內(nèi)容摘要：提起氫能，大家的印象就是燃料電池，而提及燃料電池，大家的反應(yīng)大概就是燃料電池汽車(chē)了。不過(guò)，目前世界上對(duì)氫氣應(yīng)用最多的并不是燃料電池，而是工業(yè)用氫；迄今為止，燃料電池應(yīng)用最多的也不是汽車(chē)，而是燃料電池分布式熱電聯(lián)供系統(tǒng)。

提起氫能，大家的印象就是燃料電池，而提及燃料電池，大家的反應(yīng)大概就是燃料電池汽車(chē)了。不過(guò)，目前世界上對(duì)氫氣應(yīng)用最多的并不是燃料電池，而是工業(yè)用氫；迄今為止，燃料電池應(yīng)用最多的也不是汽車(chē)，而是燃料電池分布式熱電聯(lián)供系統(tǒng)。
 

燃料電池?zé)犭娐?lián)供

燃料電池?zé)犭娐?lián)供，是利用燃料電池發(fā)電技術(shù)同時(shí)向用戶(hù)供給電能和熱能的生產(chǎn)方式。用燃料電池運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的余熱供熱，可提高能源的利用效率，而且減少二氧化碳和其他有害氣體的排放。

這一概念是根據(jù)燃料電池的工作原理來(lái)定義的。在我國(guó)，根據(jù)熱電聯(lián)供的應(yīng)用場(chǎng)景將燃料電池?zé)犭娐?lián)供稱(chēng)為燃料電池分布式能源。

我們都知道，在交通運(yùn)輸領(lǐng)域，燃料電池發(fā)電過(guò)程中有較大的能量損失就是熱量，電池的能量轉(zhuǎn)換率為40%，為了降低燃料電池運(yùn)行過(guò)程中的溫度，還需要配上水冷或空冷系統(tǒng)。而熱電聯(lián)供則是將這一部分能量收集起來(lái)，使得氫氣能源轉(zhuǎn)換效率達(dá)到80%以上。與傳統(tǒng)的火力發(fā)電輸電相比，總效率提高2倍左右。

圖1 PEMFC 產(chǎn)品參數(shù)范圍

資料來(lái)源：于蓬等《氫燃料電池?zé)犭娐?lián)供系統(tǒng)的關(guān)鍵問(wèn)題研究》（2020年）。

圖2 SOFC 產(chǎn)品參數(shù)范圍

資料來(lái)源：于蓬等《氫燃料電池?zé)犭娐?lián)供系統(tǒng)的關(guān)鍵問(wèn)題研究》（2020年）。

熱電聯(lián)供的系統(tǒng)構(gòu)成分為四個(gè)部分：（1）氫源發(fā)生器，根據(jù)不同的燃料電池技術(shù)路線(xiàn)有天然氣重整制氫、電解水制氫、直接接入純氫；（2）發(fā)電裝置，即燃料電池系統(tǒng)是將氫氣轉(zhuǎn)化為電的裝置；（3）電力電子，將燃料電池發(fā)電的直流電轉(zhuǎn)換為應(yīng)用端的交流電；（4）余熱儲(chǔ)存系統(tǒng)，將氫氣發(fā)生器和燃料電池發(fā)電過(guò)程中產(chǎn)生的熱量收集起來(lái)，用于熱水供應(yīng)。

圖3 分布式燃料電池系統(tǒng)

資料來(lái)源：鏵德氫能

其中，燃料電池有多種技術(shù)路線(xiàn)，如：質(zhì)子交換膜燃料電池（PEMFC)、固體氧化物燃料電池（SOFC)、堿性燃料電池（AFC)、熔融碳酸鹽燃料電池（MCFC)、碳酸鹽燃料電池（PAFC)等多種技術(shù)路線(xiàn)。在分布式燃料電池領(lǐng)域目前部署數(shù)量比較多的是SOFC和PEMFC。

