现代设施农业新能源高温固体氧化物燃料电池发展展望_蒋三平.pdf

引用本文格式 蒋三平 程一兵 陈锦芳 等 现代设施农业新能源高温固体氧化物燃料电池发展展望 J 农业工程 2023 13 11 46 53 DOI 10 19998 ki 2095 1795 2023 11 008 JIANG Sanping CHENG Yibing CHEN Jinfang et al Prospects of high temperature solid oxide fuel cells as renewable energy solutions to modern facility agriculture J Agricultural Engineering 2023 13 11 46 53 现代设施农业新能源高温固体氧化物燃料电池发展展望 蒋三平1 程一兵1 陈锦芳2 程兴国3 1 先进能源科学与技术广东省实验室佛山仙湖实验室 广东 佛山 528216 2 广东佛燃科技有限公司 广东 佛山 528000 3 神州数码信息服务股份有限公司 北京 100044 摘 要 高温固体氧化物燃料电池 solid oxide fuel cells SOFC 是前沿的清洁能源转换技术之一 也是可为设施农业能 源同时提供所需的热 电和二氧化碳气肥理想的能源装置 从现代设施农业能耗和SOFC热电联供特征方面 系统阐明 了SOFC能源系统和设施农业耦合的可行性及广泛的应用前景 性能稳定 低成本的SOFC系统可以从根本上解决我国 农业大棚的能耗高 热效率低 环境污染等严重问题 同时为SOFC产业提供巨大的市场 关键词 设施农业 温室技术 高能耗 固体氧化物燃料电池 热电联供 中图分类号 S21 文献标识码 A 文章编号 2095 1795 2023 11 0046 08 DOI 10 19998 ki 2095 1795 2023 11 008 Prospects of High Temperature Solid Oxide Fuel Cells as Renewable Energy Solutions to Modern Facility Agriculture JIANG Sanping1 CHENG Yibing1 CHEN Jinfang2 CHENG Xingguo3 1 Foshan Xianhu Laboratory of Advanced Energy Science and Technology Guangdong Laboratory Foshan Guangdong 528216 China 2 Guangdong Foran Technology Co Ltd Foshan Guangdong 528000 China 3 Shenzhou Digital Information Service Co Ltd Beijing 100044 China Abstract High temperature solid oxide fuel cells SOFC is one of efficient energy conversion technologies and is also a technology which can simultaneously provide electricity heat and CO2 gas fertilizer to meet energy requirement of facility agriculture Herein based on characteristics of modern facility energy requirement and SOFC cogeneration feasibility and broad application prospects of coupling SOFC energy technology and facility agriculture systems were expounded