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大型固定燃料电池的全球部署

发布时间:  来源:河洛网

2019年5月,欧盟委员会发布了《大型固定燃料电池的全球部署》,ERR研究小组翻译了报告的主要内容,并与大家分享。

大型固定燃料电池的全球部署

主要内容

1.固定燃料电池的全球部署-概述

额定功率超过800兆瓦和超过200兆瓦的大型固定燃料电池系统已经在全世界安装,用于分布式发电和热电联产应用。这些已安装的股票主要分布在美国和韩国。图1显示了截至2017年底安装的不同技术类型的大容量燃料电池的相对份额。可以看出,这主要由三种技术主导,其中熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)占据最大份额,其次是固体氧化物燃料电池(SOFC)和磷酸燃料电池(PAFC)。迄今为止,仅部署了少量基于质子交换膜燃料电池(PEMFC)和碱性燃料电池技术的大容量装置。在过去的五年里,尽管美国已经宣布了几兆瓦的MCFC安装计划(详见MCFC部分),但部署趋势表明PAFC正以最快的速度增长。公用事业公司部署大型固定燃料电池单元,为分布式发电和热电联产应用提供电力,后者主要在亚洲。虽然大量的装置产生热和电,但纯发电系统也有市场,例如为美国客户提供备用电源的系统。

图1按技术分列的自2007年以来大型固定燃料电池的全球累积部署情况(从2000年开始考虑部署数据)

在图2中,示出了相同的数据,但是根据地理区域的部署进行划分。可以看出,在安装大型固定燃料电池系统时,两个国家(美国和韩国)完全占据主导地位,而其他地区的部署有限。

图2按区域分列的自2007年以来大型固定燃料电池的全球累积部署情况(从2000年开始考虑部署数据)

2.摘要

大型固定燃料电池在主要地区的使用可总结如下:

美国:

为国家级公共资金(特别是中央银行和中央银行)的项目部署提供大量财政支持

主要驱动因素在很大程度上是绿色能源的发展目标和电网供电缺乏可靠性。

主要应用是电源和备份。客户通常是大型公共服务提供商。

所有三种主要技术(MCFC、SOFC、PAFC)都是在美国生产和制造的

只有加州限制燃料使用可再生资源。

韩国:

由于温室气体排放量大和空气体质量的差异,提出了一项长期可再生能源发展计划。

无论燃料来源如何,燃料电池都被指定为“新能源和可再生能源”计划的一部分,因此有资格获得政府财政支持。

大规模燃料电池的部署有利于获得重要的公共资金支持。韩国似乎不关心技术和知识产权的所有权(主要来自美国)。

许多项目是由政府鼓励的大型电力生产商实施的。

PAFC和MCFC占据主导地位。

日本:

很少有大型固定项目。

更加注重交通和住房的应用。

大型企业集团投资燃料电池开发(在其他地方,公司主要致力于燃料电池开发)。

欧盟:

很少有大型固定项目。

中等范围(5-400千瓦)的产品开发并不完美。

大规模固定应用依赖全球专有技术(尤其是来自美国的)。

至少对一些国家来说,有支持实施的经济案例,例如火花扩散的计算。

在下面的表2中,总结了在上述关键领域采用大型固定燃料电池的主要驱动因素以及每个领域的主观评级,表明了该驱动因素对技术应用的积极或消极影响。值得注意的是,驱动因素专门针对大型燃料电池的实施,而不是其他燃料电池应用(例如,日本政府的激励措施对大型固定燃料电池的实施支持度较低,但它大力支持微型燃料电池的推广和应用)。

表2不同地区大型固定燃料电池关键驱动因素汇总。

最后一列显示了迄今为止的实际应用程序级别。

3.结论

固定燃料电池已经开发和部署了很长一段时间,在过去十年中有了强劲的增长。然而,尚不确定这是否会导致完全商业化,以及哪些技术将得到大力发展。

目前,大型燃料电池的全球部署主要由美国和韩国市场主导,这两个市场约占装机容量的95%。在美国,各州采用的方法也有很大差异,大部分容量仅安装在两个州。事实上,加州、康涅狄格和韩国合计占世界固定燃料电池容量的70%以上。

在全球范围内,三项技术占据主导地位:MCFC、SOFC和PAFC。澳大利亚联邦航空公司和PEMFC开始的项目非常有限。此外,一家专业公司领导燃料电池类型的生产:燃料电池能源(MCFC)、布鲁姆能源(SOFC)和斗山燃料电池(PAFC)。

燃料电池制造商仍然主要依靠公共资金来支持大型固定燃料电池的部署,无论是通过技术驱动还是市场驱动的措施。这一阶段的主要障碍是燃料电池的可靠性(可用性和寿命)和成本。缺乏对电化学过程的基本了解被认为是燃料电池工业遭受许多挫折的原因之一。有趣的是,美国和韩国提供的国家财政支持似乎并没有刻意选择特定的燃料电池技术路线,而是帮助各种技术共同发展。由于每种燃料电池技术只有一个制造商,因此必须采用某种形式的竞争来降低产品成本和供应链成本。目前,这场竞争必须来自替代燃料电池技术。

显然,如果我们想达到美国和韩国在欧洲的实施水平,我们需要很多财政激励措施。欧盟在大型固定燃料电池领域拥有专有技术,但燃料电池公司通常专注于中小型应用。这些专业公司,尤其是SOFC和PEMFC公司,可以进一步扩大其产品规模。然而,如果欧洲试图部署大型固定燃料电池,它可能需要提供激励措施:

重点是鼓励扩大欧盟现有技术及其在欧盟特定领域的使用。

不依赖欧盟内部开发的技术的大规模部署项目(这类似于韩国的方法)。

使用欧盟以外(主要是美国)技术的项目可能比使用欧洲本土技术的项目更难实施,但欧洲供应链或制造基地的长期发展可以从中受益。

另一方面,欧洲有不同于韩国或美国部分地区的驱动因素。特别是,欧洲受益于稳定的电网。投资于技术开发以实现规划目标将有助于克服一些现有障碍,特别是降低成本、提高可靠性和耐用性。欧洲拥有强大的居民固定燃料电池制造基地,通过采取正确的激励措施,其规模可以进一步扩大。点火价格差异分析表明,一些欧洲国家可能有商业模式。

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