表1 燃料電池類(lèi)型及工作原理

電池中國(guó)網(wǎng)：《固體氧化物燃料電池 (SOFC) 產(chǎn)業(yè)化發(fā)展現(xiàn)狀》

日韓和歐洲是燃料電池?zé)犭娐?lián)供的積極推動(dòng)者

（1）日本ENE?FARM項(xiàng)目

日本對(duì)于家用燃料電池的興趣可以追溯到1999年，其千禧年項(xiàng)目就包括對(duì)于PEFC研究的支持。

2003年5月28日，松下電器發(fā)布他們準(zhǔn)備在2005年批量上市的一個(gè)產(chǎn)品，提高發(fā)電效率和耐久性家庭燃料電池。EMS系統(tǒng)一年能節(jié)約5萬(wàn)日元光熱費(fèi)，耐久性是10年。

同期，三菱重工發(fā)布已經(jīng)成功開(kāi)發(fā)出用都市煤氣，也是管道煤氣與天然氣作為燃料，世界小的家庭燃料電池。這也是一千瓦，當(dāng)時(shí)設(shè)計(jì)為80升，容積非常小。這個(gè)效率是36%，2003年批量上市銷(xiāo)售。它的特點(diǎn)是綜合效率是87%，除了發(fā)電以外還有熱能的效率，就是提供熱水。

日本政府于2005年開(kāi)始了一個(gè)大型家用燃料電池示范項(xiàng)目——日本的能源農(nóng)場(chǎng)（Ene-farm）計(jì)劃，2005-2009年驗(yàn)證和試點(diǎn)期間，累計(jì)銷(xiāo)售分布式燃料電池系統(tǒng)近5000套，將系統(tǒng)購(gòu)置成本從2005年的800萬(wàn)日元降低到2009年的350萬(wàn)日元，降幅高達(dá)56.25%。‘

2010-2020年為產(chǎn)品的推廣與普及期，日本政府從2010年開(kāi)始對(duì)于安裝燃料電池系統(tǒng)的家庭提供140萬(wàn)日元或制造成本一半的補(bǔ)貼。

2015年由松下、東芝等企業(yè)推出的新一代家用燃料電池系統(tǒng)售價(jià)已經(jīng)低至約150萬(wàn)日元，較2005年和2009年價(jià)格分別下降了81.25%和57.14%，其熱電系統(tǒng)效率更是由最初的70%，提升至95%。同時(shí)，政府補(bǔ)貼額度也降低至50-60萬(wàn)日元。隨著規(guī)模的增長(zhǎng)，燃料電池成本大幅下降，到2019年，日本熱電聯(lián)供已經(jīng)*實(shí)現(xiàn)了平價(jià)銷(xiāo)售，實(shí)現(xiàn)了商業(yè)化，并出口歐洲市場(chǎng)。

圖4 日本Ene-farm計(jì)劃補(bǔ)貼變遷

資料來(lái)源：《松下放大招：氫能源入戶(hù)，熱水器危險(xiǎn)了》

根據(jù)家庭對(duì)熱水的需求，設(shè)計(jì)700W的額定輸出功率， 預(yù)計(jì)到2030年安裝530萬(wàn)套 ，約占日本家庭的10%，發(fā)電效率達(dá)到40%左右，而發(fā)熱效率在50%左右。此系統(tǒng)可為日本每一戶(hù)家庭每年節(jié)省2600元人民幣左右的電費(fèi)燃?xì)赓M(fèi)用。截至目前，日本燃料電池?zé)犭娐?lián)供系統(tǒng)累計(jì)銷(xiāo)售超過(guò)40萬(wàn)套，僅松下一家就超過(guò)了20萬(wàn)套。

圖5 日本熱電聯(lián)供銷(xiāo)售情況

資料來(lái)源：科杰內(nèi)基金會(huì)

