中国储能网讯：1 燃料电池微电网

目前，燃料电池微电网正在北美地区盛行开来，燃料电池和微电网技术两者在正确的时间地点结合，促进了整个产业的蓬勃发展。

美国从几十年前就有开发微电网的想法。但大部分的微电网主要分布于大学校园。2012年的超级风暴桑迪使整个国家了解到大规模供电的电网的脆弱并认识到分布式能源的价值。如今，大规模的企业，机构和社区开始安装微电网系统。据美国燃料电池和氢能联合机构调查发现，燃料电池跟随着微电网行业发展的脚步，迅速的在美国的40多个州发展起来。

Navigant研究预测，未来数年内燃料电池微电网将会呈现较为强劲的增长。世界范围未来九年内燃料电池装备量将会从2016年的262MW提升到3000MW，实现10倍的增长。预计到2025年整个固定式燃料电池发电行业将会达到162亿美元的市场规模。同时该研究机构指出，技术的进一步发展是成本降低，产品性能提升以及产业规模发展的根本推动力。

与此同时，微电网产业规模将会从2015年的1.4GW增长至2024年的7.6GW。届时全球的微电网市场收入达到每年200亿美元。

固定式燃料电池和微电网技术的结合相当于身体和大脑的组合：燃料电池提供可靠地电力输出，微电网系统进行智能的调配控制。这种结合是创造可靠、具有经济性能源非常重要的途径。与传统微电网系统的多个间歇性能源系统组合相比，燃料电池能够连续提供，24小时、数周甚至是每年365天的稳定的电力输出（只要由足够的燃料供给）。然而对于太阳能、风能以及二次电源等组成的微电网系统是无法实现的。

因此，燃料电池可以作为微电网系统的主要电力来源，与社区电网一起提供可靠地电力输出。通过调配燃料电池与其他电力供应系统之间的配比关系，从而控制成本、可靠性以及环境表现等既定的目标。

燃料电池与微电网系统的结合可以实现其他微电网系统所无法实现的功能：热电联供（CHP，Combined Heat and Power）。燃料电池在发电的同时也会产生大量热能，通过热能的综合回收利用，为社区的居民户提供生活所需热水以及供暖服务，实现热能与电能的综合利用。这样可以实现燃料能量效率95%以上的有效利用。

此外燃料电池还具有以下优点：

• 尺寸以及功率大小介意根据用户的需求以及安装空间进行调节。同时也可以根据用户数量和用量需求，分为单个家庭或者社区不同应用规模；

• 选点方便。燃料电池可以安装在室内或者室外，占地面积小；

• 环境友好，运行过程中不会产生有害气体以及固体颗粒物的排放；

• 燃料效率利用高，发电效率可以实现50%以上，热电联供可以实现95%以上的能量利用率；

• 运行安静平稳，输出稳定。

燃料电池微电网的收益群体：

不足为奇的是，燃料电池微网与传统微电网具有相似的客户群体。这些群体包括那些追求高可靠性的电力供应单位，如数据中心，科研机构，医院，生产厂家，医药公司和公共安全部门。公共事业部门采用燃料电池微电网系统作为高成本的传统电网基础设施的升级替换目标，进行电力供应。

目前虽然燃料电池微电网系统在美国大范围推广开来，其中最主要的主力军是加州、康涅狄格州、纽约州。

加利福尼亚州

据FCHEA报道: 目前，加州拥有480套燃料电池发电系统，总共超过210MW的发电能力。并且加州是最早提倡开发燃料电池微电网系统的地区，在公共事业部门、军事以及商业方面大量应用。

康涅狄格州

多家燃料电池企业所在地，其中Fuelcell Energy已经在该州已经安装35MW的燃料电池系统，并且目前还有20MW正在规划当中。目前一项63.3MW的燃料电池系统正在开发当中，届时将会成为世界上最大的燃料电池系统。

