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氢燃料电池商业化渐露头角

2017年01月20日 摘要:氢燃料电池商业化渐露头角时间:2016-02-16 15:38:58来源:中国氢能源网1、前言氢能与燃料电池技术为清洁能源系统的利用提供了一条新的途径。氢的来源广泛,既包括可再生能源,也包括不可再生能源资源。氢能可以成为与电力互补的能源载体,从而有效降低当前能源系统的碳排放。而氢燃料电池技术具有不受卡诺循环的限制,能量...

氢燃料电池商业化渐露头角

时间:2016-02-16 15:38:58来源:中国氢能源网

1、前言

氢能与燃料电池技术为清洁能源系统的利用提供了一条新的途径。氢的来源广泛,既包括可再生能源,也包括不可再生能源资源。氢能可以成为与电力互补的能源载体,从而有效降低当前能源系统的碳排放。而氢燃料电池技术具有不受卡诺循环的限制,能量转换率高,零排放,无噪音等诸多优点,可广泛应用于交通工具、固定式发电、物料搬运、备用电源和便携式电源等诸多方面。

随着氢燃料电池技术的进步,近几年来全世界范围内燃料电池产品的出货量在不断增长。全球主要汽车公司兑现承诺,氢能与燃料电池技术于2015年开始进入商业化阶段。但是,高成本和氢能基础设施的缺乏仍然在阻碍着燃料电池市场从量到质的转变。为了突破这些阻碍,一方面研究人员一直在努力,过去十年对氢能与燃料电池的持续研究、发展和示范(RD&D)已取得了许多关键技术的突破;而另一方面,以美、德、日等国为代表的发达国家也不断为氢能与燃料电池技术的发展和商业化提供政策和资金支持。2015年,世界已经依稀看到了氢能与燃料电池商业化正在崭露头角,值此岁末年初之际,上海氢能利用工程技术研究中心与中国氢能源网总结过去一年中世界范围内与氢能和燃料电池相关的政策和商业化发展动态,供业内人士、投资者、决策者和广大读者参考。

2、政策动态

全球最大的发达国家美国长期重视氢能与燃料电池技术的发展,加利福尼亚州地区是清洁能源应用的先驱,目前政策导向已经越来越重视氢能基础设施建设,其在未来五年内将投资1亿美元建立100座加氢站。美国能源部(DOE)于2015年12月15日宣布设立3500万美元的基金,这笔资金的资助范围涵盖了氢气的制取、储存、运输,基础设施元件制造以及氢能及燃料电池技术的推广等方面。发展联盟的课题包括燃料电池性能及耐久性研究、先进储氢材料研究、制氢及储氢与燃料电池的性能及成本分析。

2015年汽车厂商开始向市场供应燃料电池汽车可以说是燃料电池领域的一大新闻。美国以及日本早在2014年开展了氢能汽车租赁业务。如今,在日本以及美国加州,燃料电池汽车已经在市场上销售。随着氢能汽车商业化,DOE希望氢基础设施能同步发展,这包括了生产、配送、储存、制造,同时也希望进一步降低燃料电池成本以及提高燃料电池耐久性。

在亚洲,2015年,日本继续保持了对氢与燃料电池的高强度投入。政府为FCV消费者提供高额的补贴。如政府为购买Mirai的消费者提供300万日元的补贴,补贴力度远远高于中国、美国及欧洲政府对电动汽车购买者的补贴。日本政府计划2016年投入氢能与燃料电池的财政预算达到601亿日元,比2015年的430多亿大幅增加。预算分配如下:补贴ENE-FARM家用燃料电池系统170亿日元,补贴燃料电池汽车150亿日元,补贴加氢站62亿日元,燃料电池及加氢站的研发预算88.5亿日元,全球氢供应链示范项目33.5亿日元,氢的制取储运研发及构建氢能网络投入97亿日元。

韩国对于FC的青睐以及投入力度保持不变。蔚山市政府计划通过部署超过1000台燃料电池车辆以及增加加氢站数量至10座以上来加快蔚山市氢能生态圈的建立。为此,蔚山市政府计划投资455亿元,具体的目标规划为到2016年将氢能车辆数量由现有的8辆增加到35辆,到2017年增加到56辆,到2018年200辆,2019年700辆,最终到2020年增加到1000辆;同时,加氢站的数量由现有的1座增加到12座。