（2）歐洲Ene-field與PACE計(jì)劃

歐洲的ene.field工程基于歐盟成員國(guó)普通家庭的需求，2012年，歐盟實(shí)施Ene-field項(xiàng)目，項(xiàng)目包含歐盟12個(gè)成員國(guó)、9家燃料電池系統(tǒng)制造商，項(xiàng)目投資5300萬(wàn)歐元，研發(fā)了數(shù)十款SOFC及PEMFC熱電聯(lián)供系統(tǒng)。在2012~2017年累計(jì)安裝1046臺(tái)系統(tǒng)，其中包括300W-5 kW的PEM和SOFC的mCHP系統(tǒng)。

PACE項(xiàng)目以ene.field的成功為基礎(chǔ)，歐洲計(jì)劃2016-2021年期間部署超過(guò) 2800套CHP。

示范項(xiàng)目推廣基于氫燃料電池的熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，目前已經(jīng)部署了大約10000套燃料電池微型熱電聯(lián)產(chǎn)裝置。

歐洲四大燃料電池?zé)犭娐?lián)產(chǎn)企業(yè)Bosch、SOLIDpower、Vaillant和Viessmann產(chǎn)能超1000套/年。

根據(jù)歐盟《氫能路線(xiàn)圖》，預(yù)計(jì)到2040年歐盟將部署超過(guò)250萬(wàn)套燃料電池?zé)犭娐?lián)供裝置，可節(jié)省電網(wǎng)電量15太瓦時(shí)，除供電外氫能能滿(mǎn)足所有商用建筑以及1100萬(wàn)戶(hù)家庭的供暖需求。

在德國(guó)，政府通過(guò)的kfW433法案，對(duì)滿(mǎn)足性能要求的燃料電池?zé)犭娐?lián)供裝置進(jìn)行補(bǔ)貼，并要求燃料電池系統(tǒng)總效率高于82%，發(fā)電效率高于32%，使用壽命達(dá)到10年。Callux項(xiàng)目在2008~2012年間建成了350個(gè)家用燃料電池?zé)犭娐?lián)供系統(tǒng)，支持1500套250W-1.5 kW的裝置， 每年為7.5萬(wàn)套裝置提供補(bǔ)助。

（3）韓國(guó)熱電聯(lián)產(chǎn)納入RPS方案

RPS方案是強(qiáng)制發(fā)電公司在總的發(fā)電量中提供一定比例的新能源和可再生能源，于2012年在韓國(guó)開(kāi)始實(shí)施。2017年，18家發(fā)電公司(裝機(jī)量超過(guò)500MW)被要求到2023年需提供其發(fā)電量10%的新能源與可再生能源。RPS方案的目標(biāo)每三年更新一次。參與RPS方案的企業(yè)能夠獲得綠證(RECs)，這其中包括了部分燃料電池企業(yè)。

2018年，韓國(guó)燃料電池?zé)犭娐?lián)供系統(tǒng)裝機(jī)容量達(dá)到7MW，2019年增加4MW。在2020年上半年的448kW的裝機(jī)中，家用和建筑用安裝量分別為28.13%和81.87%。

2019年補(bǔ)貼1875萬(wàn)韓元/kW（約11萬(wàn)人民幣），2020年補(bǔ)貼1557.8萬(wàn)韓元/kW（約9.2萬(wàn)人民幣）。韓國(guó)除了308MW的大型燃料電池發(fā)電外，還有7MW的燃料電池為3167個(gè)家庭/建筑物供電（2020年8月《氫燃料電池?zé)犭娐?lián)供系統(tǒng)的關(guān)鍵問(wèn)題研究》）。

與現(xiàn)代汽車(chē)擁有燃料電池核心技術(shù)不同的是，韓國(guó)分布式燃料電池技術(shù)主要來(lái)自美國(guó)加州，其中碳酸鹽燃料電池（PAFC）和熔融碳酸鹽燃料電池（MCFC）占主導(dǎo)地位。今年7月，Bloom Energy又為韓國(guó)結(jié)合熱力和電力的儲(chǔ)能項(xiàng)目提供固體氧化物燃料電池(SOFC)。

