中國儲能網(wǎng)訊：1 燃料電池微電網(wǎng)
目前，燃料電池微電網(wǎng)正在北美地區(qū)盛行開來，燃料電池和微電網(wǎng)技術(shù)兩者在正確的時間地點結(jié)合，促進了整個產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展。
美國從幾十年前就有開發(fā)微電網(wǎng)的想法。但大部分的微電網(wǎng)主要分布于大學校園。2012年的超級風暴桑迪使整個國家了解到大規(guī)模供電的電網(wǎng)的脆弱并認識到分布式能源的價值。如今，大規(guī)模的企業(yè)，機構(gòu)和社區(qū)開始安裝微電網(wǎng)系統(tǒng)。據(jù)美國燃料電池和氫能聯(lián)合機構(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，迅速的在美國的40多個州發(fā)展起來。
Navigant研究預測，未來數(shù)年內(nèi)燃料電池微電網(wǎng)將會呈現(xiàn)較為強勁的增長。世界范圍未來九年內(nèi)燃料電池裝備量將會從2016年的262MW提升到3000MW，實現(xiàn)10倍的增長。預計到2025年整個固定式燃料電池發(fā)電行業(yè)將會達到162億美元的市場規(guī)模。同時該研究機構(gòu)指出，技術(shù)的進一步發(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)展的根本推動力。
與此同時，微電網(wǎng)產(chǎn)業(yè)規(guī)模將會從2015年的1.4GW增長至2024年的7.6GW。屆時全球的微電網(wǎng)市場收入達到每年200億美元。
固定式燃料電池和微電網(wǎng)技術(shù)的結(jié)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(tǒng)進行智能的調(diào)配控制。這種結(jié)合是創(chuàng)造可靠、具有經(jīng)濟性能源非常重要的途徑。與傳統(tǒng)微電網(wǎng)系統(tǒng)的多個間歇性能源系統(tǒng)組合相比，燃料電池能夠連續(xù)提供，24小時、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）。然而對于太陽能、風能以及二次電源等組成的微電網(wǎng)系統(tǒng)是無法實現(xiàn)的。
因此，燃料電池可以作為微電網(wǎng)系統(tǒng)的主要電力來源，與社區(qū)電網(wǎng)一起提供可靠地電力輸出。通過調(diào)配燃料電池與其他電力供應系統(tǒng)之間的配比關系，從而控制成本、可靠性以及環(huán)境表現(xiàn)等既定的目標。
燃料電池與微電網(wǎng)系統(tǒng)的結(jié)合可以實現(xiàn)其他微電網(wǎng)系統(tǒng)所無法實現(xiàn)的功能：熱電聯(lián)供（CHP，Combined Heat and Power）。燃料電池在發(fā)電的同時也會產(chǎn)生大量熱能，通過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，實現(xiàn)熱能與電能的綜合利用。這樣可以實現(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：
-
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行調(diào)節(jié)。同時也可以根據(jù)用戶數(shù)量和用量需求，分為單個家庭或者社區(qū)不同應用規(guī)模；
-
選點方便。燃料電池可以安裝在室內(nèi)或者室外，占地面積?。?
-
環(huán)境友好，運行過程中不會產(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)電效率可以實現(xiàn)50%以上，熱電聯(lián)供可以實現(xiàn)95%以上的能量利用率；
-
運行安靜平穩(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單位，如數(shù)據(jù)中心，科研機構(gòu)，醫(yī)院，生產(chǎn)廠家，醫(yī)藥公司和公共安全部門。公共事業(yè)部門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)基礎設施的升級替換目標，進行電力供應。
目前雖然燃料電池微電網(wǎng)系統(tǒng)在美國大范圍推廣開來，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報道: 目前，加州擁有480套燃料電池發(fā)電系統(tǒng)，總共超過210MW的發(fā)電能力。并且加州是最早提倡開發(fā)燃料電池微電網(wǎng)系統(tǒng)的地區(qū)，在公共事業(yè)部門、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Fuelcell Energy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)劃當中。目前一項63.3MW的燃料電池系統(tǒng)正在開發(fā)當中，屆時將會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)，預計未來將會有更多的燃料電池系統(tǒng)投入運行。目前，紐約州打算總共投入4000萬美元促進燃料電池微電網(wǎng)系統(tǒng)的發(fā)展。