此外,得益于韩国政府的鼓励以及韩国自身资源的匮乏,FC系统在韩国得到了极大的普及,政府的激励措施已经到位,韩国政府制定了在2035年11%的电力由可再生能源提供的目标,而FC技术正是主要选择之一。首尔更是计划到2030年将FC电力的比例提升到50%。韩国政府对于FC的政策支持包括有一个可再生能源占比条例(RPS),该条例规定发电量大于5000MW的电力公司从2012年起必须至少有2%的电力来自于可再生能源,而这个比例到2022年将增加至10%。

2015年发生在中国各地的严重的雾霾天气引发了中国上下的关注, 2015年继续开展新能源汽车推广应用工作,实施有关补贴政策,其中燃料电池乘用车和燃料电池公交车的补助标准最高分别可达20万元/辆和50万元/辆。2014年11月,国务院办公厅印发《能源发展战略行动计划(2014-2020年)》,明确今后一段时期我国能源发展的总体方略和行动纲领,其中“氢能与燃料电池”被列为20个能源科技重点创新方向之一。2015年10月,工信部发布《中国制造2025》重点领域技术路线图,在节能与新能源汽车领域明确提出了燃料电池汽车及其关键部件的技术路线图。在新材料领域的新型能源材料技术路线图中也对燃料电池关键材料的研发提出了技术目标。



此外,国务院总理李克强9月29日主持召开国务院常务会议,决定推出新一批简政放权放管结合改革举措,打造公平规范便利的营商环境;部署加快雨水蓄排顺畅合理利用的海绵城市建设,有效推进新型城镇化;确定支持新能源和小排量汽车发展措施,促进调结构扩内需。其中,在确定支持新能源和小排量汽车发展措施方面,会议认为,促进新能源和小排量汽车发展,淘汰超标排放汽车,有利于缓解能源与环境压力、推动汽车产业结构优化和消费升级、培育新的经济增长点。会议决定,一是完善新能源汽车扶持政策,支持动力电池、燃料电池汽车等研发,开展智能网联汽车示范试点。机关企事业单位要落实车辆更新中新能源汽车占比要求,加大对新增及更新公交车中新能源汽车比例的考核力度,对不达标地区要扣减燃油和运营补贴。创新分时租赁、车辆共享等运营模式。各地不得对新能源汽车实行限行、限购,已实行的应当取消。二是从2015年10月1日到2016年12月31日,对购买1.6升及以下排量乘用车实施减半征收车辆购置税的优惠政策。三是加快淘汰营运黄标车,开展清理整顿专项行动。对进度严重滞后省份要强化问责。在现有资金支持基础上,允许地方政府将盘活的财政存量资金用于推动淘汰工作。确保完成到2017年全国基本淘汰黄标车任务。

在欧洲,推动FC发展的项目主要包括CHIC项目和亚伯丁氢能公交项目,此两个项目涉及到制氢技术、燃料电池技术开发、FCV、FCB和加氢站等每个方面。

丹麦政府在2012年开始对BEV和FCEV实行免税政策,原政策在2015年就要到期。2015年11月,丹麦政府通过了一项政府决议,将延长现有的对于燃料电池汽车(FCEV)的免税优惠政策至2018年。另外丹麦政府将逐步根据不同整车效率以及价格对电池驱动的电动车辆(BEV)征税,当然主要的征收对象还是那些续航里程较高的高档BEV。


上海氢能利用工程技术研究中心于2012 年10 月正式开始组建,是依托于上海舜华新能源系统有限公司建立的、经上海市科委批准的市级工程技术研究中心。中心以氢能利用为专业研发领域,建立健全氢能技术研究及产业化服务平台,氢能知识普及基地及人才培养基地,促进关键部件及技术的工程化转换,推动氢能和燃料电池汽车产业的发展。上海氢能利用工程技术研究中心将以推进氢能利用的发展为己任,促进国内氢能行业的发展,缩小国内外差距,为我国氢能发展扬帆助航!