斗山是韓國(guó)實(shí)施分布式燃料電池工程的本土企業(yè)，負(fù)責(zé)斗山集團(tuán)住宅和小型建筑的 Fuel Cell Power BU自2003年成立以來(lái)，已獲得從設(shè)計(jì)和制造燃料電池核心技術(shù)電堆和重整器到系統(tǒng)的方位技術(shù)。已形成自主集成和制造 1kW·5kW·10kW建筑/住宅用氫燃料電池產(chǎn)品的能力，并可根據(jù)需求開(kāi)發(fā) 1kW~100kW氫系統(tǒng)等PEMFC產(chǎn)品。

近日，斗山集團(tuán)宣布，已完成使用在住宅和小型建筑的10kW級(jí)SOFC的開(kāi)發(fā)，產(chǎn)品的發(fā)電效率對(duì)比現(xiàn)有的PEMFC產(chǎn)品發(fā)電效率高出40%以上。但產(chǎn)品尺寸與市場(chǎng)上現(xiàn)有的5kW以下的SOFC產(chǎn)品相近，在保持發(fā)電效率不變的情況下，可節(jié)省約50%以上的安裝空間。預(yù)計(jì)該產(chǎn)品量產(chǎn)，定于2022年上市。

韓國(guó)2022年和2040年的計(jì)劃分別實(shí)現(xiàn)50MW和2.1GW的目標(biāo)，安裝量達(dá)到94萬(wàn)戶(hù)，是目前安裝量的200倍。

圖6 韓國(guó)分布式燃料電池發(fā)展計(jì)劃

資料來(lái)源：鏵德氫能

（4）美國(guó)的SGIP計(jì)劃

美國(guó)的新能源主要是集中在加州推廣，2001年啟動(dòng)的自發(fā)電激勵(lì)計(jì)劃(Self-Generation Incentive Program，SGIP)是美國(guó)歷時(shí)最長(zhǎng)且最成功的分布式發(fā)電激勵(lì)政策之一。該計(jì)劃用于鼓勵(lì)用戶(hù)側(cè)分布式發(fā)電，包括風(fēng)電、燃料電池、內(nèi)燃機(jī)、光伏等多個(gè)技術(shù)類(lèi)型。自2011年起，儲(chǔ)能被納入SGIP的支持范圍，儲(chǔ)能系統(tǒng)可獲得2美元/W的補(bǔ)貼支持。

美國(guó)是最早研發(fā)分布式燃料電池的國(guó)家，主要燃料電池企業(yè)Bloom Energy主導(dǎo)， 其根源可以追溯到亞利桑那大學(xué)為美國(guó)航天局火星太空計(jì)劃的一部分工作。KR Sridhar博士和他的團(tuán)隊(duì)被指派負(fù)責(zé)研究和制造可以在火星上維持生命的技術(shù)。他們建立了可以由電力產(chǎn)生空氣和燃料，或從空氣和燃料產(chǎn)生電力的裝置。他們很快意識(shí)到，他們用于火星的技術(shù)可以在地球上產(chǎn)生更大的影響。

2001年，他們的火星項(xiàng)目結(jié)束后，他們決定繼續(xù)研究，并開(kāi)辦一家公司，Bloom Energy 由此成立，其使命是使清潔、可靠的能源為地球上每個(gè)人都負(fù)擔(dān)得起。

2002年獲得投資人John Doerr 和Kleiner Perkins的股權(quán)投資。當(dāng)時(shí)，清潔技術(shù)“Clean Tech”甚至還不是一個(gè)真正的單詞。

Bloom Energy的業(yè)務(wù)主要是美國(guó)和韓國(guó)市場(chǎng)。美國(guó)的另一家燃料電池企業(yè)是成立于1969年的燃料電池能源公司（FCE），兩家都是上市公司，都是韓國(guó)分布式能源技術(shù)的重要供應(yīng)商。

美國(guó)的分布式能源政策主要體現(xiàn)在減免部分投資稅、縮短資產(chǎn)折舊年限、簡(jiǎn)化經(jīng)營(yíng)許可程序、項(xiàng)目并網(wǎng)，調(diào)動(dòng)項(xiàng)目投資的積極性。

