行，燃料气和空气的处理系统大大简化，加压运行时，可组成热电联产。但是，PAFC的发电效率目前仅能达到40％一45％(LHV)，它需要贵金属铂做电催化剂；燃料必须外重整：而且，燃料气中C0的浓度必须小于1％(175℃)一2(200℃)，否则会使催化剂中毒；酸性电解液的腐蚀作用，使PAFC的寿命难以超过40000小时。PAFC目前的技术已成熟，产品也进入商业化，做为特殊用户的分散式电源、现场可移动电源和备用电源，PAFC还有市场，但用作大容量集中发电站比较困难。 MCFC：在650℃一700℃运行，可采用镍做电催化剂，而不必使用贵重金属：燃料可实现内重整，使发电效率提高，系统简化；CO可直接用作燃料；余热的温度较高，可组成燃气／蒸汽联合循环，使发电容量和发电效率进一步提高。与SOFC相比，MCFC的优点是：操作温度较低，可使用价格较低的金属材料，电极、隔膜、双极板的制造工艺简单，密封和组装的技术难度相对较小，大容量化容易，造价较低。缺点是：必须配置C02循环系统；要求燃料气中H2S和CO小于；熔融碳酸盐具有腐蚀性，而且易挥发；与SOFC相比，寿命较短；组成联合循环发电的效率比SOFC低。与低温燃料电池相比，MCFC的缺点是启动时间较长，不适合作备用电源。MCFC己接近商业化，示范电站的规模已达到2MW。从MCFC的技术特点和发展趋势看，MCFC是将来民用发电(分散电源和中心电站)的理想选择之一。 SOFC：电解质是固体，可以被做成管形、板形或整体形。与液体电解质的燃料电池(AFC、PAFC和MCFC)相比，SOFC避免了电解质蒸发和电池材料的腐蚀问题，电池的寿命较长(已达到70000小时)。CO可做为燃料，使燃料电池以煤气为燃料成为可能。SOFC的运行温度在1000℃左右，燃料可以在电池内进行重整。由于运行温度很高，要解决金属与陶瓷材料之间的密封也很困难。与低温燃料电池相比，SOFC的启动时间较长，不适合作应急电源。与MCFC相比，SOFC组成联合循环的效率更高，寿命更长(可大于40000小时)；但SOFC面临技术难度较大，价格可能比MCFC高。示范业绩证明SOFC是未来化石燃料发电技术的理想选择之一，既可用作中小容量的分布式电源(500kw一50MW)，也可用作大容量的中心电站(＞l00MW)。尤其是加压型SOFC与微型燃气轮结合组成联合循环发电的示范，将使SOFC的优越性进一步得到体现。 PEFC：PEPC的运行温度较低(约80℃)，它的启动时间很短，在几分钟内可达到满负荷。与PAFC相比，电流密度和比功率都较高，发电效率也较高(45％一50(LHV))，对CO的容许值较高(＜10ppm)。PEFC的余热温度较低，热利用率较低。与PAFC和MCFC等液体电解质燃料电池相比，它具有寿命长，运行可靠的特点。PEFC是理想的可移动电源，是电动汽车、潜艇、航天器等移动工具电源的理想选择之一。目前，在移动电源、特殊用户的分布式电源和家庭用电源方面有一定的市场，不适合做大容量中心电站。结 论选择适合于我国电力系统发展的燃料电池发电技术，应综合考虑以下几点：较高的发电效率；环保性能好；既能作为高效、清洁的分布电源，又具有形成大容量的联合循环中心发电站的发展潜力；既能以天然气为燃料，又具有以煤为燃料的可能性；技术的先进性及商业化进程；运行的可靠性和寿命；降低造价的潜力；国内的基础。综合考虑以上几点，对适合于我国电力系统发展的燃料电池发电技术，提出以下几点选择意见：(1)优先发展高温燃料电池发电技术。即选择MCFC和SOFC为我国电力系统燃料电池发电技术的主要发展方向，这两种燃料电池既能以天然气为燃料作为高效清洁的分布电源，又具有形成大容量的联合循环中心发电站(以天然气或煤为燃料)的发展潜力。(2)MCFC和SOFC各有特点，都存在许多问题，尚未商业化。若考虑技术难度和成熟程度以及商业化的进程，对于MCFC，应走引进、消化吸收、研究创新，实现国产化的技术路线，并尽快投入商业应用：对于SOFC，应立足于自主开发，走创新和跨越式发展的技术发展路线。(3)随着氢能技术的发展，PEFC在移动电源、分散电源、应急电源、家庭电源等方面具有一定优势和的市场潜力，国家电力公司应密切跟踪研究。(4)AFC不适合于民用发电。PAFC技术目前已趋于成熟，与MCFC、SOFC和PEFC比较，已相对落后。因此，AFC和PAFC不应做为国家电力公司研究开发的方向。参考文献[1] 许世森，朱宝田等，在我国电力系统发展的燃料电池发电的技术路线和实施方案研究，国家电力公司热工研究院，1999．12