纽约州

纽约州拥有14MW的燃料电池系统，预计未来将会有更多的燃料电池系统投入运行。目前，纽约州打算总共投入4000万美元促进燃料电池微电网系统的发展。

2 燃料电池微电网降低能源消耗的三种途径

商业单位以及机构单位安装燃料电池微电网系统都会出于各种各样的原因。但是其中追求低能源消耗是其中最主要的一个。

下面我们就来分析一下燃料电池微电网技术的财政优势：

根据Navigant 研究，随着产量的提升以及经济规模的壮大，燃料电池成本呈现逐步下降趋势。Navigant研究发现固定式燃料电池的成本下降速度明显快于风能并且与太阳能成本下降速度保持在同一水平。燃料电池微电网的低成本投入将会获得更快的成本回收周期。

较大的宏观经济走势使燃料电池产业处于更加有利的位置，尤其是处在天然气价格较低的时期。

不足为奇的是，燃料电池相对于公共电力价格具有最大成本优势的地区发挥主要作用。因此，燃料电池装主要应用于美国东北部，加利福尼亚州和夏威夷，这些地区商业电价为10-20美分/kWh，电力价格成本较低地区的2-3倍。然而，燃料电池微电网可为客户提供8-14美分/kWh的电力价格，信息来自于FuelCell Energy。

据FuelCell Energy称在这些地区燃料电池微电网系统可以节省20%的电力成本。例如，安装1.4MW的燃料电池相对与，客户可以节省100,000美元。

降低风险

企业和机构在考虑进行大型能源设备投资时最关注的是投资的风险问题。对能源基础设施的投资意味着这部分钱是不能花在运营核心以及市场扩张的。

随着购电协议（PPA）这种措施的普及，将会有助于避免这种风险。这些无需支付定金的方式客户每月需要支付的电价与支付电网电费的价格相当或者更低。与此同时客户获得更加可靠、稳定、清洁的电力。在PPA购电模式下，燃料电池公司对电池进行维护，保证电池的正常运行。这样客户可以同时避免金钱与运营风险。

价格制定

一般情况下。尽管燃料的价格会在整个合同周期（一般20年）范围内上下波动，PPA电价是基本固定的。客户需要考虑到长期价格波动，需要将系统消耗燃料的量考虑在内，一般来说长期的价格协定对于天然气这种燃料是有利的。美国能源信息预测未来到2040年，天然气的价格将会处在相对较低的状态。

公司在考虑购电协议价格时需要将未来电网电力价格波动情况考虑进去。在美国电网电力的价格是呈上升趋势的。受到地方机构以及法规的保护，公共电力价格并不能直接反应燃料的价格。此外，公共电力的价格还会受到未来公共基础设施的建设以及电力需求量等等其他因素的限制。

此外，燃料的成本大约只占到燃料电池发电成本的1/3。其他的2/3主要包括运营以及维护成本、建厂成本，这些部分对于协议电价而言都是固定不变的。这也是为什么燃料电池微电网的协议电价成本比从电网中购买电力要便宜。

EIA预测未来到2040年，电网电力价格将会逐渐上调。对于燃料电池微电网电价制定而言，需要将燃料电池对热能的利用也考虑进来。利用这部分能量，可以为客户供暖或者制冷。因此燃料电池系统提供了两种功能：电力和热能，进而实现为客户节省开支的目的。

刺激政策抵消成本

目前各个州政府以及联邦政府对燃料电池的使用提供不同的鼓励政策。一般政府会通过不同的形式进行资助：拨款、贷款、采购等等一系列的刺激政策。目前总共有30个州将燃料电池和氢能列为其清洁能源；25个州通过设立基金、贷款等其它形式；还有16个州通过减免税收的政策来扶持燃料电池和氢能产业的发展。

康涅狄格州

康涅狄格州向燃料电池微电网项目提供资金支持，同是通过低排放可再生能源项目对其进行资助。燃料电池可获得I级可再生能源执照，电力可以通过长期的协议面向公共用电以及用电单位进行销售。

加利福尼亚州

从2001年开始，有超过400套燃料电池系统通过加利福尼亚州的SGIP项目被安装并应用。整个SGIP项目装机容量已经达到175MW。

纽约州

纽约州的能源研究与发展部门设立150,000,000美元来资助可再生能源项目，以期到2030实现可再生能源电力占整个电力系统的50%的目标。

新泽西州

新泽西州的清洁能源部门为装机量在3MW以上的燃料电池热电联供系统提供支持。