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燃料電池微電網 ——低成本、高可靠的清潔能源之路

日期:2017/8/12 10:30:38
  目前,燃料電池微電網正在北美地區盛行開來,燃料電池和微電網技術兩者在正確的時間地點結合,促進了整個產業的蓬勃發展。
  美國從幾十年前就有開發微電網的想法。但大部分的微電網主要分布于大學校園。2012年的超級風暴桑迪使整個國家了解到大規模供電的電網的脆弱并認識到分布式能源的價值。如今,大規模的企業,機構和社區開始安裝微電網系統。據美國燃料電池和氫能聯合機構調查發現,燃料電池跟隨著微電網行業發展的腳步,迅速的在美國的40多個州發展起來。
  Navigant研究預測,未來數年內燃料電池微電網將會呈現較為強勁的增長。世界范圍未來九年內燃料電池裝備量將會從2016年的262MW提升到3000MW,實現10倍的增長。預計到2025年整個固定式燃料電池發電行業將會達到162億美元的市場規模。同時該研究機構指出,技術的進一步發展是成本降低,產品性能提升以及產業規模發展的根本推動力。
  與此同時,微電網產業規模將會從2015年的1.4GW增長至2024年的7.6GW。屆時全球的微電網市場收入達到每年200億美元。
  固定式燃料電池和微電網技術的結合相當于身體和大腦的組合:燃料電池提供可靠地電力輸出,微電網系統進行智能的調配控制。這種結合是創造可靠、具有經濟性能源非常重要的途徑。與傳統微電網系統的多個間歇性能源系統組合相比,燃料電池能夠連續提供,24小時、數周甚至是每年365天的穩定的電力輸出(只要由足夠的燃料供給)。然而對于太陽能、風能以及二次電源等組成的微電網系統是無法實現的。
  因此,燃料電池可以作為微電網系統的主要電力來源,與社區電網一起提供可靠地電力輸出。通過調配燃料電池與其他電力供應系統之間的配比關系,從而控制成本、可靠性以及環境表現等既定的目標。
  燃料電池與微電網系統的結合可以實現其他微電網系統所無法實現的功能:熱電聯供(CHP,CombinedHeatandPower)。燃料電池在發電的同時也會產生大量熱能,通過熱能的綜合回收利用,為社區的居民戶提供生活所需熱水以及供暖服務,實現熱能與電能的綜合利用。這樣可以實現燃料能量效率95%以上的有效利用。
  此外燃料電池還具有以下優點:
  尺寸以及功率大小介意根據用戶的需求以及安裝空間進行調節。同時也可以根據用戶數量和用量需求,分為單個家庭或者社區不同應用規模;
  選點方便。燃料電池可以安裝在室內或者室外,占地面積;
  環境友好,運行過程中不會產生有害氣體以及固體顆粒物的排放;
  燃料效率利用高,發電效率可以實現50%以上,熱電聯供可以實現95%以上的能量利用率;
  運行安靜平穩,輸出穩定。
  燃料電池微電網的收益群體:
  不足為奇的是,燃料電池微網與傳統微電網具有相似的客戶群體。這些群體包括那些追求高可靠性的電力供應單位,如數據中心,科研機構,醫院,生產廠家,醫藥公司和公共安全部門。公共事業部門采用燃料電池微電網系統作為高成本的傳統電網基礎設施的升級替換目標,進行電力供應。
  目前雖然燃料電池微電網系統在美國大范圍推廣開來,其中最主要的主力軍是加州、康涅狄格州、紐約州。
  加利福尼亞州:據FCHEA報道:目前,加州擁有480套燃料電池發電系統,總共超過210MW的發電能力。并且加州是最早提倡開發燃料電池微電網系統的地區,在公共事業部門、軍事以及商業方面大量應用。
  康涅狄格州:多家燃料電池企業所在地,其中FuelcellEnergy已經在該州已經安裝35MW的燃料電池系統,并且目前還有20MW正在規劃當中。目前一項63.3MW的燃料電池系統正在開發當中,屆時將會成為世界上最大的燃料電池系統。
  紐約州:紐約州擁有14MW的燃料電池系統,預計未來將會有更多的燃料電池系統投入運行。目前,紐約州打算總共投入4000萬美元促進燃料電池微電網系統的發展。


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