in details Stable reliable and low cost SOFC sys tems can fundamentally solve serious problems of high energy cost low thermal efficiency and environmental pollution of China s agri culture greenhouse technologies and at the same time provide a huge market for SOFC industry Keywords facility agriculture greenhouse technology high energy consumption solid oxide fuel cells electricity heat cogeneration 0 引言 我国耕地面积1 28亿hm2 人均耕地面积不到世 界平均水平的40 耕地是农业的根基 发展现代农 业 设施农业和园区农业对农业生产及农业现代化具 有重要意义 农业大棚数量庞大 我国已经成为世界 设施农业大国 1 我国农业大棚类型可大致分为传统 燃煤大棚 智能温室大棚和光伏大棚 农业大棚的升 温方式主要包括明火升温 热风炉加温 电热线升温 生态保温 水暖加温和热水袋加温等方式 其中前3 种方式耗能较高 后3种方式升温效果不明显 在所 有升温方式中 采用日光保温和燃煤明火升温的农业 大棚约占全部的80 在有天然气供给的地方 天然 气亦用于温室冬季的加温 但天然气的供给和价格受 国际市场波动的影响较大 而且随着化石原料的枯竭 大气污染 酸雨 雾霾等 的加剧 以及全球气候变 暖对二氧化碳等温室气体的限排规定执行 传统的煤 炭和石油资源越来越不满足当今环保节约型社会经济 发展的需要 近年来 可再生能源 如太阳能 地热 能 生物质能 在一些节能示范工程中已取代了传统 收稿日期 2023 04 14 修回日期 2023 06 13 基金项目 国家自然科学基金项目 91963209 作者简介 蒋三平 博士 佛山仙湖实验室特聘专家 主要从事电化学能源与高温固体氧化物燃料电池研究 E mail s jiang 第 13 卷 第 11 期农 业 工 程Vol 13 No 11 2023 年 11 月AGRICULTURAL ENGINEERING Nov 2023 的化石能源作为温室的新型加温热源 但其投资成本 大 运行费用高 供暖可靠性差的特点限制了其广泛 应用 2 我国农业大棚的供能方式普遍存在成本高 热效率低 污染环境严重等问题 温室加热技术能够有效调控室内温度和湿度 对 农作物品质 产量及培育周期具有重要影响 在我国 得到大力发展 但温室属于一种高能耗的抗逆性生产 设施 其能源消耗不容忽视 在我国西部和北方 全 年一半以上时间需要对大棚温室制热和保温 制冷需 求主要在夏季 一般温室的加温能耗占温室生产成本 的30 40 高纬度地区的连栋温室能耗甚至占温室 成本的50 60 3 以杨凌示范区旱区特色设施农业 科技示范区项目连栋温棚为例 4 1万m2的用电总负 荷设计2 526 kW 热负荷设计6 900 kW 热负荷指标 0 168 kW m2 冷负荷设计12 700 kW及冷负荷指标 0 308 kW m2 高能耗费用是制约温室 现代设施农业 推广和发展的瓶颈和一个关键因素 在植物生长中二 氧化碳是必需的气肥 设施蔬菜在密闭条件下二氧化 碳不足 直接导致蔬菜质量和产量下降 姚益平等 4 研究表明 增施二氧化碳能够大幅提高黄瓜产量 降 低黄瓜单位产量能耗 是增加温室作物产量和提高能 耗利用率的有效手段 因此 人工补充二氧化碳是实 现高产稳产的重要措施 3种主要类型的农业大棚都无 法通过单一设备同时满足设施农业能源所需的供热 供电 制冷 水控 光控等 和供二氧化碳气肥的需 求 温室育种在种子领域发挥越来越重要的作用 根 据 2019年中国种业发展报告 2018年全国进口农 作物种子7 200余万kg 