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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(qū)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(jié)合，促進(jìn)了整個(gè)產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展。
美國(guó)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(jí)風(fēng)暴桑迪使整個(gè)國(guó)家了解到大規(guī)模供電的電網(wǎng)的脆弱并認(rèn)識(shí)到分布式能源的價(jià)值。如今，大規(guī)模的企業(yè)，機(jī)構(gòu)和社區(qū)開(kāi)始安裝微電網(wǎng)系統(tǒng)。據(jù)美國(guó)燃料電池和氫能聯(lián)合機(jī)構(gòu)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，燃料電池跟隨著微電網(wǎng)行業(yè)發(fā)展的腳步，迅速的在美國(guó)的40多個(gè)州發(fā)展起來(lái)。
Navigant研究預(yù)測(cè)，未來(lái)數(shù)年內(nèi)燃料電池微電網(wǎng)將會(huì)呈現(xiàn)較為強(qiáng)勁的增長(zhǎng)。世界范圍未來(lái)九年內(nèi)燃料電池裝備量將會(huì)從2016年的262MW提升到3000MW，實(shí)現(xiàn)10倍的增長(zhǎng)。預(yù)計(jì)到2025年整個(gè)固定式燃料電池發(fā)電行業(yè)將會(huì)達(dá)到162億美元的市場(chǎng)規(guī)模。同時(shí)該研究機(jī)構(gòu)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(guī)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(guī)模將會(huì)從2015年的1.4GW增長(zhǎng)至2024年的7.6GW。屆時(shí)全球的微電網(wǎng)市場(chǎng)收入達(dá)到每年200億美元。
固定式燃料電池和微電網(wǎng)技術(shù)的結(jié)合相當(dāng)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(tǒng)進(jìn)行智能的調(diào)配控制。這種結(jié)合是創(chuàng)造可靠、具有經(jīng)濟(jì)性能源非常重要的途徑。與傳統(tǒng)微電網(wǎng)系統(tǒng)的多個(gè)間歇性能源系統(tǒng)組合相比，燃料電池能夠連續(xù)提供，24小時(shí)、數(shù)周甚至是每年365天的穩(wěn)定的電力輸出（只要由足夠的燃料供給）。然而對(duì)于太陽(yáng)能、風(fēng)能以及二次電源等組成的微電網(wǎng)系統(tǒng)是無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。
因此，燃料電池可以作為微電網(wǎng)系統(tǒng)的主要電力來(lái)源，與社區(qū)電網(wǎng)一起提供可靠地電力輸出。通過(guò)調(diào)配燃料電池與其他電力供應(yīng)系統(tǒng)之間的配比關(guān)系，從而控制成本、可靠性以及環(huán)境表現(xiàn)等既定的目標(biāo)。
燃料電池與微電網(wǎng)系統(tǒng)的結(jié)合可以實(shí)現(xiàn)其他微電網(wǎng)系統(tǒng)所無(wú)法實(shí)現(xiàn)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(qū)的居民戶提供生活所需熱水以及供暖服務(wù)，實(shí)現(xiàn)熱能與電能的綜合利用。這樣可以實(shí)現(xiàn)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(jù)用戶的需求以及安裝空間進(jìn)行調(diào)節(jié)。同時(shí)也可以根據(jù)用戶數(shù)量和用量需求，分為單個(gè)家庭或者社區(qū)不同應(yīng)用規(guī)模；
選點(diǎn)方便。燃料電池可以安裝在室內(nèi)或者室外，占地面積小；
環(huán)境友好，運(yùn)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(xiàn)50%以上，熱電聯(lián)供可以實(shí)現(xiàn)95%以上的能量利用率；
運(yùn)行安靜平穩(wěn)，輸出穩(wěn)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(tǒng)微電網(wǎng)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(yīng)單位，如數(shù)據(jù)中心，科研機(jī)構(gòu)，醫(yī)院，生產(chǎn)廠家，醫(yī)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(tǒng)作為高成本的傳統(tǒng)電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施的升級(jí)替換目標(biāo)，進(jìn)行電力供應(yīng)。
目前雖然燃料電池微電網(wǎng)系統(tǒng)在美國(guó)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(jù)FCHEA報(bào)道:目前，加州擁有480套燃料電池發(fā)電系統(tǒng)，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(tǒng)的地區(qū)，在公共事業(yè)部門(mén)、軍事以及商業(yè)方面大量應(yīng)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(tǒng)，并且目前還有20MW正在規(guī)劃當(dāng)中。目前一項(xiàng)63.3MW的燃料電池系統(tǒng)正在開(kāi)發(fā)當(dāng)中，屆時(shí)將會(huì)成為世界上最大的燃料電池系統(tǒng)。
紐約州：紐約州擁有14MW的燃料電池系統(tǒng)，預(yù)計(jì)未來(lái)將會(huì)有更多的燃料電池系統(tǒng)投入運(yùn)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(tǒng)的發(fā)展。