本次“LCC Insight”栏目，我们邀请到了中英国际低碳学院助理教授吕小静，为大家推荐的学术文章是Techno-economic assessment of biogas-fed solid oxide fuel cell combined heat and power system at industrial scale. 由Sara Giarola, Ornella Forte, Andrea Lanzini, Marta Gandiglio, Massimo Santarelli, Adam Hawkes共同完成。 为了降低污水处理厂的能耗和碳排放，本研究创新性将制造成本具有挑战性的固体氧化物燃料电池（Solid Oxide Fuel Cell，SOFC）应用到污水处理厂组成的冷热电联供系统（Fig.1）中，将整体发电效率提高到了60%. 在该污水厂实施过程中，采用厌氧发酵技术将污泥进行发酵产生沼气，为SOFC提供燃料。该研究以意大利都灵SMAT管理的一个污水处理厂为研究对象，采用优化调度模型来评估其能源供应系统在全年运行中每小时运行的最低成本，不仅考虑了沼气供应的每日和季节波动性，而且还考虑了替代能源传输过程(即从电网输入电价、天然气、碳价格、设备维护以及投资等)价格的变化，因为这些参数在实际运行中都会影响电池容量。然后利用污水处理厂沼气数据对系统热力和电力需求以及电池性能分析来评估SOFC技术在实际系统运行中的可行性。此外，还对微型燃气轮机和内燃机等最先进的技术进行了分析，从而确定了SOFCs相对于竞争设备的成本效益优选化。

2精彩段落

碳价格政策在一定程度上是有利于SOFC技术发展的。事实上，在CO2排放价格为25€/t 的情况下，SOFC 等价年成本(967,000€/y)将与锅炉的(963,000€/y)基本保持一致，而SOFC60的成本也将与微型燃气轮机相当(其等价年成本分别为947,000€/y和943,000€/y)。值得一提的是，内燃机一般是最便宜的技术解决方案(884,000€/y)，因为天然气的进口价格非常低，从而降低了碳排放。

3学术文章

4推荐理由污水处理厂是能源最密集型的公共设施之一，其电力消耗大概占欧洲的1%以上。目前，在欧洲有超过23000个污水处理厂均需要进行二次处理，总能耗约为15000gwh/年，温室气体排放约为27MtCO2-eq/年。因此，减少能源使用和碳排放是欧洲最广泛且具深度脱碳战略的一个重要组成部分。SOFC虽具有发电效率高达50％、污染物NOx排放低于1ppm、燃料多样性等优点，对于解决能源和环境问题起到重要的推动作用，但其经济制造成本一直是制约其工业应用的重要瓶颈。本研究评估了当规模经济导致成本进一步降低时，污水处理厂中SOFC的技术可行性将如何与经济成本相抗衡。鉴于此，该分析确定了SOFCs在污水处理厂中应用的条件，为制造商和最终用户提供了关于在中等规模以上工厂实现该技术的信息支撑，也为我国发展此类工业应用在节能减排的关键技术方面提供借鉴。

5点评意义厌氧发酵型污水处理厂采用SOFC热电联产技术，从最终用户的角度来看，并不再是单纯地燃烧过剩的沼气，这属于能流高效转换技术。同时，在研究的污水处理厂采用沼气燃料的热电联产，热能自给率可达25%，而电力自给率为26%，运营成本以及向大气排放的CH4均不同程度降低。值得关注的是，污泥增稠技术的引入达到了总悬浮固体的8%，使得SOFCs比其他可用技术的LCOE降低了50%。从制造商的角度来看，固定成本显然是技术部署的主要障碍。目前该技术的发展阶段包括高投资成本和电池堆栈频繁替换。在短期内，模块的制造应该致力于增加电池堆栈的生命周期，从而减少替换的数量。此外，电池应该能够处理燃料气体混合物，如沼气和甲烷，以减少对沼气季节性供应的限制。最后，中等规模的电产量一般均能达到60%，从而实现规模效应的经济性，并进一步降低成本。

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