上海氢能利用工程技术研究中心旗下网站“中国氢能源网”创办于2006年,是由上海舜华新能源系统有限公司投资建设的国内第一个氢能源门户网站。 中国氢能源网致力于打造专业、权威的氢能源信息平台,旨在为业内人士、投资者、决策者及广大读者提供全面、及时、专业的氢能源行业资讯服务。中国氢能源网已开通微信公众平台,欢迎扫描二维码或查找微信公众号“中国氢能源网”添加关注中国氢能源网微信公众平台。


3、商业化进展

3.1燃料电池汽车及加氢站

汽车工业正在经历一个转型期。为了应对越来越严苛的排放标准,更多的汽车企业将目标投向可再生能源技术,燃料电池汽车获得了诸多企业的青睐。

3.1.1 燃料电池轿车--FCV

2015年FCV最引人注目的动态当属丰田汽车公司Mirai FCV 在美国加州的销售。Mirai FCV 推出后最早的预期目标是在2015年底之前售出400辆。但上市的第一个月内,丰田就已收到约1500辆的采购订单。所以,丰田公司随即调整了年度目标到3000辆,以满足消费者的强劲需求。丰田Mirai在2015年10月正式在北美接受订购,丰田公司预计2016年Mirai的年销量将达1000辆。在Mirai开发阶段,与前一代2008 FCHV-adv相比,成本已降低95%。丰田相信随着燃料电池汽车的销量增加,其价格将会越来越低。丰田计划在2020年在全球范围销售30000辆燃料电池汽车,这是该公司2017年销售目标的10倍。作为促进FCV普及的措施之一,丰田还宣布无偿提供丰田独有的约5680项燃料电池相关专利(包括正在申请中的专利)的使用权,包括了氢燃料电池组、高压储氢罐、燃料电池控制系统等核心技术。

丰田公司与Air Products公司合作,在加州新建设的加氢站建成前,使用移动加氢车为消费者提供氢气。Air Product公司的移动加氢车使用蓄电池以及太阳能发电制氢,每次可以为Mirai加注半罐氢气,提供150英里的续航里程。移动加氢车的储氢能力为85kg,可以满足30多辆车的加氢需求。


2015年底,丰田开始进军欧洲市场,英国是欧洲推广计划中的首推市场。10月份,ITM Power正式在接收来自丰田的首辆Mirai燃料电池汽车。到2015年年底,有12辆燃料电池汽车在英国的道路上行驶。与此同时,两家公司还签署了首个燃料供应合同。ITM Power公司将使用旗下的位于伦敦的三个由FCH JU以及OLEV、Hyfive计划资助建立的加氢站为丰田的车辆加氢。ITM Power公司的公共加氢站售氢价格为每公斤10英镑,这将是英国公用加氢站的售氢的最低加氢价格,充分体现了站内制氢技术的成本优势。由于丰田公司承诺在Mirai车辆使用的头三年免费使用燃料,故丰田公司将是这些燃料的直接顾客。后续德国和丹麦也将纳入丰田的推广计划。

2014年,本田提供1,380万美元的巨额资金给FirstElement Fuel,来协助加速加州加氢站布建的进度,来配合新一代Clarity FCV的大量生产与上市贩售。本田在2015年东京车展中发表的新一代氢燃料电池车Clarity FCV,即将在2016年底於美国加州正式发布上市,美国本田也公布初步贩售价格与计划,Clarity FCV将会有月租赁及整车零售两种方式,月租赁价格为500美元 (约合人民币3350元) ,整车售价目前原厂表示约为6万美元 (约合人民币40万元)。Clarity FCV是承接FCX Clarity地位而来的第三代车款。除了造型彻底改头换面之外,本田表示透过更成熟的氢燃料电池技术,Clarity FCV的氢燃料电池模组比旧款车型体积缩小33%、能量密度增加60%,并可输出134匹的最大马力,以及超过300英里 (约480公里以上) 的续航距离,且只需3到5分钟,就能再次将氢燃料储罐充满。


总部位于蔚山的韩国现代汽车公司是世界上第一个推出量产氢能燃料电池汽车(途胜ix35燃料电池版)的汽车生产商,自从2014年6月首次交付以来,在南加州地区的保有量已经接近100辆。但是其在全球范围的销售总量还不到400辆,这已经被后起之秀丰田超越。但现代也正在稳步推进燃料电池商业化。现代途胜ix35燃料电池车在加州沙漠内的湖床上以94.6英里每小时的时速创造了量产氢能SUV的路上最快车速纪录,续航里程达到了265英里。


