针对国内热电联供应用场景,一些燃料电池企业率先展开了探索与角逐。
今年以来的代表性事件包括:佛山燃料电池热电联供项目招标;清能股份旗下豫氢动力中标氢燃料电池发电系统项目;2月24日,松下冷热电三联供氢能示范项目启用仪式在无锡举行;同样在2月,潍柴方面透露,公司SOFC产品已经在潍柴燃料电池产业园和潍坊市能源集团开展示范,累计运行超过30000小时;华清能源方面透露,公司25kWSOFC热电联供系统即将交付天津临港,作为京津冀首套100kW SOFC能源微电网示范项目的一期工程。
事实上,除了这些企业外,国内还有不少燃料电池企业在持续耕耘燃料电池热电联供领域。那么,国内燃料电池热电联供未来发展机遇究竟如何?
参与企业与示范项目增多
高工氢电梳理发现,国内自2021年起开始有燃料电池热电联供示范项目启动,2022年持续探索与推进,到了今年示范项目进一步增多。
参与企业方面,国内企业潍柴、华清能源、东方氢能、铧德氢能源、高成绿能、贵州氢能效率、清能股份等燃料电池企业都有参与配套国内热电联供示范项目。国内热电联供项目的兴起,也吸引了松下、日本爱信、韩国斗山等外资企业参与角逐。以下是部分企业最新动态:
4月11日,佛山南海全国首座氢能进万家智慧能源示范社区项目ENE-FARM 700W家用燃料电池热电联供设备代理采购招标公告发布,招标人为中科润谷智慧能源科技(佛山)有限公司,拟采购日本松下ENE-FARM 700W家用燃料电池热电联供设备,100套。
3月1日,清能股份旗下豫氢动力官微发布消息称,公司成功中标焦作煤业(集团)开元化工有限责任公司氢燃料电池发电系统公开招标项目。本次项目为国内氯碱工业首个将副产氢气作为能源加以综合利用的尝试。项目建成后,不仅能覆盖周边燃料电池车辆用氢需求,同时为厂区解决2MW的供电以及约7GJ/h的余热回收,有效提升企业经济效益的同时还实现企业大幅节能减排。
在2月24日启用的冷热电三联供氢能示范项目是松下集团在无锡高新区打造的全球首个纯氢燃料电池项目。项目建设1座40KW氢能冷热电综合利用能源供应系统,整套系统的发电部分由8台松下5KW纯氢型燃料电池组成,以多台联动为主要的供能方式,搭配太阳能发电系统和储能系统,同时结合松下的溴化锂制冷机组,从而实现多种能源的互补利用。
2月18日,潍柴发布全球首款大功率金属支撑商业化SOFC产品。在发布会当天,潍柴方面透露,公司SOFC产品已经在潍柴燃料电池产业园和潍坊市能源集团开展示范,累计运行超过30000小时,商业化运营实现了阶段性突破。潍柴SOFC产品高效供应电能、热能,大幅减少客户用能成本。
2月1日,华清能源也举行了国内首套商业化、全自主知识产权25kWSOFC热电联供系统产品成功下线仪式。该热电联供系统即将交付天津临港,作为京津冀首套100kW SOFC能源微电网示范项目的一期工程。华清能源25kW SOFC热电联供系统可兼容氢气、天然气、工业副产氢气、甲醇等多种燃料。
2022年12月,铧德氢能源官微消息,公司纯氢型燃料电池热电联产系统CarNeu-5研发成功,即将交付给西北某光伏-电解水制氢-加氢-发电-供热一体化工程。CarNeu-5整个系统发电功率5000W,采用380V三相交流并网,可向外输出50-60℃热水,热功率>4500W,全系统全流程额定净发电效率>47%,最高净发电效率>53%。
在2022年8月、9月,东方氢能分别两次交付氢燃料电池热电联供产品。前者交付产品用于三峡研究院乌兰察布“源网荷储”技术研发试验基地的“制储运加”氢能综合示范项目,作为绿氢规模化生产和应用的全产业链技术研发验证平台,为三峡科研院绿氢技术未来发展提供有力支撑;后者交付产品运用于南方电网广东电网广州供电局在广州市开展固态储供氢装置集成示范应用研究项目,该项目是南方电网首个氢能源示范应用研究项目。
从目前国内热电联供示范项目来看,项目所在区域不同、项目要求不同,所用的“燃料“也有所不同(绿氢、天然气、化工副产氢、甲醇等),采用的燃料电池类型也有所不同,以质子交换膜燃料电池(PEMFC)、固体氧化物燃料电池(SOFC)为主。
脱碳需求下,政策至上而下推动
为何国内燃料电池热电联供应用开始受到重视,且示范项目逐年增多?业内分析认为:
从大环境来看,首先是国家能源转型的倒逼,企业未来面临着碳积分以及碳税的征收,算上碳排放成本,这使得利用燃料电池实现绿色转型成为可能;再者,氢能的推广应用仅靠交通运输端是不够的,工业、建筑以及发电等领域仍是脱碳的关注点,燃料电池热电联供将在未来实现碳中和目标中发挥重要的作用。
另从燃料电池应用来看,燃料电池热电联供具有高效的能源利用效率,当将其发热和发电的属性结合起来之后,发展优势就得以显现,经过测算分析具备广阔的应用前景。
因此国家从中央到地方都出台了一系列政策鼓励燃料电池热电联供的发展。早在2021年9月,中国科技部发布的《关于发布国家重点研发计划“氢能技术”重点专项2021年度定向项目申报指南》就指出,要结合副产氢、绿氢在工业园区内加注、供热、热电联供需求,打造“氢能园区”试点工程。
2022年3月,国家发改委发布的《氢能产业发展中长期规划(2021-2035年)》提出,要因地制宜布局氢燃料电池分布式热电联供设施,推动在社区、园区、矿区、港口等区域内开展氢能源综合利用示范。
地方层面,据不完全统计,北京、天津、河北、内蒙古、宁夏、鄂尔多斯、苏州、常熟、宁波、潍坊、嘉善、佛山南海、青岛西海岸等众多省市区均发布了相关专项政策积极推进热电联供研究及示范应用。其中超13省市明确了热电联供发展目标,还有几个市级政府专门出台了财政政策支持热电联供发展。
比如,2022年8月,《辽宁省氢能产业发展规划(2021-2025年)》提出,到2025年,全省分布式发电系统、备用电源、热电联供系统装机容量达到100兆瓦;2020年,《四川省氢能产业发展规划(2021-2025年)》提出,到2025年,要实现热电联供示范应用,建设氢能分布式能源站和备用电源项目5座。
此外,山东“氢进万家”项目就提出,通过燃料电池向城市社区供热供暖,建设超过10万户的氢能社区,燃料电池热电联供的氢气使用量不低于1万吨。
北京市提出分布式能源系统装机规模10MW。北京还专门制定了燃料电池热电联供技术指标,提出突破固体氧化物燃料电池热电联供系统技术,实现系统额定发电功率≥30千瓦、发电效率≥55,热电联供总效率≥85,连续运行≥1000h。
佛山市规划2025年和2030年分布式能源装机规模分别为2MW和10MW。2021年11月,全国首座氢能进万家智慧能源示范社区项目在佛山南海投运,项目采用的燃料电池分布式能源工程涵盖了燃料电池热电联产终端、多能互补能源微网、社区智慧能源系统的实际应用,是“多能融合”技术的一次突破性开发应用。
整体来看,虽然燃料电池热电联供技术的应用在我国尚处于发展和示范初期,但在政策的推动下,越来越多的企业已参与进来,小规模示范应用正在稳步铺开,未来发展前景可期。