氫氣作為燃料的分布式能源系統(tǒng)不僅局限于燃料電池，上周，工程機(jī)械企業(yè)卡特彼勒宣布，2021年第四季度開(kāi)始提供專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)可使用 氫氣作為燃料的Cat G3516H燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)發(fā)電機(jī)組。初始階段，Cat G3516H 氫氣發(fā)電機(jī)組將在北美和歐洲地區(qū)作為實(shí)驗(yàn)產(chǎn)品提供，并于2022 年底交付，其額定功率為1250kW，適用于50或60Hz連續(xù)、主用和負(fù)載管理應(yīng)用工況。

卡特彼勒還稱(chēng)，今年晚些時(shí)候?qū)⒃诒泵篮蜌W洲商用市場(chǎng)開(kāi)始陸續(xù)推出Cat CG132B、CG170B、G3500H、G3500 及 CG260 燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組，這些型號(hào)發(fā)電機(jī)組可使用摻入高達(dá)25%氫氣的天然氣作為燃料，用于連續(xù)、主用和負(fù)載管理應(yīng)用工況。

此外，公司將提供升級(jí)改裝套件，為在同款發(fā)動(dòng)機(jī)平臺(tái)基礎(chǔ)上組裝的發(fā)電機(jī)組提供高達(dá)25%的氫氣混合能力。2022 年第四季度將開(kāi)始生產(chǎn)新的可使用25%氫氣作為燃料的燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組和改裝套件。

總體來(lái)看，目前推動(dòng)分布式發(fā)電最積極的國(guó)家是日本、歐洲、韓國(guó)，而美國(guó)則是重要的技術(shù)來(lái)源。分布式燃料電池分為兩類(lèi)：一類(lèi)是功率達(dá)到在100kW和兆瓦（MW）級(jí)的大功率發(fā)電系統(tǒng)，技術(shù)路線(xiàn)包括了MCFC、SOFC、PEMFC、AFC、PAFC等，主要用于分布式發(fā)電工程、充電裝置、工業(yè)、醫(yī)院等分布式發(fā)電、臨時(shí)電源或可再生能源調(diào)峰。

表2 國(guó)外千瓦和兆瓦級(jí)分布式發(fā)電代表企業(yè)

資料來(lái)源：根據(jù)公開(kāi)資料整理

另一類(lèi)以歐洲inhouse和日本松下為代表的千瓦級(jí)以下的小功率發(fā)電系統(tǒng)，主要用于家庭熱電聯(lián)供，主要是PEMFC和SOFC。

表3 國(guó)外千瓦級(jí)以下熱電聯(lián)供代表企業(yè)

資料來(lái)源：鏵德氫能

我們觀(guān)察到分布式燃料電池氫氣來(lái)源比較多樣化，除了東芝100kWPEMFC使用的純氫燃料外，其他都是通過(guò)天然氣、液化石油氣、或沼氣重整產(chǎn)生氫氣，然后通過(guò)燃料電池供應(yīng)電力和熱力。

中國(guó)氫能分布式能源

我國(guó)分布式能源是企業(yè)的投入早于政策規(guī)劃，就像大連化物所是我國(guó)PEM燃料電池的研究機(jī)構(gòu)并創(chuàng)立了燃料電池企業(yè)新源動(dòng)力，中國(guó)科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所（NIMTE）則承擔(dān)了固體氧化物燃料電池、碳纖維及其復(fù)合材料、石墨烯、海洋材料等領(lǐng)域國(guó)家研究課題，并產(chǎn)出了一批重大成果。2006年就開(kāi)始研究固體氧化物燃料電池，并培養(yǎng)了一批專(zhuān)家型人才。

中國(guó)科學(xué)院上海硅酸鹽研究所自主研發(fā)的1kW固體氧化物燃料電池(SOFC)系統(tǒng)2013年就成功發(fā)電。

如寧波索福人能源技術(shù)有限公司和上海SICCAS高科技公司的團(tuán)隊(duì)就來(lái)自這兩家科研機(jī)構(gòu)。此外，蘇州華清京昆新能源科技有限公司和武漢華科福賽新能源有限責(zé)任公司的技術(shù)分別來(lái)自清華大學(xué)和華中科技大學(xué)。

