燃料電池分布式系統(tǒng)發(fā)展展望

根據(jù)國際能源署統(tǒng)計(jì)，加熱需求約占全球能源相關(guān)二氧化碳排放量的30%，并且其中一半需求用于建筑物。燃料電池分布式系統(tǒng)利用氫燃料電池技術(shù)產(chǎn)生放電反應(yīng)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)反應(yīng)余熱的梯級(jí)利用，為工業(yè)園區(qū)，商業(yè)中心，數(shù)據(jù)中心，辦公樓，社區(qū)設(shè)施，住宅等提供熱力和電力的聯(lián)合供應(yīng)服務(wù)。

燃料電池分布式系統(tǒng)的優(yōu)勢：

1. 供能效率高：相比于天然氣、風(fēng)能、太陽能，燃料電池系統(tǒng)通過電化學(xué)反應(yīng)實(shí)現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)換，發(fā)電效率最高;同時(shí)余熱品味高，熱能利用難度小，整體效率可到95%。尤其是在微型CHP(<5kW，住宅、社區(qū)公共設(shè)施、商鋪等)應(yīng)用領(lǐng)域，效率優(yōu)勢尤其明顯。

2. 環(huán)境效益突出：燃料電池分布式以天然氣為原料，可顯著減少二氧化硫、氮氧化物和顆粒物質(zhì)的排放;同時(shí)，天然氣重整流程相比天然氣分布式系統(tǒng)的直接燃燒流程，有著更低的排放指標(biāo)，尤其是在小功率發(fā)電領(lǐng)域。

3. 負(fù)載彈性：燃料電池分布式相比風(fēng)、光等可再生分布式能源具有更高的時(shí)間和輸出可控性和可靠性。通過充分了解用戶負(fù)荷的需求特性以及期望的可靠性水平，個(gè)性化優(yōu)化能源供應(yīng)容量規(guī)模;在使用過程中啟停靈活、響應(yīng)速度快，可以實(shí)現(xiàn)負(fù)荷跟隨，減少儲(chǔ)能成本。

4. 城市適應(yīng)能力強(qiáng)：該系統(tǒng)原料來自現(xiàn)有城市燃?xì)饩W(wǎng)絡(luò)，供能主體為燃料電池模組，模塊化、規(guī)格化的產(chǎn)品特征使其無基礎(chǔ)設(shè)施要求、建設(shè)周期短、擴(kuò)容升級(jí)簡單;相比于風(fēng)力，太陽能光/熱系統(tǒng)，燃料電池分布式占用空間小，無安裝位置要求;相比于燃?xì)庖?，燃料電池系統(tǒng)無動(dòng)設(shè)備參與，運(yùn)行安靜無噪音。

利用家庭燃料電池分布式系統(tǒng)匹配電動(dòng)車充電負(fù)荷

目前，我國電動(dòng)車產(chǎn)業(yè)穩(wěn)步發(fā)展，電動(dòng)車已成為國內(nèi)家庭的重要交通工具之一。若按照我國2030年8000萬輛電動(dòng)汽車的規(guī)劃，每輛車2萬公里的邊界條件來計(jì)算，全年電網(wǎng)需要增加的充電電力供應(yīng)總量將達(dá)到3200億度(三峽年發(fā)電量的3.3倍)。目前市售的家用電動(dòng)汽車中，特斯拉Model S的續(xù)航里程超過400公里，其電池容量達(dá)到了85kWh;比亞迪e6的續(xù)航里程達(dá)到了300km，它的的電池容量為57kWh;以常見的國家電網(wǎng)慢充樁為例，其電壓為220V，電流在25A左右，輸出功率約5.5kW，因此為一輛電動(dòng)汽車充滿電所耗費(fèi)的時(shí)間為10-15個(gè)小時(shí)。按照家庭生活習(xí)慣，在晚間下班回家后人們即會(huì)將電動(dòng)車停在家用車庫或小區(qū)共用車庫開始充電，至早上再次駕駛出門。同樣按照居民生活習(xí)慣，城市用電高峰期為晚間下班回家至入睡前，以及晨間起床洗沐至出門上班前。但是，如果電動(dòng)車在城市用電高峰負(fù)荷時(shí)充電，不但不能對(duì)電網(wǎng)負(fù)荷起到調(diào)節(jié)作用，反而使得電網(wǎng)更加雪上加霜，降低電網(wǎng)效率，造成嚴(yán)重不利影響。

基于用電高峰期間同樣是家庭用熱的需求高峰時(shí)段，這里提出安裝家庭燃料電池CHP(~5kW)來匹配電動(dòng)車充電負(fù)荷的解決方案，可以在高峰時(shí)段滿足家庭熱水和空間熱能需求的同時(shí)，利用同步產(chǎn)生的電力為電動(dòng)車輛充電，避免對(duì)電網(wǎng)的沖擊，減少用戶用電費(fèi)用，甚至獲得需求響應(yīng)的政策獎(jiǎng)勵(lì)。使得高峰時(shí)期和低谷時(shí)期城市電力需求差距越來越小，提高電網(wǎng)基荷用電量，提升電網(wǎng)整體效率，總體需求上升時(shí)，發(fā)電成本卻越來越低，每個(gè)居民的用電成本都能得到實(shí)質(zhì)改善。