
近日,石化院成功研發了中國石油首套千瓦級固體氧化物燃料電池(SOFC)熱電聯供系統。該系統實現了發電效率≥40%、蒸汽效率≥25%、熱電綜合效率≥80%的性能指標。該系統已經開車成功并穩定運行超過1000小時,成為國內首套高效發電、聯產蒸汽并實現長周期平穩運行的SOFC熱電聯供系統。
SOFC是一種先進的燃料電池技術,具有許多優勢,包括發電效率高、燃料來源廣(如氫氣、天然氣、沼氣、生物質氣、煉廠尾氣、工業馳放氣等燃料)、不使用貴金屬等。SOFC技術是中國實現“雙碳”目標的重要技術路線之一。
由于SOFC技術受限于高溫(650~900℃)運行,工況復雜且多物理場耦合,因此對材料的性能要求很高。這種技術的研發難度遠高于堿性、質子交換膜等技術,目前僅在美國、日本等少數發達國家獲得推廣和應用。
SOFC技術可以應用于分布式熱電聯產、特定場景離網供電和煉化減碳等多場景中,與中國石油的業務有很大的協同效應。例如,在煉化減碳方面,可以利用副產氫、催化干氣、加氫干氣等煉廠氫烴資源高效發電并聯產高溫蒸汽,從而提高煉化企業的電氣化率,降低用能碳排放強度。
石化院將其列為氫能領域的重要研發應用方向,旨在發揮好SOFC技術與氫、電、熱等異質能源之間的互聯互通作用,支撐集團公司綠色低碳發展。
SOFC系統是電堆、重整器、燃燒器和換熱器等關鍵部件的高效集成,系統集成水平的高低是決定其能否發揮高效率優勢的關鍵。在國外技術封鎖,國內產業鏈尚不完整的情況下,石化院SOFC團隊立足中國石油綠色轉型的重大需求,勇往直前,攻克了許多技術難題,完成了系統設計集成、安裝調試、優化運行等各項任務,成功試車千瓦級SOFC聯產蒸汽熱電聯供系統。
未來,石化院研發團隊將繼續堅持應用導向,緊密結合工業副產氫、煉廠尾氣等氫烴資源高效利用,逐級研發示范大功率SOFC熱電聯供系統,不斷提升新能源技術創新能力,推進綠色低碳高質量發展。