进口额4 75亿美元 其中蔬 菜种子进口额2 28亿美元 种子是粮食安全的关键 加速培育国产种子 实现进口替代是当务之急 加代 育种温室对于种业快速发展至关重要 如温室小麦加 代技术 就是用温室培育小麦缩短育种周期的常用小 麦育种方法 在北方气候条件下 大田一年只能种一 季冬小麦 而育成一个小麦品种需要8 10年 通过 温室小麦加代技术可以缩短小麦育种进程3 5年 目 前 其主要解决的痛点是能耗问题 尤其是在夏季室 外温度达到35 C以上 仅凭单一的自然通风方式已经 不能满足设施种植和养殖的需要 标准的种苗连栋智 能温室普遍配置湿帘风机 高端加代育种温室使用空 气能热泵 地源热泵等降温系统 可在一定程度内将 温度有效控制在适宜范围 设施农业经过一系列的农业生产后可产出秸秆 牲畜粪便等农业生物质 其中一部分可回归农业生产 增强土壤质量 而多余部分是必须经过裂解等方式进 行处理 我国也是畜禽养殖大国 2015 年大牲畜养殖 量数12 195 74 万头 2020 年畜禽的粪便产生量约 42 44亿t 5 氨气是牲畜粪便沼气池处理主要污染气体 之一 畜禽粪便污染已居农业源污染之首 6 7 随着现 代农业产业园的发展 高污染 高能耗的用能模式已 经很难满足经济社会的发展要求 在碳达峰 碳中和 战略目标和新能源的时代背景下 急需实现现代农业 与新能源的协同高效可持续发展 逐步实现新能源与 农业的深层次耦合优化 提高能源的利用率 以及粮 食 蔬菜的产量与质量 提高种质资源的安全性和解 决种子卡脖子的问题 减少消耗化石能源所带来的环 境污染问题 对维持粮食安全 能源安全和环境安全 具有重要意义 因此 迫切需要找到一种能够提供电 热和二氧化碳气肥以满足现代设施农业能源需求的环 境友好 成本低 还可以利用农业废弃物产生的沼气 和生物燃料的全新能源系统 1 固体氧化物燃料电池 固体氧化物燃料电池 solid oxide fuel cells SOFC 是全固态陶瓷结构的将燃料的化学能直接转化为电能 的电化学发电装置 SOFC突出的优点 一是不受卡诺 循环的限制 能量转换效率显著高于内燃机 发电过 程产生的高质量余热使热电联供 CHP 效率高达 75 80 二是全固态结构 不存在电解液的腐蚀和 渗漏问题 三是运行温度为高温 600 900 C 电 极反应动力学快 无须使用贵金属催化剂 四是燃料 适用性广 可以使用氢气 天然气 煤气 生物质裂 解气和沼气等作为燃料 SOFC由燃料电极 电解质和 空气电极组成 典型的SOFC包括致密的氧化钇 稳 定的氧化锆 YSZ 电解质 钙钛矿结构的锶掺杂的多 孔锰酸镧 LSM 或锶掺杂的钴铁酸镧 LSCF 阴极 以及多孔氧化镍的氧化钇稳定氧化锆 Ni YSZ 金属 陶瓷阳极 如图1所示 电解质需要足够致密以避免 燃料与空气直接接触 电极的多孔结构有助于将燃料 和氧化剂及时传输到反应位点 并及时转移反应产 物 以常见的氢气为燃料的燃料电池为例说明SOFC 中的电极反应 阴极以空气中的氧气为氧化剂 氧分 子 O2 获得电子后被电离为氧离子 氧离子随后占 据电解质中的氧空位变成晶格氧 氧离子通过氧空位 穿过致密的YSZ电解质到达阳极 与阳极上的氢分子 H2 发生反应生成H2O 同时向外电路释放两个电 子 因此 整个反应是来自阴极的氧通过电解质上的 氧空位进行迁移 在阳极侧与氢结合形成水 同时 电子经由外电路从阳极 负极 流向阴极 正极 做 电功 产生功率输出 因此 SOFC中的总反应可以表 述为 8 蒋三平 等 现代设施农业新能源高温固体氧化物燃料电池发展展望 47 H2 阳极 12 O2 阴极 H2O 阳极 1 反应中的正向箭头表示SOFC的放电模式 高温 SOFC是完全可以可逆运行的 SOFC的可逆运行是固 体氧化物电解池 通过电解水蒸气 二氧化碳获得氢气 一氧化碳或合成气 氢气和一氧化碳的混合气 可 将太阳能 风能等可再生能源存储于燃料中 电解所 需的能量可由热能提供 降低了电能的需求 因此电 解的电效率高达90 相比低温水电解具有热力学和 动力学上的双重优势 