全球部署固定式燃料电池情况一览

主要内容

1、全球部署固定式燃料电池—概述

全球已安装超过800兆瓦的额定功率超过200千瓦的大型固定式燃料电池系统，用于分布式发电和热电联产应用。这些装机份额主要分布在美国和韩国。

图1显示了截至2017年底安装的不同技术类型大容量燃料电池的相对份额。可以看出，这主要由三种技术主导，其中熔融碳酸盐燃料电池（MCFC）占有最大份额，其次是固体氧化物燃料电池（SOFC）和磷酸燃料电池（PAFC）。

迄今为止，仅部署了少量基于质子交换膜燃料电池（PEMFC）和碱性燃料电池（AFC）技术的大容量装置。在过去的5年中，尽管美国已经宣布了几个兆瓦级MCFC安装的计划（详见MCFC部分），但部署趋势表明PAFC的增长速度最快。

大型固定式燃料电池单元由公用事业公司部署，为分布式发电和热电联产（CHP）应用提供电力，后者主要在亚洲。虽然大量安装设备同时产生热量和电力，但也存在纯发电系统的市场，例如为美国客户提供备用电源的系统。

图1 自2007年以来大型固定式燃料电池累计全球部署（部署数据从2000年开始考虑），按技术分类

在图2中，显示的是相同的数据，但按地理区域的部署情况进行了划分。可以看出，在大型固定式燃料电池系统装机方面，两个国家（美国和韩国）完全占主导地位，其他地区只有有限的部署。

图2 自2007年以来大型固定式燃料电池的累计全球部署（部署数据从2000年开始考虑），按地区分类

2、总结

主要地区采用大型固定式燃料电池的情况可归纳如下：

美国：

为州级公共资金（特别是CA和CT）的项目部署提供大量资金支持

主要驱动因素很大程度是绿色能源发展目标和电网供应缺乏可靠性

主要应用是电力供应和备用；客户往往是大型公共服务提供商

所有三种主要技术（MCFC，SOFC，PAFC）均在美国境内生产和制造

只有加利福尼亚限定燃料必须来自可再生资源。

韩国：

由于大量温室气体排放和空气质量变差，提出了远大的可再生能源发展计划。

无论燃料来源如何，燃料电池都被指定为“新能源和可再生能源”计划的一部分，因此有资格获得政府财政支持。

部署大规模燃料电池有利于获得重要的公共资金支持。韩国似乎并不关心技术和知识产权的所有权（主要来自美国）。

许多项目由受政府激励的大型电力生产商实施。

PAFC和MCFC占主导地位。

日本：

非常少量的大型固定项目。

更多地关注交通运输和住宅领域的应用。

大型企业集团投资燃料电池开发（其他地方，主要是公司致力于燃料电池开发）。

欧盟：

非常少量的大型固定项目。

中等范围（5－400 kWe）的产品开发还不完善。

依赖于大规模固定应用（尤其是来自美国）的全球专有技术。

至少对某些国家而言，确实存在支持实施的经济案例，比如对点火差价（Spark spread）的计算。

在下面的表2中，总结了上文讨论的关键地区采用大型固定燃料电池的主要驱动因素，以及每个地区的主观评级，表明了这一驱动因素对技术应用的正面或负面影响。

值得注意的是，驱动因素特别针对的是大规模燃料电池的实施，而不是其他燃料电池的应用（例如，日本的政府激励措施对大型固定燃料电池的实施支持力度较低，但它大力支持微型燃料电池的推广应用）。

表2  不同地区采用大型固定式燃料电池的关键驱动因素总结。

最后一栏显示了迄今为止的实际应用水平

3、结论

固定燃料电池开发和部署已经很久，在过去十年中增长强劲，但这是否会导致完全商业化以及哪些技术会得到大力发展，尚不确定。

目前，大规模燃料电池的全球部署主要由美国和韩国市场主导，这些市场约占装机容量的95％。在美国，在州一级采取的方法也存在重大差异，大部分容量仅在两个州安装。事实上，加利福尼亚州、康涅狄格州和韩国的总和，占据了全球70％以上的固定式燃料电池容量。

在全球范围内，三种技术占主导地位：MCFC，SOFC和PAFC。启动的AFC和PEMFC项目非常有限。此外，一家专业公司主导一种FC类型的生产：FuelCell Energy（MCFC），Bloom Energy（SOFC）和斗山燃料电池（PAFC）。

燃料电池制造商仍主要依赖公共资金，以支持大型固定式燃料电池的部署活动，无论是通过技术推动还是市场拉动措施。这一阶段的主要障碍是燃料电池的可靠性（可用性和寿命）和成本。对电化学过程缺乏基本了解被认为是燃料电池行业遭受许多挫折的原因之一。

有趣的是，美国和韩国提供的国家财政支持类型似乎并没有有意选择特定的燃料电池技术路线，而是帮助多种技术共同发展。

由于对于每一种燃料电池技术只有一家制造商，因此必须采取某种形式的竞争来降低产品成本和供应链成本。目前，此竞争必须来自替代燃料电池技术。

显然，如果要在欧洲实现美国和韩国的实施水平，就需要大量的财政激励措施。欧盟在大型固定燃料电池领域拥有专有技术，但通常燃料电池公司都专注于中小规模应用。

这些专业公司，特别是SOFC和PEMFC公司，可以进一步扩大产品的规模等级。但是，如果欧洲寻求部署大型固定式燃料电池，那么可能需要为以下方面提供激励措施：

重点鼓励欧盟本土现有技术的规模扩大，并在欧盟内部用于特定领域。

不依赖欧盟内部开发的技术大规模部署项目（这类似于韩国采取的方法）。

使用欧盟以外（主要是美国）技术的项目可能比使用欧洲本土技术的项目更难实施，但通过欧洲供应链或制造基地的长期发展可以看到效益前景。

另一方面，欧洲存在与韩国或美国部分地区不同的驱动因素。尤其是，欧洲受益于稳定的电网。投资技术开发以实现规划的目标，将有助于克服一些现存障碍，尤其是降低成本，提高可靠性和耐久性。

欧洲对用于居民的固定式燃料电池拥有强大的生产制造基础，通过采取正确的激励措施，可以进一步扩大其规模。点火差价分析表明，某些欧洲国家可能存在商业模式。