燃料电池微电网的环境优势

美国阿贡国家实验室发布的研究报告指出燃料电池微电网在运行过程中所释放的温室气体量远远低于美国国家电网。如果固体氧化物或者熔融碳酸盐燃料电池等高效率的燃料电池被应用到微电网中，那么其温室气体排放量与现在43%非化石可再生能源发电的加州所产生的碳排放量相当。

目前由加州河滨市运营的废水处理厂是研究燃料电池环境表现的良好范例。在这个燃料电池发电项目中，通过对废水处理产生可再生的生物气，这些生物气作为燃料电池的燃料，产生碳中性的电力供给周边电力用户。相较于其他的燃料电池对燃料成分以及纯度的严苛要求，该项目中的燃料电池可以直接采用生物气作为燃料，大大提升了效率。

河滨市位于南海岸空气质量管理区，这里拥有美国最严苛的空气质量排放标准。由于燃料电池并不像传统内燃机那样通过燃烧来转换能量，这种通过电化学反应的过程显著地提升了能量转换效率，排放量也是比内燃机低数个数量级。河滨市的1.4MW燃料电池系统的排放即使是在空气质量排放控制最为严格的地区也是符合要求的。值得一提的是，加州的Self Generation Incentive 项目的排放标准是360 kg/MW，河滨市的燃料电池微电网完全满足这一要求。

燃料电池一般包括熔融碳酸盐燃料电池、固体氧化物燃料电池、质子交换膜燃料电池和磷酸燃料电池。大部分的燃料电池以氢气为燃料，但是像生物气这类可再生的燃料也可以被利用，同时像是丙烷这类传统燃料也是可以作为燃料电池的燃料。

同样的燃料进入内燃机会产生侏儒一氧化碳、氮氧化合物、二氧化硫以及固体颗粒物等有害污染物排放，但是如果进入燃料电池通过电化学反应产生电能完全可以杜绝这些污染物的排放。虽然有些燃料电池可以产生二氧化碳，但是可以减少50%的排放量，同时燃料电池不会排放出有害气体。

一般来说，固体氧化物燃料电池和熔融碳酸盐燃料电池的效率均在60%以上，质子交换膜燃料电池效率也在50%以上，可以有效减少温室气体的排放。即使是相对于加州和美国东北地区最先进的发电技术（传统能源），其温室气体排放也是大幅削减。同时效率越高，燃料的需求也就越低。

目前美国已经有9个州将固定式燃料电池列为I级可再生能源发电方式。

燃料电池微电网提升电力系统的可靠性

目前，我们生活的数字世界不仅使我们更多依靠电力，也增加了我们由电力电气服务中断导致的脆弱性。网络安全威胁加剧了这些担忧极端天气，最臭名昭着的是2012年的超级飓风Sandy，导致美国17个州的810万居民用电中断。

2016年加利福尼亚州的Aliso峡谷甲烷泄漏直接影响到南加州地区10GW的发电厂燃料供应问题，引起了居民的巨大担忧。

2014年气候中心的一份研究报告指出由于天气原因引起的电力中断事件，在过去的十年中实现翻倍增长。同时，2013年美国白宫报告指出2003-2012年间，由于天气原因引起的电力中断，造成的经济损失在180-330亿美元之间。

2014年康涅狄格州的一份报告指出，该州的公共事业管理机构发现网络安全对该州的公共事业具有较严重的破坏威胁。

为了应对以上这些问题，一些微电网项目在整个国家范围内被实施。例如，康涅狄格州的联合照明，德克萨斯州的Oncor，纽约州的Central Hudson Gas & Electric，密歇根州的DTE Energy；San Diego Gas & Electric以及南加州的Edison都在进行微电网的建设。

作为区域性的，自己自足的电网系统，燃料电池微电网从传统电网中脱离出来，实现自主运行，这意味着燃料电池微电网能够加强电网运行的可靠性，缓解电网的波动性。即使独立运行，燃料电池也能够提供更好的可靠性，直接为电路或者用电其设备供电。燃料电池微电网的应用对于提升风能太阳能等间歇性可再生能源的可靠性方面具有促进作用。

同样对于燃料电池微电网而言，其基础设施建设周期远远低于传统电网，而且复杂性远远降低。选址范围宽泛，可以在室内或者室外，占地面积小，易于操控。这意味着燃料电池微电网系统更容易被居民、社区所接受，特别是人口稠密社区。

康涅狄格州的燃料电池微电网

Amity Regional的高中新建设2.2MW燃料电池微电网项目。在为整个学校提供用电服务的同时，整个燃料电池作为学生门的大型科学实验室，向学生们展示燃料电池。同时使整个学校的电力供应系统免于自然灾害的影响。

这不仅为当地的学生提供学习教育的材料，同时也向当地的居民提供多重福利。“我们认为这个项目实现包括：为社区提供清洁电能、削减地区的财政支出和为当地的学生提供学习燃料电池相关的知识在内的三重优势”，Amity Regional School的校长说。

这个高档的森林社区有超过9000多位居民，但是经常会受到临近海洋的飓风以及冰冻等自然灾害的影响而影响当地的电力等基础设施的供应。热带风暴Irene和飓风Sandy带来的洪水、水污染等就曾经影响数百万居民的生活、电力供应。

当电力中断时，燃料电池微电网就会为对当地的建筑物和社区提供电力供应。

燃料电池微电网的燃料电池部分是由该州的燃料电池制造商FuelCellEnergy提供。同时该公司还未微电网提供控制部件。

FuelcellEnergy将会跟当地的电力供应商联合照明签订合约，负责燃料电池模块的运行。采用天然气做为燃料产生电力。作为该州10MW可再生能源发电项目的一部分，该燃料电池微电网已经受到来自政府的300万美元的财政拨款。另外一项2.8MW的燃料电池微电网项目正在建设当中。

位于长岛海峡的Bridgeport大学（UB），拥有在校生超过5500人。其网上教学实力位于全美前15名。目前该私立学校在微电网项目方面表现十分活跃，具有十分高的创造性。

康涅狄格州的FuelCellEnergy公司为该学校建设了一个1.4MW的燃料电池微电网项目。然后将其打包买个了发电巨头NRG Energy.这份交易伴随着一份电力采购协议。UB与之签订了一份长达12年的电力和热力采购协议，很有可能合同将会再延长7年。电力采购协议的税收豁免权将会吸引投资者进入。免税大学不能再获得燃料电池的免税资格，但是私人投资者是可以的，即这里的NRG Energy。所以项目参与各方都能够从项目中获得既定的利益。

学校通过议定的价格获得清洁、可靠的电力，同时其扮演良好信誉的购买商。而项目投资者NRG Energy可以获得持续的资金回收而不会受到天气以及时间的限制。同时，FuelCellEnergy也能够出售设备以及后期运营服务获得收益。

目前UB的电力80%来源于燃料电池微电网，来支持学校内部的设施运行，如住宿区，校园安全、餐厅以及学生活动中心的用电需求。减少了7000吨二氧化碳、64吨二氧化硫、28吨氮氧化合物以及成本减少-大约节约20%的费用。

由于燃料电池采用热电联供模式，废热被回收利用在校园的三个不同地点：游泳池、学生公寓提供热水以及供暖。Bridgeport项目收到了220万美元的州政府财政支持。