燃料電池微電網(wǎng) ——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(wǎng)正在北美地區盛行開(kāi)來(lái),燃料電池和微電網(wǎng)技術(shù)兩者在正確的時(shí)間地點(diǎn)結合,促進(jìn)了整個(gè)產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展。
美國從幾十年前就有開(kāi)發(fā)微電網(wǎng)的想法。但大部分的微電網(wǎng)主要分布于大學(xué)校園。2012年的超級風(fēng)暴桑迪使整個(gè)國家了解到大規模供電的電網(wǎng)的脆弱并認識到分布式能源的價(jià)值。如今,大規模的企業(yè),機構和社區開(kāi)始安裝微電網(wǎng)系統。據美國燃料電池和氫能聯(lián)合機構調查發(fā)現,燃料電池跟隨著(zhù)微電網(wǎng)行業(yè)發(fā)展的腳步,迅速的在美國的40多個(gè)州發(fā)展起來(lái)。
Navigant研究預測,未來(lái)數年內燃料電池微電網(wǎng)將會(huì )呈現較為強勁的增長(cháng)。世界范圍未來(lái)九年內燃料電池裝備量將會(huì )從2016年的262MW提升到3000MW,實(shí)現10倍的增長(cháng)。預計到2025年整個(gè)固定式燃料電池發(fā)電行業(yè)將會(huì )達到162億美元的市場(chǎng)規模。同時(shí)該研究機構指出,技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展是成本降低,產(chǎn)品性能提升以及產(chǎn)業(yè)規模發(fā)展的根本推動(dòng)力。
與此同時(shí),微電網(wǎng)產(chǎn)業(yè)規模將會(huì )從2015年的1.4GW增長(cháng)至2024年的7.6GW。屆時(shí)全球的微電網(wǎng)市場(chǎng)收入達到每年200億美元。
固定式燃料電池和微電網(wǎng)技術(shù)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(wǎng)系統進(jìn)行智能的調配控制。這種結合是創(chuàng )造可靠、具有經(jīng)濟性能源非常重要的途徑。與傳統微電網(wǎng)系統的多個(gè)間歇性能源系統組合相比,燃料電池能夠連續提供,24小時(shí)、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(yáng)能、風(fēng)能以及二次電源等組成的微電網(wǎng)系統是無(wú)法實(shí)現的。
因此,燃料電池可以作為微電網(wǎng)系統的主要電力來(lái)源,與社區電網(wǎng)一起提供可靠地電力輸出。通過(guò)調配燃料電池與其他電力供應系統之間的配比關(guān)系,從而控制成本、可靠性以及環(huán)境表現等既定的目標。
燃料電池與微電網(wǎng)系統的結合可以實(shí)現其他微電網(wǎng)系統所無(wú)法實(shí)現的功能:熱電聯(lián)供(CHP,CombinedHeatandPower)。燃料電池在發(fā)電的同時(shí)也會(huì )產(chǎn)生大量熱能,通過(guò)熱能的綜合回收利用,為社區的居民戶(hù)提供生活所需熱水以及供暖服務(wù),實(shí)現熱能與電能的綜合利用。這樣可以實(shí)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(yōu)點(diǎn):
尺寸以及功率大小介意根據用戶(hù)的需求以及安裝空間進(jìn)行調節。同時(shí)也可以根據用戶(hù)數量和用量需求,分為單個(gè)家庭或者社區不同應用規模;
選點(diǎn)方便。燃料電池可以安裝在室內或者室外,占地面積;
環(huán)境友好,運行過(guò)程中不會(huì )產(chǎn)生有害氣體以及固體顆粒物的排放;
燃料效率利用高,發(fā)電效率可以實(shí)現50%以上,熱電聯(lián)供可以實(shí)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(wǎng)的收益群體:
不足為奇的是,燃料電池微網(wǎng)與傳統微電網(wǎng)具有相似的客戶(hù)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(chǎn)廠(chǎng)家,醫藥公司和公共安全部門(mén)。公共事業(yè)部門(mén)采用燃料電池微電網(wǎng)系統作為高成本的傳統電網(wǎng)基礎設施的升級替換目標,進(jìn)行電力供應。
目前雖然燃料電池微電網(wǎng)系統在美國大范圍推廣開(kāi)來(lái),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(fā)電系統,總共超過(guò)210MW的發(fā)電能力。并且加州是最早提倡開(kāi)發(fā)燃料電池微電網(wǎng)系統的地區,在公共事業(yè)部門(mén)、軍事以及商業(yè)方面大量應用。
康涅狄格州:多家燃料電池企業(yè)所在地,其中FuelcellEnergy已經(jīng)在該州已經(jīng)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(kāi)發(fā)當中,屆時(shí)將會(huì )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(lái)將會(huì )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(wàn)美元促進(jìn)燃料電池微電網(wǎng)系統的發(fā)展。