目前，除了來(lái)自科研機(jī)構(gòu)的研發(fā)團(tuán)隊(duì)成立的創(chuàng)業(yè)型企業(yè)以外，國(guó)內(nèi)分布式燃料電池企業(yè)也有中央企業(yè)如中廣核、東方電氣、華能集團(tuán)，傳統(tǒng)能源公司如新奧集團(tuán)、晉煤集團(tuán)、濰柴動(dòng)力，也有海歸科學(xué)家創(chuàng)業(yè)團(tuán)隊(duì)佛山索弗克氫能源有限公司、徐州銘寰能源有限公司等。

而從技術(shù)來(lái)源來(lái)看，除自主研發(fā)外，也有如濰柴動(dòng)力、鏵德氫能、潮州三環(huán)等企業(yè)通過(guò)收購(gòu)兼并或引進(jìn)國(guó)外技術(shù)實(shí)施產(chǎn)業(yè)化推廣的企業(yè)。

表4 國(guó)內(nèi)分布式燃料電池代表企業(yè)

資料來(lái)源：根據(jù)公開(kāi)資料整理

與國(guó)外已經(jīng)實(shí)施量產(chǎn)的進(jìn)度比較，我國(guó)分布式燃料電池系統(tǒng)目前尚處于研發(fā)和工程驗(yàn)證階段。

中國(guó)科學(xué)院上海硅酸鹽研究所燃料電池材料與系統(tǒng)研究課題組成功研制出5kW固體氧化物燃料電池（SOFC）系統(tǒng)，并實(shí)現(xiàn)演示運(yùn)行。該5kW級(jí)SOFC獨(dú)立發(fā)電系統(tǒng)使用了190片20

x20cm2單體電池，以液化天然氣為燃料，輸出功率為4.77 kW，發(fā)電效率為36.5％，熱電聯(lián)供綜合能量利用率達(dá)74.6％。

今年5月18日，東方電氣（成都）氫燃料電池科技有限公司自主研制的100kW級(jí)商用氫燃料電池冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)正式發(fā)運(yùn)交付。

該項(xiàng)目由東方氫能、東方鍋爐與華電集團(tuán)四川分公司三方聯(lián)手打造，東方氫能主要承擔(dān)燃料電池?zé)犭娐?lián)供部分研制工作。系統(tǒng)發(fā)電效率大于52%，熱電聯(lián)供總效率超過(guò)90%，支持離網(wǎng)并網(wǎng)、孤島運(yùn)行和黑啟動(dòng)，同時(shí)對(duì)外提供65℃熱水。

2019年，上海舜華新能源系統(tǒng)有限公司全資子公司上海舜卓能源科技有限公司燃料電池?zé)犭娐?lián)供項(xiàng)目在上海市某別墅內(nèi)調(diào)試啟動(dòng)成功。系統(tǒng)通過(guò)天然氣重整制氫、燃料電池發(fā)電以及對(duì)燃料電池余熱進(jìn)行回收利用，最終向用戶(hù)供應(yīng)日常用電和生活熱水。報(bào)道稱(chēng)，系統(tǒng)安裝后可滿(mǎn)足用戶(hù)基礎(chǔ)生活用電和一家4-5人洗浴熱水需求，系統(tǒng)綜合能源利用效率高達(dá)95%。

不過(guò)，由于國(guó)內(nèi)氫能基礎(chǔ)建設(shè)和燃料電池性能、成本目前都還不具備規(guī)模化推廣的條件，這個(gè)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展還需要政策的培育。

從政策層面來(lái)看，分布式能源正在被越來(lái)越多的地區(qū)納入氫能規(guī)劃項(xiàng)目，目前全國(guó)24個(gè)省市累計(jì)支持氫能產(chǎn)業(yè)政策超過(guò)100個(gè)，其中提到氫能分布式能源的有37個(gè)，今年8月統(tǒng)計(jì)下來(lái)35-36%比例提到分布式能源供電系統(tǒng)，而去年7月這一比例只有10%多一點(diǎn)。

