在“雙碳”背景下,國內燃料電池熱電聯供市場持續發展。燃料電池熱電聯供是一種高效的能源利用方式,同時為用戶供給熱能和電能。
燃料電池系統在發電過程中,轉化效率往往只有40%~50%,另一部分能量會轉化成熱能,在發電過程中損失掉。熱電聯供將損失的熱量收集起來,提高氫燃料電池的綜合利用率,氫氣的整體使用效率可達到80%以上。可見,燃料電池熱電聯供具有高效率、低排放的優點。
熱電聯供系統構成總體分為四個部分:氫源發生器、發電裝置、電力電子、余熱儲存系統。燃料電池有多種技術路線,但在熱電聯供領域應用較多的燃料電池為質子交換膜燃料電池(PEMFC)和固體氧化物燃料電池(SOFC)。

分布式燃料電池系統
國外熱電聯供發展
目前歐美日韓的燃料電池熱電聯供技術發展較為領先,其中又以日本為最。日本的家用燃料電池可追溯到1999年。到2005年,日本開始了大型家用燃料電池示范項目---ENE-FARM計劃,2019年,日本熱電聯供已完全實現平價銷售,并出口歐洲市場。截至目前,日本ENE-FARM系列已累計銷售超過40萬套。
韓國在2012年將熱電聯產納入RPS方案。韓國斗山集團投資建設了大山燃料電池發電廠,該發電廠發電量約可為附近16萬戶家庭提供24小時不間斷電力使用。
歐洲于2012年開展了Ene-field與PACE計劃,根據歐盟《氫能路線圖》,預計到2040年歐盟將部署超過250萬套燃料電池熱電聯供裝置,可節省電網電量15太瓦時,除供電外氫能能滿足所有商用建筑以及1100萬戶家庭的供暖需求。
美國2021年啟動了SGIP計劃,是美國歷時最長且最成功的分布式發電激勵政策之一。在美國的加利福尼亞州,安大略省醫院通過使用氫燃料燃料電池系統,成為了世界上第一座孤島醫院。
國內熱電聯供發展
國內燃料電池熱電聯供系統仍處于起步階段,但隨著各地相關政策的出臺落地,燃料電池熱電聯供市場正逐漸鋪開。
政策方面,《氫能產業發展中長期規劃(2021-2035年)》中提出,要因地制宜布局氫燃料電池分布式熱電聯供設施。
2022年,我國多省市明確了熱電聯供發展的目標,具體目標如下:
隨著頂層規劃的提出,各地開始推出落實相關政策。
嘉興、成都、攀枝花、濰坊專門出臺財政政策支持熱電聯供發展。
嘉興推出,《關于加快推動氫能產業發展的實施意見》,最高不超過300萬元;從項目建成并投入運行開始,連續3年按發電量給予0.1元/千瓦時的財政補貼,單個項目年最高補貼額不超過50萬元。
成都《關于促進氫能產業高質量發展的若干意見》,對開展的分布式能源、熱電聯供等示范項目,按實際投資10%給予最高500萬元的一次性補貼。
攀枝花《關于支持氫能產業高質量發展的若干政策措施》,分布式能源、熱電聯供等示范項目,按實際投資3%或銷售收入5%給予最高1000萬元-次性補貼。
濰坊《濰坊市氫能產業中長期發展規劃(2020-2030年) 》,對參與在廠區、數據中心、機關、學校、醫院及居民小區等場景。安裝氫燃料電池熱電聯供設施建設的企業、居民社區,每個項目根據熱電聯供設備裝機量,按500元/千瓦的標準給予一次性獎勵補貼,最高不超過200萬元。
今年,國內燃料電池熱電聯供市場進一步開發,各企業持續推進項目落地和產品研發。
今年1月,眾宇動力首套熱電聯產系統交付運營,助力國家電網寧波慈溪氫電耦合直流微網工程項目,該系統設計壽命6-8萬小時,可并聯擴展至2.5MW級,電效率可達50%以上、熱電聯供效率可達95%以上。
2月,濰柴發布全球首款大功率金屬支撐固體氧化物燃料電池SOFC商業化產品。同月,松下集團冷熱電三聯供氫能示范項目啟用儀式在江蘇無錫市舉行。
5月22日,潤谷斗山燃料電池(佛山)有限公司成立暨斗山 M400 燃料電池 105 兆瓦項目啟動儀式在丹灶鎮舉行。該項目將建設首期 105 兆瓦燃料電池熱電聯供裝備生產線,意味著清潔能源裝備制造向國產化、產業化邁出新的一步。
6月,焦煤集團氫燃料電池熱電聯供示范項目開工儀式在開元化工舉行。
7月,氫動力科技發測試中心聯合山東氫動力成功簽約西北某集裝箱式光伏PEM制氫-儲氫-氫燃料電池熱電聯供一體化氫能綜合利用實驗項目,承擔該項目的工程設計支持和調試任務。
目前燃料電池熱電聯供項目主要集中在工業園區,想要大規模應用還需時間。
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