南加州是目前加氢站分布最集中的地区之一,预计到2016年实际运行的加氢站数量接近50座, ix35燃料电池车届时将可以满足消费者对于氢能车辆的需求。9月,洛杉矶凯斯现代成为南加州地区第四个现代途胜ix35 FCV的经销商。包括凯斯现代在内,现代在南加州地区共有位于卡森的胜利现代、阿纳海姆哈丁现代以及塔斯廷现代四家途胜ix35FCV经销商。途胜ix35FCV一直在美国采取租赁的方式,所以可以让更多的人有机会使用。

9月,空气产品公司车队就向英国首个提供燃料电池汽车租赁服务的ALD公司租用现代ix35 FCV 48个月。


空气产品公司是伦敦唯一一家拥有加氢站的企业,分别坐落在斯特拉福德、希思罗机场和亨顿,燃料电池汽车主要用于STEM活动、学校活动、参观加氢站及公司会议。

3.1.2燃料电池公交车FCB

日本丰田汽车公司推出一款搭载新型丰田FCB,并于1月9日投入丰田市Oiden公交车路线使用。此新型FCB配备了8个高压氢气罐以及两个燃料电池堆和两个电动机,以提供额外需要的输出。

在欧洲CHIC项目中,56辆FCB已经在包括阿劳、波森、伦敦、米兰、奥斯陆、科隆、汉堡和惠斯勒在内的8座城市成功运行。它们总共减少了6000吨的温室气体排放,相当于91辆柴油公交车一年的二氧化碳排放量,共节省柴油约400万升。


欧洲FCB数量庞大,主要包括CHIC项目和亚伯丁氢能公交项目。

CHIC项目将持续到2016年底,参与的城市也正在计划扩大技术的应用范围。与此同时,欧洲另外一个公交车试运行计划也在筹划中,新计划由FCH JU机构,公交车运营商、政府部门以及燃料供应商联合倡议,目标在2020年投放上百辆公交车。下一批次的公交车投放将在大幅降低公交车成本的同时,确保技术在商业上可行,为降低公共交通的二氧化碳排放出一份力。


伦敦FCB车队在固定线路上已经累计运行超过100700h,行驶里程超过690000公里。车队中首辆公交车达成了运行20000小时的里程碑,预计车队的其他公交车也能相继完成这一目标。

伦敦FCB均配备巴拉德FCvelocity®-HD6燃料电池模块。车队于2010年首次投放5辆FCB,并且于2013年增加至8辆,这些公交车燃料经济性以及可靠性已经超出预期,正在为运输部门降低2020年二氧化碳排放量的目标践行。鉴于车辆状况良好,2015年6月,伦敦交通局与巴拉德公司签署了新协议,此批公交车的运行期将延长5年。


10月12至16日,CHIC项目部署FCB在法国五个公司进行了巡回展出。在每个城市都展示了FC巴士可以有与普通柴油巴士接近的行驶里程,所展示FC巴士的行驶里程已经超过了100万公里,累计节省碳排放1200吨


亚伯丁氢能公交项目拥有10辆Van HoolFCB,其中6辆由Stagecoach运营,走X17号线,从亚伯丁市中心开往西山(Westhill),另外4辆是亚伯丁市首次运营,走X40号线,从君士威尔士(Kingswells)到唐桥(Bridge of Don)。亚伯丁市政斥资1900万打造了亚伯丁加氢站,该加氢站由林德集团旗下的BOC持有和运营,现属于绿色交通试验项目的一部分。该项目旨在提升氢能技术以及检验其对经济和环境带来的正面作用。

在中国,2015年巴拉德公司与多家公司签订了合作协议。6月8日,在北京分别与南通泽禾新能源科技有限公司(“泽禾”)和广东鸿运氢能源科技有限公司(“鸿运”)签署价值1000万加元(约合5000万人民币)的最终许可协议和供应协定,为中国两座城市首批部署的33辆FCB提供燃料电池动力产品和技术解决方案。11月10日,巴拉德能源系统公司(简称“巴拉德”)与厦门金龙联合汽车工业有限公司(“简称金龙”)在金龙总部厦门签订战略合作协议,双方将合作研发生产燃料电池驱动的客车。


