燃料電池微電網(wǎng)的環(huán)境優(yōu)勢
美國阿貢國家實驗室發(fā)布的研究報告指出燃料電池微電網(wǎng)在運行過程中所釋放的溫室氣體量遠遠低于美國國家電網(wǎng)。如果固體氧化物或者熔融碳酸鹽燃料電池等高效率的燃料電池被應(yīng)用到微電網(wǎng)中，那么其溫室氣體排放量與現(xiàn)在43%非化石可再生能源發(fā)電的加州所產(chǎn)生的碳排放量相當。
目前由加州河濱市運營的廢水處理廠是研究燃料電池環(huán)境表現(xiàn)的良好范例。在這個燃料電池發(fā)電項目中，通過對廢水處理產(chǎn)生可再生的生物氣，這些生物氣作為燃料電池的燃料，產(chǎn)生碳中性的電力供給周邊電力用戶。相較于其他的燃料電池對燃料成分以及純度的嚴苛要求，該項目中的燃料電池可以直接采用生物氣作為燃料，大大提升了效率。
河濱市位于南海岸空氣質(zhì)量管理區(qū)，這里擁有美國最嚴苛的空氣質(zhì)量排放標準。由于燃料電池并不像傳統(tǒng)內(nèi)燃機那樣通過燃燒來轉(zhuǎn)換能量，這種通過電化學反應(yīng)的過程顯著地提升了能量轉(zhuǎn)換效率，排放量也是比內(nèi)燃機低數(shù)個數(shù)量級。河濱市的1.4MW燃料電池系統(tǒng)的排放即使是在空氣質(zhì)量排放控制最為嚴格的地區(qū)也是符合要求的。值得一提的是，加州的Self Generation Incentive 項目的排放標準是360 kg/MW，河濱市的燃料電池微電網(wǎng)完全滿足這一要求。
燃料電池一般包括熔融碳酸鹽燃料電池、固體氧化物燃料電池、質(zhì)子交換膜燃料電池和磷酸燃料電池。大部分的燃料電池以氫氣為燃料，但是像生物氣這類可再生的燃料也可以被利用，同時像是丙烷這類傳統(tǒng)燃料也是可以作為燃料電池的燃料。
同樣的燃料進入內(nèi)燃機會產(chǎn)生侏儒一氧化碳、氮氧化合物、二氧化硫以及固體顆粒物等有害污染物排放，但是如果進入燃料電池通過電化學反應(yīng)產(chǎn)生電能完全可以杜絕這些污染物的排放。雖然有些燃料電池可以產(chǎn)生二氧化碳，但是可以減少50%的排放量，同時燃料電池不會排放出有害氣體。
一般來說，固體氧化物燃料電池和熔融碳酸鹽燃料電池的效率均在60%以上，質(zhì)子交換膜燃料電池效率也在50%以上，可以有效減少溫室氣體的排放。即使是相對于加州和美國東北地區(qū)最先進的發(fā)電技術(shù)（傳統(tǒng)能源），其溫室氣體排放也是大幅削減。同時效率越高，燃料的需求也就越低。
目前美國已經(jīng)有9個州將固定式燃料電池列為I級可再生能源發(fā)電方式。
燃料電池微電網(wǎng)提升電力系統(tǒng)的可靠性
目前，我們生活的數(shù)字世界不僅使我們更多依靠電力，也增加了我們由電力電氣服務(wù)中斷導(dǎo)致的脆弱性。網(wǎng)絡(luò)安全威脅加劇了這些擔憂極端天氣，最臭名昭著的是2012年的超級颶風Sandy，導(dǎo)致美國17個州的810萬居民用電中斷。
2016年加利福尼亞州的Aliso峽谷甲烷泄漏直接影響到南加州地區(qū)10GW的發(fā)電廠燃料供應(yīng)問題，引起了居民的巨大擔憂。
2014年氣候中心的一份研究報告指出由于天氣原因引起的電力中斷事件，在過去的十年中實現(xiàn)翻倍增長。同時，2013年美國白宮報告指出2003-2012年間，由于天氣原因引起的電力中斷，造成的經(jīng)濟損失在180-330億美元之間。
2014年康涅狄格州的一份報告指出，該州的公共事業(yè)管理機構(gòu)發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)安全對該州的公共事業(yè)具有較嚴重的破壞威脅。
為了應(yīng)對以上這些問題，一些微電網(wǎng)項目在整個國家范圍內(nèi)被實施。例如，康涅狄格州的聯(lián)合照明，德克薩斯州的Oncor，紐約州的Central Hudson Gas & Electric，密歇根州的DTE Energy；San Diego Gas & Electric以及南加州的Edison都在進行微電網(wǎng)的建設(shè)。
