大型固定式燃料電池全球部署情況

2019年5月，歐盟委員會發(fā)布《大型固定式燃料電池全球部署情況》，在此ERR能研微訊研究團隊對報告的主要內(nèi)容進行了翻譯，分享給大家。

主要內(nèi)容

1、全球部署固定式燃料電池—概述

全球已安裝超過800兆瓦的額定功率超過200千瓦的大型固定式燃料電池系統(tǒng)，用于分布式發(fā)電和熱電聯(lián)產(chǎn)應用。這些裝機份額主要分布在美國和韓國。圖1顯示了截至2017年底安裝的不同技術類型大容量燃料電池的相對份額?？梢钥闯?，這主要由三種技術主導，其中熔融碳酸鹽燃料電池（MCFC）占有最大份額，其次是固體氧化物燃料電池（SOFC）和磷酸燃料電池（PAFC）。迄今為止，僅部署了少量基于質子交換膜燃料電池（PEMFC）和堿性燃料電池（AFC）技術的大容量裝置。在過去的5年中，盡管美國已經(jīng)宣布了幾個兆瓦級MCFC安裝的計劃（詳見MCFC部分），但部署趨勢表明PAFC的增長速度最快。大型固定式燃料電池單元由公用事業(yè)公司部署，為分布式發(fā)電和熱電聯(lián)產(chǎn)（CHP）應用提供電力，后者主要在亞洲。雖然大量安裝設備同時產(chǎn)生熱量和電力，但也存在純發(fā)電系統(tǒng)的市場，例如為美國客戶提供備用電源的系統(tǒng)。

圖1 自2007年以來大型固定式燃料電池累計全球部署（部署數(shù)據(jù)從2000年開始考慮），按技術分類

在圖2中，顯示的是相同的數(shù)據(jù)，但按地理區(qū)域的部署情況進行了劃分。可以看出，在大型固定式燃料電池系統(tǒng)裝機方面，兩個國家（美國和韓國）完全占主導地位，其他地區(qū)只有有限的部署。

圖2 自2007年以來大型固定式燃料電池的累計全球部署（部署數(shù)據(jù)從2000年開始考慮），按地區(qū)分類

2、總結

主要地區(qū)采用大型固定式燃料電池的情況可歸納如下：

美國：

為州級公共資金（特別是CA和CT）的項目部署提供大量資金支持

主要驅動因素很大程度是綠色能源發(fā)展目標和電網(wǎng)供應缺乏可靠性

主要應用是電力供應和備用；客戶往往是大型公共服務提供商

所有三種主要技術（MCFC，SOFC，PAFC）均在美國境內(nèi)生產(chǎn)和制造

只有加利福尼亞限定燃料必須來自可再生資源。

韓國：

由于大量溫室氣體排放和空氣質量變差，提出了遠大的可再生能源發(fā)展計劃。

無論燃料來源如何，燃料電池都被指定為“新能源和可再生能源”計劃的一部分，因此有資格獲得政府財政支持。

部署大規(guī)模燃料電池有利于獲得重要的公共資金支持。韓國似乎并不關心技術和知識產(chǎn)權的所有權（主要來自美國）。

許多項目由受政府激勵的大型電力生產(chǎn)商實施。

PAFC和MCFC占主導地位。

日本：

非常少量的大型固定項目。

更多地關注交通運輸和住宅領域的應用。

大型企業(yè)集團投資燃料電池開發(fā)（其他地方，主要是公司致力于燃料電池開發(fā)）。

歐盟：

非常少量的大型固定項目。

中等范圍（5－400 kWe）的產(chǎn)品開發(fā)還不完善。

依賴于大規(guī)模固定應用（尤其是來自美國）的全球專有技術。

至少對某些國家而言，確實存在支持實施的經(jīng)濟案例，比如對點火差價（Spark spread）的計算。

在下面的表2中，總結了上文討論的關鍵地區(qū)采用大型固定燃料電池的主要驅動因素，以及每個地區(qū)的主觀評級，表明了這一驅動因素對技術應用的正面或負面影響。值得注意的是，驅動因素特別針對的是大規(guī)模燃料電池的實施，而不是其他燃料電池的應用（例如，日本的政府激勵措施對大型固定燃料電池的實施支持力度較低，但它大力支持微型燃料電池的推廣應用）。

表2  不同地區(qū)采用大型固定式燃料電池的關鍵驅動因素總結。

最后一欄顯示了迄今為止的實際應用水平

3、結論

固定燃料電池開發(fā)和部署已經(jīng)很久，在過去十年中增長強勁，但這是否會導致完全商業(yè)化以及哪些技術會得到大力發(fā)展，尚不確定。

目前，大規(guī)模燃料電池的全球部署主要由美國和韓國市場主導，這些市場約占裝機容量的95％。在美國，在州一級采取的方法也存在重大差異，大部分容量僅在兩個州安裝。事實上，加利福尼亞州、康涅狄格州和韓國的總和，占據(jù)了全球70％以上的固定式燃料電池容量。

在全球范圍內(nèi)，三種技術占主導地位：MCFC，SOFC和PAFC。啟動的AFC和PEMFC項目非常有限。此外，一家專業(yè)公司主導一種FC類型的生產(chǎn)：FuelCell Energy（MCFC），Bloom Energy（SOFC）和斗山燃料電池（PAFC）。

燃料電池制造商仍主要依賴公共資金，以支持大型固定式燃料電池的部署活動，無論是通過技術推動還是市場拉動措施。這一階段的主要障礙是燃料電池的可靠性（可用性和壽命）和成本。對電化學過程缺乏基本了解被認為是燃料電池行業(yè)遭受許多挫折的原因之一。有趣的是，美國和韓國提供的國家財政支持類型似乎并沒有有意選擇特定的燃料電池技術路線，而是幫助多種技術共同發(fā)展。由于對于每一種燃料電池技術只有一家制造商，因此必須采取某種形式的競爭來降低產(chǎn)品成本和供應鏈成本。目前，此競爭必須來自替代燃料電池技術。

顯然，如果要在歐洲實現(xiàn)美國和韓國的實施水平，就需要大量的財政激勵措施。歐盟在大型固定燃料電池領域擁有專有技術，但通常燃料電池公司都專注于中小規(guī)模應用。這些專業(yè)公司，特別是SOFC和PEMFC公司，可以進一步擴大產(chǎn)品的規(guī)模等級。但是，如果歐洲尋求部署大型固定式燃料電池，那么可能需要為以下方面提供激勵措施：

重點鼓勵歐盟本土現(xiàn)有技術的規(guī)模擴大，并在歐盟內(nèi)部用于特定領域。

不依賴歐盟內(nèi)部開發(fā)的技術大規(guī)模部署項目（這類似于韓國采取的方法）。

使用歐盟以外（主要是美國）技術的項目可能比使用歐洲本土技術的項目更難實施，但通過歐洲供應鏈或制造基地的長期發(fā)展可以看到效益前景。

另一方面，歐洲存在與韓國或美國部分地區(qū)不同的驅動因素。尤其是，歐洲受益于穩(wěn)定的電網(wǎng)。投資技術開發(fā)以實現(xiàn)規(guī)劃的目標，將有助于克服一些現(xiàn)存障礙，尤其是降低成本，提高可靠性和耐久性。歐洲對用于居民的固定式燃料電池擁有強大的生產(chǎn)制造基礎，通過采取正確的激勵措施，可以進一步擴大其規(guī)模。點火差價分析表明，某些歐洲國家可能存在商業(yè)模式。