公司双方协定,由巴拉德公司提供燃料电池引擎和相关解决技术,共同合作研发、优化和生产燃料电池公交车。双方计划首先在中国部署燃料电池公交车,再通过金龙的全球网络推向国际市场。

3.1.3加氢站

燃料电池汽车的商业化离不开加氢基础设施的建设和普及,包括为FCEV和BEV/PHEV基础设施建设投入适量的资金及合理的准入条件。

在美国,2015年主要在加州为丰田FCV的商业化计划建立配套基础设施。美国参议院近期通过了第217号决议,其中提及了氢能和燃料电池技术所带来的好处,并确认了10月8号为国家氢能及燃料电池日。

在加州,空气产品公司是加氢站建设的主力军,共计在加州37个不同的地点拥有加氢站。其现有12座SmartFuel加氢站,另外还有25座加氢站在建设、审批或准备状态。空气产品公司还为FirstElement Fuel公司加州加氢网络的初始19座加氢站提供加氢技术。空气产品公司还同时运营着3座燃料电池叉车专用加氢站。


空气产品公司700Mpa加氢站正在为现代FCV加氢

在欧洲,2015年Hyfive、Clean Energy Partnership以及UKH2Mobility等多个计划正在稳步推进,旨在推广氢能基础设施的建设以及氢能交通的普及,也主要围绕着FCV的引入进行加氢站建设。欧洲已经拥有超过40个加氢站,还有上百个正在建设。加氢站的选址也具有战略前瞻性,将选址于大城市以及相连的主干道上。随着丰田和本田相继推出燃料电池汽车(FCV),德国北莱茵-威斯特法伦州的氢能基础设施建设也正在扩大。到2015年年底,亚琛、杜塞尔多夫、科隆/波恩机场、科隆、明斯特和伍珀塔尔都建立了70MPa加氢站。德国目标2015年建成50座加氢站,到2017年建成100座加氢站,到2023年建成400座加氢站,届时德国高速路上每隔90公里就有一座加氢站,每个城市区将至少有10座加氢站。


目前在丹麦已经有7座加氢站正在运营,另外还计划在2016年增建4座,建成以后,丹麦50%的公民可以方便地加氢。H2 Logic公司正在与丹麦的众多石油公司合作建立加氢网络。另外Hydrogen Fuel A/S公司还计划在2016年建立最多5座加氢站。


丹麦是当今世界上加氢站最为密集的国家之一,这为目前汽车巨头们大力推广燃料电池汽车(FCV)进入丹麦提供了极大的支持。自从现代在2014年将其途胜FCV正式在丹麦开售以来,仅在2015年内,丹麦境内的FCV数量几乎翻倍。而目前丰田也计划2015年将其Mirai FCV引进入丹麦,本田也计划在2016年向丹麦引进FCV。

瑞典斯德哥尔摩首个加氢站于2015年9月份揭幕,加氢站获得欧盟HIT-2计划(交通用氢能基础设施计划)的资助,该加氢站由全球氢能技术领导企业林德子公司建设。作为全球氢能基础设施的龙头,林德已经在全球15个国家设立超过100个加氢站,累计加氢次数达10万次。

法国Air Liquide公司掌握着从生产、仓储、配送以及终端客户应用开发等领域的氢能全供应链。该公司一直致力于推广氢能在交通运输领域的应用。在全球范围内,Air Liquide已经成功建设了75个加氢站,其中5个位于法国。

为了加快氢能低碳交通在欧洲范围内的普及,壳牌石油公司将于2016年开始在德国其加油站内安装加氢设备,并形成一定的加氢网络。预计到2023年,可以在德国境内近400个加油站内安装有加氢设备。此次计划是由壳牌公司、H2 Mobility计划合作伙伴以及德国联邦交通部共同合作。壳牌公司于2011年在德国建立了其第一座加氢站,到目前为止其在德国境内共有3座加氢站,其中一座位于柏林,另外两座位于汉堡。其希望计划中的首批4个加氢设备安装点位于法兰克福、伍伯塔尔、Geisingen和Wendingen。这些安装的加氢设备将用于氢能燃料电池汽车的加氢服务,而其表示给这些汽车加氢的成本与给传统内燃机汽车加油的成本相差无几,且这些车的续航里程也与传统汽车相当。壳牌公司还在美国洛杉矶有两座示范加氢站用于评估其加氢技术、降低成本并分析用户行为。