與日本、歐洲專(zhuān)門(mén)針對(duì)熱電聯(lián)供的ENE?FARM、Ene-field與PACE等計(jì)劃不同，國(guó)內(nèi)目前還沒(méi)有一項(xiàng)類(lèi)似鼓勵(lì)分布式燃料電池產(chǎn)業(yè)化的特別政策，不過(guò)地方政府提出了一些目標(biāo)，其中，華東和華北政策支持力度比較大，分別有16個(gè)和10個(gè)氫能政策支持分布式能源，目前北京、佛山、四川氫能規(guī)劃明確了分布式的裝機(jī)量：

2025年前北京分布式能源系統(tǒng)裝機(jī)規(guī)模10MW以上；2025年和2030年佛山市分布式能源系統(tǒng)裝機(jī)規(guī)模分別實(shí)現(xiàn)2MW和10MW；四川省提出，到2025年實(shí)現(xiàn)熱電聯(lián)供（含氫能發(fā)電和分布式能源）、軌道交通、無(wú)人機(jī)等領(lǐng)域示范應(yīng)用，建設(shè)氫能分布式能源站和備用電源項(xiàng)目5 座。

今年4月，科技部與山東省政府就“氫進(jìn)萬(wàn)家”科技示范工程將對(duì)家用熱電聯(lián)產(chǎn)產(chǎn)生直接影響。

“氫進(jìn)萬(wàn)家”科技示范工程，瞄準(zhǔn)在工業(yè)園區(qū)、社區(qū)樓宇和交通移動(dòng)用能、港口、高速等多個(gè)場(chǎng)景開(kāi)展氫能利用示范，其中包括建設(shè)一條氫能高速、二個(gè)氫能港口、三個(gè)科普基地、四個(gè)氫能園區(qū)、五個(gè)氫能社區(qū)等，明確要推行樓宇用熱電聯(lián)供。

圖7 “氫進(jìn)萬(wàn)家”示意圖

全球市場(chǎng)廣闊，中國(guó)可望進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化

燃料電池分布式能源以其氫氣來(lái)源多樣、環(huán)保、能量高效得到了快速發(fā)展，成為全球燃料電池和氫能發(fā)展最快的板塊。全球燃料電池分布式能源市場(chǎng)2013年、2015年、2017年分別為215MW、299MW、670MW，年復(fù)合增長(zhǎng)率33%，日本富士經(jīng)濟(jì)2018年預(yù)測(cè)，2030年、2050年全球?qū)⑦_(dá)到25.4GW和95GW，復(fù)合增長(zhǎng)率7-9%。

圖8 全球燃料電池分布式市場(chǎng)及預(yù)測(cè)

資料來(lái)源：鏵德氫能

目前，在我查閱的資料中還沒(méi)有燃料電池分布式與傳統(tǒng)電力系統(tǒng)+燃?xì)廨啓C(jī)的經(jīng)濟(jì)性系統(tǒng)比較，更沒(méi)有家用熱電聯(lián)供的經(jīng)濟(jì)性系統(tǒng)比較，但通過(guò)比較世界主要經(jīng)濟(jì)的電價(jià)，我們發(fā)現(xiàn)目前發(fā)展燃料電池分布式電站和家用熱電聯(lián)產(chǎn)最積極的國(guó)家主要是電價(jià)比較貴的日本和歐洲。而且日本因?yàn)榈卣鸲喟l(fā)需要備用電源，所以，家用熱電聯(lián)產(chǎn)推廣比較順利。

而在電價(jià)相對(duì)比較便宜的國(guó)家中，美國(guó)和韓國(guó)也并沒(méi)有放棄分布式。不過(guò)，韓國(guó)的家用熱電聯(lián)供安裝量的比例遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于公共建筑。

圖9 世界主要經(jīng)濟(jì)體電價(jià)

