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固态燃料电池(SOFC)将从家用热电共生逐渐向大型电站实现商业化

作者:中国储能电站网 来源:新产业智库 时间:2020-05-22 浏览:
      燃料电池按电解质的类型可分为碱性燃料电池(AFC)、磷酸燃料电池(PAFC)、熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)、固体氧化物燃料电池(SOFC)和质子交换膜燃料电池(PEMFC)五大类。其中固体氧化物燃料电池,是一种采用电化学反应发电的装置,无卡诺循环,其效率远高于其他发电设备,主要产物是CO2和水。SOFC具备发电效率高(自身发电效率接近60%,与热气轮机联用效率可达80%以上)、余热品质高、燃料选用范围广(可使用天然气、煤制气、生物质气、甲醇等),且不需要贵金属催化剂,适应性强,是一种具有很高应用前景的燃料电池。目前主要应用在便携式电源、电站、数据中心、通信基站、分散式供电供暖等领域。

截止日前,日本ENE-FARM项目在日本已经推广超30万套SOFC家用系统,保有量位居全球第一,其中SOFC产品占比约为40%。日本之所以能推广这么多,是因为从2005年开始进行示范运行及政府补助。2005年日本启动家用燃料电池热电联供(ENE-FARM)计划,在2005-2009年建设家用燃料电池示范项目3300台套,并在2009年进行大规模商业化推广。

图表 1  2009-2019.10日本ENE-FARM产品累计安装数量

(单位:万台,%)

数据来源:*补贴发放决策基础(由促进燃料池促进协会累计(至2018财年),Ene-Farm Partners的研究(2019财年),高工产研氢电研究所(GGII),2020年3月

2009年后,在日本政府补贴政策持续,及松下、爱信精机等厂商大力推广下,家用燃料电池系统顺利开启商业化应用阶段。随着规模效应显现,2018-2019年ENE-FARM成本迅速降至120万-150万日元/套(约8万元人民币/套),较2012年成本下降80%以上,逐步减少补贴依赖。在此期间日本政府从2010年开始对于安装燃料电池系统的家庭提供140万日元或制造成本一半的补贴,2015年开始政府补贴额度也降低至50-60万日元。

2019年3月11日,日本产业经济省发布关于“支持ENE-FARM等燃料电池扩大利用运营费补助金”财年预算提案,《财年预算提案》对ENE-FARM项目中的SOFC(固体氧化物燃料电池)和PEMFC(聚合物电解质燃料电池)燃料电池设备和安装费用进行补贴。

补贴范围:燃料电池设备和安装费用的总价,1)低于参考价格(123万日元,即73800人民币):SOFC补助8万日元(即4800元人民币);2)高于参考价格而低于最高价格(134万日元,即80400人民币):SOFC补助4万日元(即2400元人民币);3)如果超过最高价格,不予补贴;4)PEFC(聚合物电解质燃料电池)没有统一补助标准;5)另外,对可支持液化石油气的设备、可应用在寒冷地区、可用在公寓等环境中的FEMFC和SOFC进行额外补贴。

图表 2  日本对ENE-FARM项目中燃料电池设备和安装费用的最新补贴标准

资料来源:METI,高工产研氢电研究所(GGII)编译,2019年3月

根据规划,ENE-FARM计划2020年、2030年分别实现家用燃料电池累计装机量达140万套和530万套,对应成本有望进一步下降到50万日元/套(约3万元人民币/台套)左右。

从生产企业来看,日本主要有松下、东芝、爱信精机等公司,美国有bloom energy、power cell等,韩国有KCERACELL、KOREA SOFC FORUM、HNPOWER等企业,国内SOFC企业有潮州三环、宁波索福人、中广核等企业。

目前来看SOFC主要应用于家庭热电联产项目,还无法适用于大型发电站,这与SOFC自身还存在很多缺点有关,如:工作温度高、启动时间长、对材料要求高,密封问题一直存在、部件制造成本高等。

关键字:固态燃料电池

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