戴姆勒、林德集团以及石油公司TOTAL、OMV、Avia和Hoyer达成合作将在德国境内大大增加加氢站的数量。其中,戴姆勒和林德将分别投资1000万欧元建立10座加氢站。就在9月25号,双方共同发起建设的公共加氢站在柏林夏洛滕区TOTAL公司多功能燃料加注站正式开放。而剩余在2015年内完成的加氢站也在下图中标出。


该项目作为氢能和燃料电池技术国家创新项目(NIP)的一部分得到了国家氢能和燃料电池技术组织(NOW)的支持。

在亚洲,日本政府计划于2015年在四大都市圈建成100座加氢站,至2025年建成1000座加氢站。截至2015年10月,日本在用商业化加氢站有31座,预算经费已落实的计划建设加氢站有81座。



3、商业化进展

3.2.固定式发电

FC系统已经在美国部署超过了10年,德国和日本等国家也已经有多年的应用历史,而日本家用FC系统销售更是超过了120000套并且还在迅速增加。

在日本,政府继续通过ENE-FARM计划推动燃料电池家用热电联供系统在日本的商业化应用,计划目标是2030年达到530万套。至2016年燃料电池CHP售价将继续降至70-80万日元,而政府补贴将终止,市场达到自维持,即实现商业化。ENE-FARM项目可以说是世界上最为成功的燃料电池商业化项目。目前,该项目已经支持部署了超过120000套家用燃料电池设备,这些燃料电池被安装在公寓以及普通住宅内,由公寓开发商选择安装与否,并且有其他附件应用用途可供选择。


日本对于家用燃料电池的兴趣可以追溯到1999年,其千禧年项目就包括对于PEMFC研究的支持。日本的住宅能源需求量很大并且一直保持增长的态势。日本政府于2005年开始了一个大型家用燃料电池示范项目,总共部署了3300套燃料电池系统。由于该项目取得的成功,日本政府于2009年正式开始了商业化推广,并且提供了深度的资金支持,这其中就包括了ENE-FARM项目。

ENE-FARM项目是公私合作伙伴关系的典范。在2009年,政府同意每套燃料电池补贴140万日元或者制造成本的一半,并做出补贴多年的承诺。虽然每套设备的补贴力度下降,但是总的补贴预算不断升高。现在这个数字已经慢慢增长至超过12000套,而每套设备的补贴则降至了500000至600000日元,补贴总金额达到了222亿日元,预计补贴到2016年年底就将结束,政府也已经开始讨论下一步的支持计划。另外,这些家用燃料电池生产厂商开始试图进入欧洲市场。

在韩国,主要固定式发电FC公司是美国斗山FC公司。2015年,该公司和韩国多家企业达成了合作,签订了40MW电力的订单,这些FC会在美国康涅狄格州制造,然后进口到韩国进行安装。另外像Hydrogenics、普拉格和劳斯莱斯等公司也纷纷拓宽他们在韩国的业务。


世界最大的燃料电池电站位于韩国Hwaseong,距离首尔1小时车程,每年可以产生440MW时的电能,站内配备21座2.8MW的燃料电池,每座燃料电池占地面积有一个篮球场大,这些燃料电池足以为135000户家庭提供电力。


三星物产公司、韩国水电核电集团(KHNP)与斗山FC公司就一大型清洁能源项目达成合作协议。根据协议,斗山公司将为该项目提供70套燃料电池系统,这些燃料电池可以提供30.8MW的清洁电力与热能,而三星将负责整个项目的工程设计、采购与具体制造,KHNP则将负责将这些清洁电力与热供给给釜山的一片新住宅区。据估计,这些电力将可以满足71500户韩国家庭的用电需求。


目前韩国所有的事业单位都必须满足可再生能源配额制指标,这些单位必须采用一定比例的清洁能源。与风能与太阳能等其他可再生能源技术相比,燃料电池占地面积更小、能量密度更高,因此燃料电池在韩国的接受程度很广。这些燃料电池将于2017年2月开始发电,届时斗山将在韩国运营有105套燃料电池,总发电量达到45MW。