9 由于SOFC的高效率 燃料选择灵活性和模块性 即电效率不受系统功率输出大小的影响 SOFC特 别适用于固定和分布式电源分布式发电 应用于家庭 数据中心和园区分布式发电 以及城市厨房垃圾沼气 发电系统等 如图2所示 尽管SOFC具有高效率和 显著减少温室气体排放的优点 但SOFC在此类应用 中产生的分布式发电是与电网的电竞争 在价格 设 备成本和长期运行稳定性方面还没有表现出显著的优 势 而且在分布式发电方面 SOFC系统并不是唯一的 还有其他选择也可以提供稳定的分布式发电 如低温 聚合物电解质膜燃料电池 柴油机动力系统等 图2 SOFC分布式发电应用场景 Fig 2 Application scenarios of SOFC distributed power generation 2 SOFC能源系统与现代设施农业深度耦合 SOFC是一种在高温 600 900 C 下直接将储 存在燃料和氧化剂中的化学能高效 环境友好地转化 成电能的全固态化学发电装置 其具有超低的污染物 排放和高的热力学效率 是几种燃料电池中 理论能 量密度最高的一种 以氢气 天然气为燃料时 发电 效率可达 50 65 热效率可达20 热电联供效 率可达 70 80 以天然气 沼气为燃料时 其产生 的二氧化碳可作为植物光合作用生长的气肥 SOFC是 当今前沿的清洁能源转换技术之一 也是可为设施农 业能源同时提供所需的热 电联供和二氧化碳气肥理 想的能源装置 设施农业在生物质能原料生产方面具有独特优势 农业生产后产生的秸秆 废弃物 牲畜粪便等生物质 可转成裂解气 沼气 沼气的主要成分有50 80 甲烷 CH4 20 40 二氧化碳 CO2 0 5 氮气 N2 1 氢气 H2 20 0 06 根据式 2 式 4 计算得 Q1 4 700 kW Q2 4 200 kW Q3 120 kW 因此 QR 9 020 kW 考虑到 供热设备的经济负荷范围 一般都在锅炉额定负荷的 75 90 按照 80 取值 供热总负荷 11 200 kW 根据实践经验 关中地区的连栋温室冷负荷为热负荷 的1 8倍 温室供冷总负荷20 200 kW 目前 真空热水锅炉采用天然气供能 根据锅炉 的运行时间和运行负荷计算天然气最大耗气量约319 万m3 年 1 77万m3 d 鉴于国内天然气价格不断攀升 同时冬季生产用天然气和民用天然气供应冲突 天然 气持续稳定供给农业生产面临巨大挑战 温室的冷 热 电负荷和碳需求如表2所示 表 2 冷热电碳需求 Tab 2 Demand of cold heat electricity and carbon 项目 数值 冷负荷 kW h 1 20 200 热负荷 kW h 1 11 200 电负荷 kW h 1 3 500 二氧化碳需求 t d 1 1 浓度 800 1 500 10 6 园区计划采用有机固废裂解气和SOFC等先进技 术 解决生产所需的冷 热 电和碳 降低生产成本 假定SOFC的能量转化效率80 以上 直接发电效率 60 热电联产综合能量效率80 寿命40 000 h 项目采用有机固废裂解 SOFC满足冷 热 电和碳的 供给 按照电负荷 冷负荷配置能力 项目主要考虑3 个方面 一是按照最大负荷配置 不需要外部能源即 可满足需要 从而节约运行成本 二是无论制冷还是 供热 电的效率最高 因此当余热不能满足供热的需 求时 用电驱动空气能热泵满足供热 供冷利用溴化 锂空调实现 不足部分用电驱动空气能热泵制冷满足 三是非供热 供冷时段的余热可回收发电 因量不大 余热回收发电收入在计算盈亏平衡时忽略不计 有机固废裂解工艺采用高温裂解工艺 涉及垃圾 分拣 脱水 破碎 裂解制气 冷却 过滤 副产物 制碳棒 燃料气发电 其上下游生产装置关系如图5 所示 图5 高温裂解工艺与生产装置关系 Fig 5 Relationship between high temperature cracking process and production equipment 有机固废分选 破碎后通过胶带输送至裂解炉的 主反应炉 