根据热电联产的运行方式和节能特性,氢燃料电池可以发挥重要作用。
热电联产是指在同一电厂生产方式下,热电结合,电厂不局限于发电,还利用汽轮发电机产生的蒸汽给用户供暖。热电联产有着节能、改善环境、改善供热质量、增加供电量等综合效益。
“氢能不仅可以用于交通运输,还可以用于热电联产。”中国氢能股份有限公司董事长邓建清表示,中国在氢能热电联产方面的探索才刚刚起步,而韩国和日本在氢能热电联产方面的应用已经成熟。
自2021年上半年以来,国内氢在热电联产领域的探索,已开始进入示范应用阶段,东方电气、高诚绿色能源、华德氢能等公司已成功交付燃料电池热电联产示范项目。
今年5月下旬,东方电气(成都)氢燃料电池科技有限公司(东方氢能)自主研发的100kW级商用氢燃料电池热电联产系统正式交付使用。系统用可再生能源制氢、固态储氢与供应耦合、燃料电池冷、热、电热电联产组成。发电效率52%以上,热电联产总效率90%以上。系统支持离网并网、孤岛运行、黑启动,对外提供65℃热水。
与东方氢能100kW商用氢燃料电池热电联产系统相比,国内更多的企业正在尝试小型热电联产。
该系统是一种新型的基于零排放的发展燃料电池热电联产电厂系统互连的额定功率20千瓦,包含水电解制氢模块、储氢、燃料电池发电模块,废热回收模块,直流配电模块和控制模块,可大规模用于储能,作为循环发电电源和负荷电源,并为用户提供热水或供暖。
此外,国内一些企业在天然气重整制氢联合热电领域也取得了突破。
7月下旬,江苏华德氢能科技有限公司与江苏科技大学共同建设天然气重整制氢分布式氢燃料电池热电示范项目,完成交付。该系统可以补充原有浴室的热水供应,产生的能量可以供应校园电力系统,实现能源的高效利用,降低校园的能源成本。
山东省在“氢成万”示范工程中,利用光伏、风电开展大规模电解水制氢,光伏、风电转化为氢能;以纯氢管道输送方式,在工业园区和加氢站引进氢能利用;氢燃料电池将用于向城市社区提供热量,并将建设10万多个氢社区。
除了山东省,佛山也在准备启动燃料电池热电联产示范。地方政府的鼓励措施有望加快燃料电池热电联产的示范,但在实现商业化之前,还需要外国经验。
事实上,热电联产在世界上有着悠久的发展历史,以美国、日本为代表的发达国家已经进入了氢燃料电池热电联产技术商业化应用的初期阶段。
目前,国际氢燃料电池分布式能源供应与热电联产市场主要包括以日本松下为代表的小型家庭质子交换膜燃料电池热电联产系统;以美国Bloom Energy为代表的大型商用固体氧化物燃料电池分布式发电系统;欧盟在开发供国内使用的微型热电联产系统方面主要遵循日本的模式,并通过ene-Field和PACE示范项目进行了推广。
“从山东和佛山的最新进展看,燃料电池热电联产将纳入氢能产业总体布局,初步论证和验证工作即将启动。”一位长期关注氢产业的投资者表示,随着科技部氢成万项目的推进,国内热电联产有望向前推进,而参与其中的企业要有足够的耐心,做好长期的布局,以满足5—10年商业阶段的到来。