《变电站用质子交换膜燃料电池供电系统》由TC342(全国燃料电池及液流电池标准化技术委员会)归口上报及执行,主管部门为中国电器工业协会。
目前变电站直流系统的备用电源基本采用铅蓄电池,铅蓄电池含有重金属铅,对环境造成污染;其自放电效率高,需要长时间处于浮充补电,其循环寿命短,维护工作量大,每年需要做核容测试,一般5~7年即全部更换;能量密度低,占地空间较大,110kV以上即需要配置专门的电池间,造成成本和资源浪费;另外铅蓄电池对温度敏感,需要配置空调维持室内温度,保证可用容量。
随着无人值守变电站的普及以及变电站系统自动化程度的大幅提高,对电池的性能和安全可靠提出了更高要求,铅蓄电池由于自身的诸多不足将逐渐被取代。
氢能作为一种清洁、高效、可持续的无碳能源,具有能量密度高、可长时间存储、无污染等优点。
利用氢能作为燃料的燃料电池是一种把燃料和氧化剂中的化学能直接转化成电能的装置,反应物为氢气和空气,产物仅有水和热,可靠性高,对环境零污染,是一种清洁、长寿命新型电池。
燃料电池的启动速度较快、输出电能较稳定、环境适应能力强,能够满足各个行业后备电源的需要;电化反应唯一产生的副产品即纯净水,节能环保,完全避免了铅、硫酸以及其他酸性污染物排放;燃料电池为电化学发电装置,不存在自放电现象,热备用时不需要“浮充”,不消耗电能,且不存在充放电循环次数及深度问题,使用寿命长;其结构件大多数为板状和管件,没有运动零部件,且不需要定期做充放电测试,维修、保养方便;作为备电系统可由多个单体燃料电池串联组成,能量密度可达1.5kW/L,占地面积小,可灵活、机动地进行布置,作为备用电源优势明显。
随着燃料电池技术的发展,燃料电池逐渐被业界认识到在后备电源领域具有广阔的应用前景,被认为是取代蓄电池作为后备电源的最有应用前景的新能源技术。
目前氢燃料电池备电系统已逐步在通信基站领域推广,替代传统的铅蓄电池。
移动已建设超过1500个基于燃料电池备电的超级基站。
基于燃料电池的变电站备电技术作为一种清洁、可持续的新型备电技术,符合国网公司“十三五”规划的研究要求。
IEC 62282-3-400标准对带热电联合输出的小型固定式燃料电池动力系统做了相关规定,可参考该标准,结合国内情况,开展变电站用质子交换膜燃料电池供电系统标准编制,规定变电站用质子交换膜燃料电池供电系统的系统组成、技术要求、试验方法、运输和贮存等,推进燃料电池备用电源系统在变电站领域的推广和应用,更大规模实现低碳、绿色、环保变电站。
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