資料來(lái)源：能源網(wǎng)

從能效來(lái)看，電網(wǎng)電力和傳統(tǒng)熱能鍋爐的組合通常提供不到50%的能效，但燃料電池分布式綜合能效可以達(dá)到80%，近期我國(guó)東方電氣熱電聯(lián)供項(xiàng)目和美國(guó)卡特彼勒的CHP系統(tǒng)可以提供高達(dá)90%或更高的總能效。

成功的日本無(wú)論從購(gòu)置成本（2019年實(shí)現(xiàn)平價(jià)銷(xiāo)售）還是在使用成本（每年節(jié)省費(fèi)用約2600元人民幣）都已經(jīng)證明了分布式能源兼有環(huán)保和經(jīng)濟(jì)性。隨著燃料電池技術(shù)的進(jìn)步，這一技術(shù)可能會(huì)得到普及，所以，日本、歐洲和韓國(guó)都制定了比較宏偉的目標(biāo)。

我國(guó)電網(wǎng)比較穩(wěn)定，民用電價(jià)也不高，濰柴新能源門(mén)軍輝認(rèn)為，國(guó)外熱電聯(lián)供的成功主要還是因?yàn)殡妰r(jià)貴，目前國(guó)內(nèi)熱電聯(lián)供的場(chǎng)景不是一個(gè)好的突破口，隨著光伏、風(fēng)電等新能源發(fā)電的比例提高，可再生能源發(fā)電的消納問(wèn)題就會(huì)更突出，伴隨著氫儲(chǔ)能的增加和氫氣供應(yīng)的普及，會(huì)對(duì)燃料電池?zé)犭娐?lián)供產(chǎn)生促進(jìn)作用。目前這一技術(shù)更適合在別墅、島嶼等場(chǎng)景的推廣。

佛山環(huán)境與能源研究院副院長(zhǎng)王子緣認(rèn)為，從地方資源稟賦和經(jīng)濟(jì)性來(lái)看，目前我國(guó)分布式燃料電池從購(gòu)置成本和使用成本上都沒(méi)有吸引力，但我國(guó)能源趨勢(shì)正在朝著清潔化、多元化、智慧化、去中心化”四化“方向發(fā)展，其中”去中心化“是以分布式從根源上逐步解決能源結(jié)構(gòu)嚴(yán)重不平衡的問(wèn)題，西部地區(qū)沒(méi)有特高壓和天然氣，有一些網(wǎng)絡(luò)孤島，可以用可再生能源和分布式相結(jié)合來(lái)解決。

王子緣說(shuō)，燃料電池分布式是傳統(tǒng)電力結(jié)構(gòu)的有益補(bǔ)充而不是競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系，再比如在一些特定的場(chǎng)合，有些工業(yè)用戶(hù)，需要大量的電和熱，在天然氣價(jià)格居高不下的情況下，采用分布式燃料電池也可能是未來(lái)替代“電+燃?xì)廨啓C(jī)”的一條路徑。

阮紅權(quán) 、陸丁劼 、李永田通過(guò)對(duì)比中外熱電聯(lián)供的分析（《公共建筑燃料電池?zé)犭娐?lián)供前景分析》）認(rèn)為：“在我國(guó)采用固定式燃料電池?zé)犭娐?lián)供將是一種可選方案，可以獲得比家用熱電聯(lián)供更佳的經(jīng)濟(jì)效益。公共建筑燃料電池?zé)犭娐?lián)供的推廣主要受限于設(shè)備成本及燃料使用成本，隨著氫產(chǎn)業(yè)鏈的快速發(fā)展，有望在氣源有保障的地區(qū)得到示范。”

而且，分布式熱電聯(lián)供是一個(gè)市場(chǎng)，中國(guó)燃料電池配套環(huán)境比較好，除國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的預(yù)期以外，國(guó)際市場(chǎng)的高成長(zhǎng)也將為相關(guān)企業(yè)的產(chǎn)業(yè)化提供市場(chǎng)條件。

作者 ：鄭賢玲

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