高温裂解炉 原料在完全密闭 1 250 C 高温 负压条件下裂解 释放出H2 CO CO2 CH4 N2 及碳2烃类等气体 形成高氢可燃混合气体 每吨 有机固废裂解生产1 000 m3高氢可燃混合气体 气体 组分如表3所示 基于以上条件 评估了满足5万m2连栋温室的最 大用能配置为冷负荷与电负荷之和 因此需要配置 SOFC发电设备23 700 kW 用冷 热 电和碳5年的 综合收益 计算出保证盈亏平衡条件下 该场景可以 承受的SOFC设备的乐观采购价格和保守采购价格 模型一 SOFC设备乐观采购价格 由表4可知 乐观估计采用有机固废裂解 SOFC 为5万m2连栋温室供应冷 热 电 碳 5年总收入 6 5亿元 2022年绿电交易价格平均0 5元 kW h 5年售电收入4 7亿元 占总收入的72 同时 模型 50 农业工程生物环境与能源 考虑了捕集二氧化碳净收入0 15元 kg 碳汇收入50 元 t 固废处理净收入50元 t 该模型下SOFC的盈亏 平衡采购价格27 391元 kW 即运营5万m2的连栋温 室 能够承担2 7万元 kW的SOFC设备投入 同时保 证其番茄种植的正常利润 模型二 SOFC设备保守价格 由表5可知 保守估计采用有机固废裂解 SOFC 为5万m2连栋温室供应冷热电碳 5年总收入4 3亿 元 2022年标杆电价平均0 39元 kW h 5年累 计售电收入3 7亿元 占总收入的85 模型未考虑碳 汇收入 固废处理净收入 主要原因是CCER尚未启动 碳汇无法变现 有 机固废和农林废弃物收集费用会逐年增加 捕集二氧 化碳净收入按照0 05元 kg净收入计算 主要考虑随着 双碳政策的实施 农用二氧化碳的价格会越来越低 该模型下SOFC的盈亏平衡采购价格18 272元 kW 即 运营5万m2的连栋温室 项目能够承担1 8万元 kW 的SOFC设备投入 同时保证其番茄种植的正常利润 综上所述 在标准连栋温室场景下 采用有机固 废裂解 SOFC供应冷热电碳 其可承受的SOFC设备 采购价格1 8万 2 7万元 kW 3 2 种苗植物工厂可行性分析 植物工厂是对光 温 湿 二氧化碳及营养等生 长环境条件全智能控制的植物高效稳定生产系统 其 生产出的植物品质优 产量高 周期短 污染少及效 益高 代表未来农业的发展方向 植物工厂需要计算机和多种传感器对环境进行精 确控制 测量和反馈 能根据不同的植物设置温度 湿度 光照和二氧化碳浓度等 可实时测量植物的生 长和生理状态 生成数据并反馈至控制系统 实现对 环境高精度 智能化控制 我国2013年正式把植物工 厂列入国家863计划 表 3 裂解气组分 Tab 3 Composition of cracking gas 名称 体积分数 氢气 35 08 一氧化碳 30 51 二氧化碳 16 20 甲烷 11 67 碳 2烃类 3 77 碳 3烃类 0 80 碳 4烃类 0 30 碳 5烃类 0 12 氮气 1 55 氧气 0 注 项目的高氢可燃混合气体检测机构为中国石油化工股份有 限公司北京燕山分公司质量监督检验中心 报告编号为20150513 检验方法为Q SH3155 S01 014 根据报告数据计算燃料气的热值为 16 68 kJ m3 表 4 冷 热 电 碳5年乐观收入与盈亏平衡采购价 Tab 4 Optimistic 5 year revenue and breakeven purchase prices for cooling heating electricity and carbon 项目 价格 备注 绿电上网电价 元 kW h 1 0 5 2022年绿电市场交易价格 总功率 kW 23 700 温室最大负荷是同时供电供冷 每小时合计发 电 20 200 kW 3 500 kW 23 700 kW 售电收入 万元 47 400 5年运 行 40 000 h发 电 9 48亿 kW h 供热收入 万元 2 370 每 年 150 d 平均每 天 16 h 热量收 费 0 25元 kW h 供冷收入 万元 1 593 每 