欧洲方面,Ene.field项目由欧洲工业代表以及欧洲FCH-JU组织共同出资,将在11个欧洲国家布置超过1000个家用燃料电池微型CHP系统。该计划是欧洲最大的现代能源技术产品投放计划,生产厂家可以通过批量化生产降低成本。在过去的6个月时间内,已经有超过300个CHP系统被成功安装。

德国计划到2015年在境内安装600台1.5千瓦BlueGen系列燃料电池系统。

苹果公司一致热衷于CHP。2015年11月,苹果向北卡罗来纳州公共事业委员会提交了燃料电池站点的建设计划。苹果将在夏洛特北部40公里的Maiden建设4.8兆瓦燃料电池站点。该站点坐落于苹果公司的数据中心旁,该数据中心为iCloud数据存储以及Siri语音识别软件服务。根据美国能源情报处的最新报告,建设燃料电池电站的耗资为每兆瓦670万美元,预计苹果公司的项目规模在3000万美元。这将是美国非电力公司建设的最大的燃料电池站点。站点将由24个燃料电池模块组成,将通过重整天然气的方式获取氢气。预计后期将引入垃圾填埋场生产的甲烷或者气体生物沼气,进一步降低天然气的使用。


在中国,第一座燃料电池发电站将在辽宁省营创三征(营口)精细化工有限公司进行安装。该电站得到欧洲FCH JU计划的大力支持,将由Nedstack 与阿克苏诺贝尔工业化学品公司和MTSA技术电力公司合作负责安装,电站总发电量可达2MW。

3.3.叉车

美国是目前燃料电池叉车示范运营最多的国家。2015年燃料电池叉车在科罗拉多州得到了发展。施特普尔顿的克罗格中心就拥有了超过200辆的燃料电池叉车,并且安装了最先进的加氢设施,采用了液态储氢的方法。

丹麦能源技术发展与技术计划(EUDP)将出资969万丹麦克朗资助HyFlexDrive计划。HyFlexDrive计划旨在开发下一代可靠、低成本的叉车用燃料电池系统,并且目标直指商业化。位于丹麦北部的Hedegaard Foods、Rockwool 和Arla Foods等公司将参与计划中,验证新系统的可行性。计划将由Dantherm Power公司主导推动,该公司拥有多年的清洁能源备用电源系统设计经验。与此同时,台湾M-Field公司也将会向计划投放相关燃料电池系统技术。M-Field作为一家台湾公司已经在丹麦建立实体研发地,旨在加强在欧洲的研发活动,并且扩大欧洲市场业务。

3.4.基站备用电源

通信基站用燃料电池备用电源的优越性和可靠性得到了很好的验证。

印度在此领域几年来一直处于领先地位。至2015年初,Essential公司已经为超过一万个基站提供服务,总计装机功率为100MW,年均收入达7500万美金。Intelligent Energy公司为印度电信通讯塔部署燃料电池技术作为备用电源项目,其总价值高达12亿英镑,总共覆盖了印度27400座通讯塔。目前,印度国内共有约425000座通讯塔,而由于印度电力系统的不稳定,这其中的70%每天断电时间达到了8小时,这意味着国内9亿多手机用户中的一半用户经常与外界失去联系,为此印度每年在通讯塔上所消耗的柴油达到了30亿吨。因此,燃料电池的安装不仅对通讯行业大有裨益,也将对印度能源市场的转型有着积极的作用,意味着能源利用效率的提升以及成本的降低。


巴拉德动力系统宣布获得了印度博拉集团50台ElectraGenTM-H2氢能备用电源模块的订单,这些模块将被装备在其印度电信分支创想公司网络基站。订单内所有的模块都将在2015年年内完成发货,这个订单标志着博拉集团在2016年底完成部署200套氢能备用电源系统的第一步。