作為區(qū)域性的，自己自足的電網(wǎng)系統(tǒng)，燃料電池微電網(wǎng)從傳統(tǒng)電網(wǎng)中脫離出來，實現(xiàn)自主運行，這意味著燃料電池微電網(wǎng)能夠加強電網(wǎng)運行的可靠性，緩解電網(wǎng)的波動性。即使獨立運行，燃料電池也能夠提供更好的可靠性，直接為電路或者用電其設(shè)備供電。燃料電池微電網(wǎng)的應(yīng)用對于提升風能太陽能等間歇性可再生能源的可靠性方面具有促進作用。
同樣對于燃料電池微電網(wǎng)而言，其基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)周期遠遠低于傳統(tǒng)電網(wǎng)，而且復(fù)雜性遠遠降低。選址范圍寬泛，可以在室內(nèi)或者室外，占地面積小，易于操控。這意味著燃料電池微電網(wǎng)系統(tǒng)更容易被居民、社區(qū)所接受，特別是人口稠密社區(qū)。
康涅狄格州的燃料電池微電網(wǎng)
Amity Regional的高中新建設(shè)2.2MW燃料電池微電網(wǎng)項目。在為整個學校提供用電服務(wù)的同時，整個燃料電池作為學生門的大型科學實驗室，向?qū)W生們展示燃料電池。同時使整個學校的電力供應(yīng)系統(tǒng)免于自然災(zāi)害的影響。
這不僅為當?shù)氐膶W生提供學習教育的材料，同時也向當?shù)氐木用裉峁┒嘀馗＠??！拔覀冋J為這個項目實現(xiàn)包括：為社區(qū)提供清潔電能、削減地區(qū)的財政支出和為當?shù)氐膶W生提供學習燃料電池相關(guān)的知識在內(nèi)的三重優(yōu)勢”，Amity Regional School的校長說。
這個高檔的森林社區(qū)有超過9000多位居民，但是經(jīng)常會受到臨近海洋的颶風以及冰凍等自然災(zāi)害的影響而影響當?shù)氐碾娏Φ然A(chǔ)設(shè)施的供應(yīng)。熱帶風暴Irene和颶風Sandy帶來的洪水、水污染等就曾經(jīng)影響數(shù)百萬居民的生活、電力供應(yīng)。
當電力中斷時，燃料電池微電網(wǎng)就會為對當?shù)氐慕ㄖ锖蜕鐓^(qū)提供電力供應(yīng)。
燃料電池微電網(wǎng)的燃料電池部分是由該州的燃料電池制造商FuelCellEnergy提供。同時該公司還未微電網(wǎng)提供控制部件。
FuelcellEnergy將會跟當?shù)氐碾娏?yīng)商聯(lián)合照明簽訂合約，負責燃料電池模塊的運行。采用天然氣做為燃料產(chǎn)生電力。作為該州10MW可再生能源發(fā)電項目的一部分，該燃料電池微電網(wǎng)已經(jīng)受到來自政府的300萬美元的財政撥款。另外一項2.8MW的燃料電池微電網(wǎng)項目正在建設(shè)當中。
位于長島海峽的Bridgeport大學（UB），擁有在校生超過5500人。其網(wǎng)上教學實力位于全美前15名。目前該私立學校在微電網(wǎng)項目方面表現(xiàn)十分活躍，具有十分高的創(chuàng)造性。
康涅狄格州的FuelCellEnergy公司為該學校建設(shè)了一個1.4MW的燃料電池微電網(wǎng)項目。然后將其打包買個了發(fā)電巨頭NRG Energy.這份交易伴隨著一份電力采購協(xié)議。UB與之簽訂了一份長達12年的電力和熱力采購協(xié)議，很有可能合同將會再延長7年。電力采購協(xié)議的稅收豁免權(quán)將會吸引投資者進入。免稅大學不能再獲得燃料電池的免稅資格，但是私人投資者是可以的，即這里的NRG Energy。所以項目參與各方都能夠從項目中獲得既定的利益。
學校通過議定的價格獲得清潔、可靠的電力，同時其扮演良好信譽的購買商。而項目投資者NRG Energy可以獲得持續(xù)的資金回收而不會受到天氣以及時間的限制。同時，F(xiàn)uelCellEnergy也能夠出售設(shè)備以及后期運營服務(wù)獲得收益。
目前UB的電力80%來源于燃料電池微電網(wǎng)，來支持學校內(nèi)部的設(shè)施運行，如住宿區(qū)，校園安全、餐廳以及學生活動中心的用電需求。減少了7000噸二氧化碳、64噸二氧化硫、28噸氮氧化合物以及成本減少-大約節(jié)約20%的費用。
由于燃料電池采用熱電聯(lián)供模式，廢熱被回收利用在校園的三個不同地點：游泳池、學生公寓提供熱水以及供暖。Bridgeport項目收到了220萬美元的州政府財政支持。