年 90 d 平均每 天 16 h 冷能收 费 0 4元 kW h 溴化锂机组热力系 数 0 7 二氧化碳收入 万元 7 110 发电产生二氧化 碳 0 5 kg kW h 尾气捕集二氧化碳净收 入 0 15元 kg 碳汇收入 万元 4 740 发电产生碳 汇 1 kg kW h 碳汇收 入 0 05元 kg 固废处理净收入 万元 1 705 需要有机固 废 8 53 t h 处理有机固废净收 入 50元 t 5年合计收入 亿元 6 5 冷 热 电 碳和固废处理净收入 盈亏平衡 元 kW 1 27 391 使 用 23 700 kW功率 的 SOFC SOFC采购 价 27 391元 kW时 能够实现连栋温室场景的盈 亏平衡 表 5 冷 热 电 碳5年保守收入与盈亏平衡采购价 Tab 5 Conservative 5 year revenue and breakeven purchase prices for cooling heating electricity and carbon 项目 规格 金额 备注 上网电价 元 kW h 1 0 39 2022年煤电标杆电价 总功率 kW 23 700 园区最大负荷是同时供电供冷 每小时合计发 电 20 200 kW 3 500 kW 23 700 kW 售电收入 万元 36 972 5年运 行 40 000 h发 电 9 48亿 kW h 供热收入 万元 2 370 每 年 150 d 平均每 天 16 h 热量收 费 0 25元 kW h 供冷收入 万元 1 593 每 年 90 d 平均每 天 16 h 冷能收 费 0 4元 kW h 溴化锂机组热力系 数 0 7 二氧化碳收入 万元 2 370 发电产生二氧化 碳 0 5 kg kW h 尾气捕集二氧化碳净收 入 0 05元 kg 5年收入 亿元 4 3 冷 热 电和碳净收入 盈亏平衡 元 kW 1 18 272 使 用 23 700 kW功率 的 SOFC SOFC采购 价 19 272元 kW 能够实现连栋温室场景的盈 亏平衡 蒋三平 等 现代设施农业新能源高温固体氧化物燃料电池发展展望 51 植物工厂重点采用新的基因技术 物联网技术和 人工智能技术 培育更适宜人工栽培的植物品种 营 造更适合植物品种生长的工厂环境 建立更节省人力 资源的生产流程 提高植物工厂农产品的市场竞争能 力 植物工厂对于种苗的批量培育 加代育种方面都 能发挥更大作用 目前 全球植物工厂最大的商业化瓶颈是能源成 本高 这直接导致只有少数场景能够实现盈亏平衡 据实地调研 超过1万m2的植物工厂 建设费用在 1万元 m2以上 能耗125 W m2 其中84 为照明及智 能设备用电 16 为空调用能 同时 植物工厂需要 精准调控 必然采集的数据越来越多 其对算力能耗 的需求也会越来越大 因此 植物工厂的能耗结构非 常适合SOFC 有机固废裂解提供冷热电碳一体化方 案 以杨凌规划中的5万m2植物工厂为例 其电负荷 达到6 000 kW 配置相应SOFC即可保证植物工厂持 续 稳定供电 同时 SOFC发热用于植物工厂供冷或 供暖 余热可以发电自用或上网 如果保守估计 SOFC设备的采购价未来10年内平均1万元 kW 电成 本可以降到0 31元 kW h 如表6所示 如果根据低温聚合物电解质膜燃料电池降本速度 乐观估计10年中SOFC的采购价平均可达到5 000元 kW 届时该植物工厂电成本为0 19元 kW h 如 表7所示 SOFC的价格关系植物工厂的运营成本 进而关乎 植物工厂商业模式的可行性 SOFC 有机固废裂解模 式是解决植物工厂痛点的有效方案 随着SOFC技术 越来越成熟 植物工厂在种业大面积应用必将给我国 种子产业发展带来新动力 3 3 应用市场及前景 根据农业农村部规划设计研究院设施农业研究所 2019年发布的 我国设施园艺装备发展现状和建议 数据 全国大中拱棚以上的设施面积达370万hm2 占 世界设施园艺面积的80 连栋温室面积99 9万hm2 占全国设施面积的27 连栋玻璃温室被称为装备水 