3.5.其他

2015年3月19日,世界首列氢能源有轨电车在中国南车青岛四方机车车辆股份有限公司下线。

6月11日巴拉德公司与唐山轨道客车有限责任公司(TRC)签署了框架合作协议。合作的主要内容包含设计开发新的燃料电池模块以满足有轨电车或地面运输汽车的应用需求。该框架合作协议设想在TRC有轨电车上安装为其量身定制设计的下一代巴拉德燃料电池动力模块。最初的工作包含由巴拉德提供具体的技术解决方案,协助设计、整合燃料电池动力模块安装于TRC有轨电车上,并在2016年设计出为地面运输车辆供电模型。

10月份,巴拉德公司在公司总部举行的庆典上与中国中车股份有限公司下属青岛四方机车有限公司(CRRC四方)签署了共同发展协议以及供给协议。根据协议,巴拉德将在2016年为CRRC四方提供10台FCvelocity模块燃料电池,订单初步估值超越600万美元,CRRC四方和佛山市计划2017年在高明线首先部署8套该模块。

此外,中国河北将安装第一座风力制氢(power to gas)试点项目。2015年6月,河北建设与投资集团有限公司与McPhy Energy公司签署了一项640万欧元的2MW电解槽项目,该电解槽将用于河北省一座200MW风能发电厂的盈余电力转化。

4小结

2015年被业内人士认为是燃料电池的产业化元年,燃料电池技术研究百花齐放;燃料电池汽车投放市场、燃料电池固定式发电进入商业化运营模式;不断开拓燃料电池在其它应用领域的商业化发展道路。

从过去一年氢能与燃料电池全球发展的总体来看,欧美日等发达国家继续加大研发投入和政策扶持,氢能与燃料电池在交通领域、固定式发电领域、通信基站备用电源领域和物料搬运领域都显示出市场化的迹象,氢燃料电池技术应用总体已经在商业化初期崭露头角。其中,丰田汽车公司的MariaFCV和现代汽车公司ix35FCV的早期市场化推进,以及配套的加氢站建设进程特别引人注目,相信两大汽车厂商的举动和取得的成果将会给予其他汽车公司加入FCV商业化极大的勇气,让我们对FCV在2016年的发展更加期待。

过去一年我国氢能与燃料电池在各个领域的发展也取得了长足的进步。在政策层面,2015年中国制造2025重点领域技术路线图中对氢与燃料电池有了明确的目标;在FCV领域,目前,国际上几大汽车巨头研发的燃料电池汽车技术已经达到产业化要求,产品已按承诺开始进行商业化动作,并开始配套相关氢能基础设施。国内车企主要是上汽有持续投入,并与Air Liquid公司签订了部署氢能基础设施的初步协议。在FCB方面,与国外发达国家也有较大差距,但今年国内多家企业与巴拉德公司签订了多项供货协议,相信2016年将会有实际的FCB车队落地。在加氢站方面,虽然2015年仅建设一座,但在加氢站技术方面已经基本与国外接轨,如上海舜华新能源公司已经拥有70MPa加氢机及车载供氢技术,并在2015年上海国际工业博览会上进行了展出。另外值得一提的是,中国南车研发出世界上第一辆氢能源有轨电车。此外,过去一年国内召开了多个与燃料电池有关的会议,燃料电池的关注度大大提升。综上所述,虽然近年来中国氢能与燃料电池技术与发展取得了一些成绩,但相对于日韩美德等发达国家,还存在较大差距。与国外相比,中国车企在燃料电池系统的可靠性、耐久性方面仍有巨大差距;国内燃料电池系统的低温启动问题没有解决,环境适应性差;而且国内车企的供氢系统核心零部件依赖进口,70Mpa供氢系统国内没有法规支持,而国外已经广泛采用。此外,国内燃料电池系统零部件缺失,如氢气循环泵、空气压缩机、大功率直流电源变换器等零部件没有成熟可靠的零部件供应商,而国外丰田已经具备完整的零部件供应链体系,成本得到了很好的控制。除了在成本、可靠性、耐久性等方面的技术瓶颈之外,差距主要是由于缺乏大规模的工程化实际应用,大型企业介入力度不足,且加氢站基础设施建设市场准入标准体系不健全,缺乏规划,掣肘着燃料电池行业整体的发展。这些问题都需要在未来几年里逐步解决。上海氢能利用工程技术研究中心与中国氢能源网愿与有识之士一起努力,共同推动中国氢能与燃料电池的发展!

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