大型固定式燃料電池全球部署情況

　　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(yīng)用。這些裝機(jī)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(shù)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(shù)主導(dǎo)，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(zhì)子交換膜燃料電池（PEMFC）和堿性燃料電池（AFC）技術(shù)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(gè)兆瓦級MCFC安裝的計(jì)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(yīng)用提供電力，后者主要在亞洲。雖然大量安裝設(shè)備同時(shí)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(jì)全球部署（部署數(shù)據(jù)從2000年開始考慮），按技術(shù)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(jìn)行了劃分?？梢钥闯?，在大型固定式燃料電池系統(tǒng)裝機(jī)方面，兩個(gè)國家（美國和韓國）完全占主導(dǎo)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(jì)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(jié)

　　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(xiàng)目部署提供大量資金支持

　　•主要驅(qū)動(dòng)因素很大程度是綠色能源發(fā)展目標(biāo)和電網(wǎng)供應(yīng)缺乏可靠性

　　•主要應(yīng)用是電力供應(yīng)和備用；客戶往往是大型公共服務(wù)提供商

　　•所有三種主要技術(shù)（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(zhì)量變差，提出了遠(yuǎn)大的可再生能源發(fā)展計(jì)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(jì)劃的一部分，因此有資格獲得政府財(cái)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(guān)心技術(shù)和知識產(chǎn)權(quán)的所有權(quán)（主要來自美國）。

　　•許多項(xiàng)目由受政府激勵(lì)的大型電力生產(chǎn)商實(shí)施。

　　•PAFC和MCFC占主導(dǎo)地位。

　　日本：

　　•非常少量的大型固定項(xiàng)目。

　　•更多地關(guān)注交通運(yùn)輸和住宅領(lǐng)域的應(yīng)用。

　　•大型企業(yè)集團(tuán)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(xiàng)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(yīng)用（尤其是來自美國）的全球?qū)Ｓ屑夹g(shù)。

　　•至少對某些國家而言，確實(shí)存在支持實(shí)施的經(jīng)濟(jì)案例，比如對點(diǎn)火差價(jià)（Spark spread）的計(jì)算。

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

　　表2 不同地區(qū)采用大型固定式燃料電池的關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)因素總結(jié)。

　　最后一欄顯示了迄今為止的實(shí)際應(yīng)用水平

　　3結(jié)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(qiáng)勁，但這是否會導(dǎo)致完全商業(yè)化以及哪些技術(shù)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(dǎo)，這些市場約占裝機(jī)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(gè)州安裝。事實(shí)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(shù)占主導(dǎo)地位：MCFC，SOFC和PAFC。啟動(dòng)的AFC和PEMFC項(xiàng)目非常有限。此外，一家專業(yè)公司主導(dǎo)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(dòng)，無論是通過技術(shù)推動(dòng)還是市場拉動(dòng)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(xué)過程缺乏基本了解被認(rèn)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(cái)政支持類型似乎并沒有有意選擇特定的燃料電池技術(shù)路線，而是幫助多種技術(shù)共同發(fā)展。由于對于每一種燃料電池技術(shù)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(yīng)鏈成本。目前，此競爭必須來自替代燃料電池技術(shù)。

　　顯然，如果要在歐洲實(shí)現(xiàn)美國和韓國的實(shí)施水平，就需要大量的財(cái)政激勵(lì)措施。歐盟在大型固定燃料電池領(lǐng)域擁有專有技術(shù)，但通常燃料電池公司都專注于中小規(guī)模應(yīng)用。這些專業(yè)公司，特別是SOFC和PEMFC公司，可以進(jìn)一步擴(kuò)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(lì)措施：

　　•重點(diǎn)鼓勵(lì)歐盟本土現(xiàn)有技術(shù)的規(guī)模擴(kuò)大，并在歐盟內(nèi)部用于特定領(lǐng)域。

　　•不依賴歐盟內(nèi)部開發(fā)的技術(shù)大規(guī)模部署項(xiàng)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(shù)的項(xiàng)目可能比使用歐洲本土技術(shù)的項(xiàng)目更難實(shí)施，但通過歐洲供應(yīng)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(qū)動(dòng)因素。尤其是，歐洲受益于穩(wěn)定的電網(wǎng)。投資技術(shù)開發(fā)以實(shí)現(xiàn)規(guī)劃的目標(biāo)，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?fù)碛袕?qiáng)大的生產(chǎn)制造基礎(chǔ)，通過采取正確的激勵(lì)措施，可以進(jìn)一步擴(kuò)大其規(guī)模。點(diǎn)火差價(jià)分析表明，某些歐洲國家可能存在商業(yè)模式。