2 燃料電池微電網(wǎng)降低能源消耗的三種途徑
商業(yè)單位以及機構(gòu)單位安裝燃料電池微電網(wǎng)系統(tǒng)都會出于各種各樣的原因。但是其中追求低能源消耗是其中最主要的一個。
下面我們就來分析一下燃料電池微電網(wǎng)技術(shù)的財政優(yōu)勢：
根據(jù)Navigant 研究，隨著產(chǎn)量的提升以及經(jīng)濟規(guī)模的壯大，燃料電池成本呈現(xiàn)逐步下降趨勢。Navigant研究發(fā)現(xiàn)固定式燃料電池的成本下降速度明顯快于風能并且與太陽能成本下降速度保持在同一水平。燃料電池微電網(wǎng)的低成本投入將會獲得更快的成本回收周期。
較大的宏觀經(jīng)濟走勢使燃料電池產(chǎn)業(yè)處于更加有利的位置，尤其是處在天然氣價格較低的時期。
不足為奇的是，燃料電池相對于公共電力價格具有最大成本優(yōu)勢的地區(qū)發(fā)揮主要作用。因此，燃料電池裝主要應用于美國東北部，加利福尼亞州和夏威夷，這些地區(qū)商業(yè)電價為10-20美分/kWh，電力價格成本較低地區(qū)的2-3倍。然而，燃料電池微電網(wǎng)可為客戶提供8-14美分/kWh的電力價格，信息來自于FuelCell Energy。
據(jù)FuelCell Energy稱在這些地區(qū)燃料電池微電網(wǎng)系統(tǒng)可以節(jié)省20%的電力成本。例如，安裝1.4MW的燃料電池相對與，客戶可以節(jié)省100,000美元。
降低風險
企業(yè)和機構(gòu)在考慮進行大型能源設備投資時最關注的是投資的風險問題。對能源基礎設施的投資意味著這部分錢是不能花在運營核心以及市場擴張的。
隨著購電協(xié)議（PPA）這種措施的普及，將會有助于避免這種風險。這些無需支付定金的方式客戶每月需要支付的電價與支付電網(wǎng)電費的價格相當或者更低。與此同時客戶獲得更加可靠、穩(wěn)定、清潔的電力。在PPA購電模式下，燃料電池公司對電池進行維護，保證電池的正常運行。這樣客戶可以同時避免金錢與運營風險。
價格制定
一般情況下。盡管燃料的價格會在整個合同周期（一般20年）范圍內(nèi)上下波動，PPA電價是基本固定的?？蛻粜枰紤]到長期價格波動，需要將系統(tǒng)消耗燃料的量考慮在內(nèi)，一般來說長期的價格協(xié)定對于天然氣這種燃料是有利的。美國能源信息預測未來到2040年，天然氣的價格將會處在相對較低的狀態(tài)。
公司在考慮購電協(xié)議價格時需要將未來電網(wǎng)電力價格波動情況考慮進去。在美國電網(wǎng)電力的價格是呈上升趨勢的。受到地方機構(gòu)以及法規(guī)的保護，公共電力價格并不能直接反應燃料的價格。此外，公共電力的價格還會受到未來公共基礎設施的建設以及電力需求量等等其他因素的限制。
此外，燃料的成本大約只占到燃料電池發(fā)電成本的1/3。其他的2/3主要包括運營以及維護成本、建廠成本，這些部分對于協(xié)議電價而言都是固定不變的。這也是為什么燃料電池微電網(wǎng)的協(xié)議電價成本比從電網(wǎng)中購買電力要便宜。
EIA預測未來到2040年，電網(wǎng)電力價格將會逐漸上調(diào)。對于燃料電池微電網(wǎng)電價制定而言，需要將燃料電池對熱能的利用也考慮進來。利用這部分能量，可以為客戶供暖或者制冷。因此燃料電池系統(tǒng)提供了兩種功能：電力和熱能，進而實現(xiàn)為客戶節(jié)省開支的目的。
刺激政策抵消成本
目前各個州政府以及聯(lián)邦政府對燃料電池的使用提供不同的鼓勵政策。一般政府會通過不同的形式進行資助：撥款、貸款、采購等等一系列的刺激政策。目前總共有30個州將燃料電池和氫能列為其清潔能源；25個州通過設立基金、貸款等其它形式；還有16個州通過減免稅收的政策來扶持燃料電池和氫能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
康涅狄格州
康涅狄格州向燃料電池微電網(wǎng)項目提供資金支持，同是通過低排放可再生能源項目對其進行資助。燃料電池可獲得I級可再生能源執(zhí)照，電力可以通過長期的協(xié)議面向公共用電以及用電單位進行銷售。
加利福尼亞州
從2001年開始，有超過400套燃料電池系統(tǒng)通過加利福尼亞州的SGIP項目被安裝并應用。整個SGIP項目裝機容量已經(jīng)達到175MW。
紐約州
紐約州的能源研究與發(fā)展部門設立150,000,000美元來資助可再生能源項目，以期到2030實現(xiàn)可再生能源電力占整個電力系統(tǒng)的50%的目標。
新澤西州
新澤西州的清潔能源部門為裝機量在3MW以上的燃料電池熱電聯(lián)供系統(tǒng)提供支持。