平最高的温室 我国有9 000 hm2 仅次于荷兰 10 800 hm2 位居世界第2位 如果按照100 W m2负荷配 置SOFC SOFC的售价1万元 kW 仅连栋玻璃温室 的SOFC市场规模就达到900万kW 900亿元 如果 扩展到全部连栋温室 SOFC市场规模将达90亿kW 9万亿元 随着国家种业 设施农业的跨越式发展 垂 直农场 植物工厂等新模式兴起 在农业领域应用 SOFC全方位解决生产用冷热电碳的方案潜力巨大 4 结束语 农业新技术不断发展 农业大棚不仅仅需求调控 温度 湿度 二氧化碳浓度等也需要调控 以生产出 高附加值的经济作物 SOFC技术完全满足农业大棚现 阶段急需解决的问题 其具有高的能量利用率 持续 电能输出 同时反应产生水和二氧化碳 以及SOFC 系统的余热 可以通过排放系统精准调控大棚环境中 的湿度 二氧化碳浓度和温度 对环境要求苛刻的无 土栽培技术 持续日照作物 优良种子培育等均可广 泛推广 初步估算表明 如果SOFC系统的采购价能 在1万 2万元 kW 连续使用寿命达5年4万h 表 6 保守估计植物工厂用电成本 Tab 6 Conservative estimation of electricity cost for plant factories 项目 价格 备注 总功率 kW 6 000 按照电负荷需求配 置 SOFC SOFC投资 万元 12 000 5年寿命 10年投资 裂解及提纯设备投资 万元 3 000 10年使用寿命 其他成本 0 人工等其他成本由有机固废处理收入 捕集二氧化碳净收入冲抵 忽略计算 总成本 万元 15 000 10年发电量 亿 kW h 4 8 8万 h寿命 电成本 元 kW h 1 0 31 表 7 乐观估计植物工厂度电成本 Tab 7 Optimistic estimation of electricity cost for plant factories 项目 规格 金额 备注 总功率 kW 6 000 按照用电负荷需求配 置 SOFC SOFC投资 万元 6 000 5年寿命 10年投资 裂解及提纯设备投资 万元 3 000 10年使用寿命 其他成本 0 人工等其他成本由有机固废处理收入 捕集二氧化碳净收入冲抵 忽略计算 总成本 万元 9 000 10年发电量 亿 kW h 4 8 8万 h寿命 电成本 元 kW h 1 0 19 52 农业工程生物环境与能源 SOFC系统将可以商业意义上广泛用于智能连栋温室 种苗植物工厂等现代设施农业工程领域 对于现代设施农业 性能稳定 可靠 低成本的 SOFC能源系统可以根本上解决我国农业大棚的高能耗 成本 低热效率和环境污染等问题 同时为SOFC产 业提供一个巨大的市场 参考文献 姚益平 苏高利 罗卫红 等 基于光热资源的中国温室气候区 划与能耗估算系统建立 J 中国农业科学 2011 44 5 898 908 YAO Yiping SU Gaoli LUO Weihong et al A photo thermal re sources based system for greenhouse climate zonation and energy con sumption estimate in China J Scientia Agricultura Silica 2011 44 5 898 908 1 孙先鹏 邹志荣 赵康 等 太阳能蓄热联合空气源热泵的温室 加热试验 J 农业工程学报 2015 31 22 215 221 SUN Xianpeng ZOU Zhirong ZHAO Kang et al Experiment on heating effect in greenhouse by solar combined with air source hear pump J Transaction of the Chinese Society of 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