从国家安全及战略高度出发大力发展我国的燃料电池发电技术
从国家安全及战略高度出发大力发展我国的燃
料电池发电技术
【摘要】 本文根据科索沃战争及近年来世界上发生的几次大停电事故给我们的启示，指出
以"大机组、大电网、高电压"为模式的现代电力系统是非常脆弱的，在战争状态下更是不堪一
击。并认为燃料电池将是 21 世纪电力行业的主力军，从现在开始，"大机组、大电网、高电
压"的模式再也不能继续发展下去了。本文还认为台湾局势对大陆电力系统安全运行提出了新
的挑战，掌握和发展燃料电池发电技术是事关国家安全和国民经济可持续发展的重大战略问
题。建议由国家科技部、国家发展委、国家经贸委牵头，根据国家长远发展需要出发，制订规
划，组织有关高等院校、科研院所和国家电力公司、石油集团、石化集团及机械制造等工业部
门参与研究开发，集中研究力量，加大经费投入，促进燃料电池发电技术的实用化、产业
化。This paper point out that modern power system with 'large units, large network, high voltage'is
very wick, especially in urgent situation as shown as KORSOV crisis and large scale power failures
occurred recently. Fuel cell will be the main power form in 21th. To research and develop fuel cell is
one of the most important issues for our state security and economic continuous development. Give the
suggestion about how to organize relative university, scientific research institution, state Power
Company, petroleum trades and manufacturing industries together to develop the technology of fuel
cell.
1、科索沃战争及近年来美国西部大停电、马来西亚全国性大停电、台湾发生的三次大停电事
故给我们的启示
科索沃战争实际上以南联盟的失败而结束了，战前人们预料的北约必须出动地面部队才能结
束战斗、有可能又是一场越南战争的情况没有出现，北约仅靠 78 天的空袭就迫使南联盟屈服
了。在这里我们必须充分注意到美国用石墨炸弹破坏南联盟电力系统，从而破坏南联盟国民经
济，造成南联盟人民生活陷入极大困境在结束战争中所起的巨大作用。
电力工业属技术资金密集型行业，电能生产、输送、使用是在同一时间内完成的。现代电力
系统的主要特征是"大机组、大电网、高电压"，运行技术复杂、管理水平要求高。电网上任何
一点的故障所产生的扰动都会以光的速度波及开来，严重的故障可能会引起大面积停电甚至全
网崩溃，造成灾难性的后果。今年7月29 日23 时30 分，由于台南县关庙乡附近山崩，压倒台
电第326 号高压输电线铁塔，使得嘉义及台南的两条输电线路跳闸所引发的台湾全岛大停电，
至少造成上百亿元新台币的损失，并导致岛内民众一片惊慌。1996 年7月2日、8月10 日在美
国西部连续发生的大停电事故和 1996 年8月3日马来西亚发生的全国性大停电事故，以及台湾
1995 年5月24 日、8月5日、1999 年7月29 日发生的三次大停电事故，损失惨重，教训沉
痛，给以大电网集中供电的现代社会敲响了警钟。科索沃战争和上述大停电事故告诉我们：
以"大机组、大电网、高电压"为模式的现代电力系统是非常脆弱的，在战争状态下更是不堪一
击！大电网大面积停电所造成的后果是灾难性的！从现在开始，"大机组、大电网、高电压"的
模式再也不能继续发展下去了！
如何保证大电网的安全稳定运行，如何保证电力的连续生产、稳定供应成为下世纪电力工业
面临的重大课题。在这里我们要指出：分散电源供电系统-燃料电池发电厂由于其巨大的优越
性将成为 21 世纪电力行业的主力军，掌握和发展燃料电池发电技术是事关国家安全和中华民
族振兴的重大问题；是事关我国国民经济可持续发展和占领 21 世纪电力工业技术制高点的重
大战略课题。
2 、燃料电池发电技术发展简况
2.1 燃料电池的工作原理及特点
燃料电池（Fuel cell）是一种不经过燃烧直接以电化学反应方式将富氢燃料的化学能转化为
电能的发电装置。其工作原理与一般的电池相似，基本上由电子导电的阴极和阳极及离子导电
的电解质构成。在电极与电解质的界面上电荷载体由电子变为离子，在阳极（燃料电池的负极
又称燃料极）进行氧化反应，在阴极（燃料电池的正极又称空气极）进行还原反应，燃料扩散
通过阳极时失去电子而产生电流。当外部不断地输送燃料和氧化剂时，燃料氧化所释放的能量
也就源源不断地转化为电能和热能。
燃料电池被称之为继水电、火电和核电之后能持续产生电力的第四种连续发电方式，有着传
统的火力发电难以比拟的诸多技术上的优点。
首先，燃料电池属于能量直接转换的装置，效率很高。各种燃料发电的平均理论效率在90%
以上，应用中因电解质的电阻以及阴阳极的化学反应阻力，实际效率也均在50%以上。如果进
一步将化学反应中产生的热能加以利用，燃料电池的总效率可达到80%以上。
其次，燃料电池的环境兼容性好。由于整个能量转换过程中没有燃烧，CO2 的排放量比常规
火电减少 40-60%，SOX 和NOX 的排放量更低，比火电减少 90%以上。同时，能量转换的主要
装置无运动部件，因此噪音极小。据测试，在已建燃料电池电厂外 9米处的噪音仅为 60dB。
第三，设备可靠性高，对负荷的适应能力强，可以无人操作。燃料电池过载运行或欠载运行
都能承受而效率基本不变，负荷变化时响应速度很快。可以直接建在终端用户附近，没有庞大
的输配电网络，供电可靠性高。同时节约大量的输配电设备费用并减少损耗。
第四，燃料来源广、建设工期短、使用方便。由于是组件化设计，建厂时间很短（平均仅需
2个月左右）。电厂不需大量冷水，占地面积极小（几十平方米即可），加上无污染无噪音，
选址几乎没有任何限制。可用来发电的燃料种类众多，甲醇、煤气、沼气、天然气、含氢废
气、轻油、柴油等均可。
从以上这些突出的特点可以看出，燃料电池是一种高效洁净方便的发电装置，非常适合作移
动、分散电源和接近终端用户的电力供给，尤其适宜应用于重要的政府与军事等部门。随着燃
料电池的商业化推广，其成本价格会迅速降低，民用市场的前景也将十分广阔。
2.2 燃料电池的主要类型
燃料电池的种类不少，按使用的电解质不同分类，主要有磷酸燃料电池（PAFC）、熔融碳
酸盐型燃料电池（MCFC）、固体氧气物燃料电池（SOFC）和质子交换膜燃料电池
（PEMFC ）等。
PAFC 型燃料电池
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从国家安全及战略高度出发大力发展我国的燃料电池发电技术【摘要】本文根据科索沃战争及近年来世界上发生的几次大停电事故给我们的启示，指出以"大机组、大电网、高电压"为模式的现代电力系统是非常脆弱的，在战争状态下更是不堪一击。并认为燃料电池将是21世纪电力行业的主力军，从现在开始，"大机组、大电网、高电压"的模式再也不能继续发展下去了。本文还认为台湾局势对大陆电力系统安全运行提出了新的挑战，掌握和发展燃料电池发电技术是事关国家安全和国民经济可持续发展的重大战略问题。建议由国家科技部、国家发展委、国家经贸委牵头，根据国家长远发展需要出发，制订规划，组织有关高等院校、科研院所和国家电力公司、石油集团、石...
作者：闻远设计
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