1、燃料電池市場(chǎng)悄然興起

經(jīng)過近十年的發(fā)展，燃料電池在一系列早期應(yīng)用中已經(jīng)表現(xiàn)出了良好的優(yōu)勢(shì)，與現(xiàn)有的能源利用技術(shù)可以進(jìn)行諸多領(lǐng)域的競(jìng)爭(zhēng)，進(jìn)而使這項(xiàng)技術(shù)具有了更為廣闊的吸引力。燃料電池已在多個(gè)工業(yè)領(lǐng)域（包括叉車、數(shù)據(jù)中心和電信塔）的應(yīng)用證明了其作為可靠和清潔的電力供應(yīng)等多功能應(yīng)用，以及作為零售店和企業(yè)設(shè)施的現(xiàn)場(chǎng)低排放電源越來越受廣大消費(fèi)者歡迎。燃料電池發(fā)電正變得越來越廣泛，全球有超過十萬個(gè)燃料電池系統(tǒng)在運(yùn)行。

為什么燃料電池的銷售和租賃在終端用戶市場(chǎng)上在不斷增加？因?yàn)椋瑹o論是動(dòng)力、靜止、離網(wǎng)或便攜式的應(yīng)用需求，這項(xiàng)技術(shù)都能夠?qū)崿F(xiàn)用途廣泛、可靠，能夠?yàn)槿魏涡枰目臻g提供電力。燃料電池是一種低至零排放技術(shù)，在不燃燒的情況下進(jìn)行電化學(xué)發(fā)電，通常不受國(guó)家空氣許可要求的限制。由于運(yùn)動(dòng)部件很少，燃料電池非常安靜，與其他一些技術(shù)相比，安裝占地面積小。這些良好的屬性允許將該技術(shù)放置在室內(nèi)或室外，例如屋頂、地下室、停車庫(kù)、建筑場(chǎng)地或公共空間附近。

此外，燃料電池具有可擴(kuò)展性，從小型便攜式到多兆瓦（mw）公用事業(yè)規(guī)模的裝置，發(fā)電效率約為50%。一些燃料電池系統(tǒng)可以捕獲副產(chǎn)品的熱量，從而將電和熱的綜合效率提高到90%或更高。

燃料電池利用氫，幾乎可以從任何含氫的來源中提取氫，包括傳統(tǒng)（化石燃料）和可再生資源（沼氣、生物量、太陽能和風(fēng)能）。考慮到這些不同的氫源，燃料電池與可再生和化石燃料工業(yè)之間存在協(xié)同作用。隨著燃料電池和氫氣行業(yè)的持續(xù)增長(zhǎng)，這些行業(yè)的市場(chǎng)擴(kuò)張機(jī)會(huì)也將擴(kuò)大。

2、天然氣應(yīng)用

越來越多的燃料電池為企業(yè)設(shè)施和校園、數(shù)據(jù)中心、零售店、生產(chǎn)設(shè)施、政府大樓、學(xué)校和醫(yī)院提供現(xiàn)場(chǎng)電力，而其產(chǎn)生的副產(chǎn)品通常只有熱量和水。以美國(guó)為例，保守估計(jì)美國(guó)主要在加利福尼亞、紐約和康涅狄格州安裝了超過200兆瓦的大型固定燃料電池發(fā)電能力，在這些區(qū)域國(guó)家政策和排放目標(biāo)控制促進(jìn)了燃料電池能源的陸續(xù)使用。燃料電池發(fā)電廠在成本上也可以與某些州的電網(wǎng)競(jìng)爭(zhēng)，提供高質(zhì)量的電力，并已證明在暴風(fēng)雨和其他損害電網(wǎng)完整性的事件中提供可靠的電力。這些燃料電池系統(tǒng)大多由天然氣驅(qū)動(dòng)。

而很多公用事業(yè)公司運(yùn)行多兆瓦燃料電池系統(tǒng)，以確保電網(wǎng)的彈性發(fā)電。韓國(guó)在最大的公用設(shè)施上安裝了一個(gè)59兆瓦的天然氣燃料電池發(fā)電廠，可以為電網(wǎng)提供連續(xù)的基本負(fù)荷電力，并為區(qū)域供熱系統(tǒng)提供優(yōu)質(zhì)的熱量。

在美國(guó)，DelmarvaPower（特拉華州）運(yùn)營(yíng)著30兆瓦的天然氣燃料電池，為約22000戶家庭提供持續(xù)可靠的電網(wǎng)電力。總部位于弗吉尼亞州的能源公司Dominion在康涅狄格州布里奇波特市中心也有一個(gè)14.9兆瓦的天然氣燃料電池設(shè)施，為康涅狄格州的電網(wǎng)提供電力。并有多兆瓦天然氣燃料電池設(shè)施正在建造中，為康涅狄格州的UnitedIlluminating和UILHoldingsCorp.提供電力。世界各地的一些能源公司也與燃料電池制造商簽訂了營(yíng)銷或分銷協(xié)議，以在客戶群中推廣天然氣燃料電池系統(tǒng)。

此外，小型（≤1千瓦）天然氣燃料電池系統(tǒng)在日本市場(chǎng)上很容買到，在日本，已有超過10萬套住宅燃料電池系統(tǒng)出售給家庭和公寓樓。這個(gè)數(shù)字還在穩(wěn)步增長(zhǎng)，以達(dá)到日本政府的燃料電池規(guī)劃目標(biāo)，即到2030年使用燃料電池為日本10%的家庭（約530萬戶）供電。住宅燃料電池在歐洲也表現(xiàn)出了良好前景，歐洲12個(gè)歐盟成員國(guó)正在試驗(yàn)1000個(gè)住宅天然氣燃料電池系統(tǒng)。

在美國(guó)的康涅狄格州即將建成的幾個(gè)微電網(wǎng)中，燃料電池也被納入其中，這些微電網(wǎng)設(shè)計(jì)用于在停電和其他緊急情況下向應(yīng)急庇護(hù)所提供彈性和可靠的電力。

3、沼氣/生物質(zhì)

燃料電池也可以通過利用富氫沼氣實(shí)現(xiàn)電力供應(yīng)。根據(jù)美國(guó)能源部（DOE）估計(jì)，美國(guó)沼氣資源有能力以50%的電效率生產(chǎn)約5千兆瓦的電力。DOE報(bào)告也指出，大部分沼氣資源將位于大型城市中心附近，也是燃料電池發(fā)電的主要需求中心附近，即車輛（FCEV）和固定燃料電池發(fā)電。

其中，一種沼氣來源是廢水處理過程中（厭氧消化氣體，簡(jiǎn)稱ADG）的甲烷副產(chǎn)品，這是一種通常會(huì)被燃燒掉，并向大氣中直接排放產(chǎn)生溫室氣體的副產(chǎn)品，通過燃料電池技術(shù)它可以轉(zhuǎn)變?yōu)橐环N電力資源，即現(xiàn)場(chǎng)發(fā)電（稱為"廢物轉(zhuǎn)化為能源"）。例如，美國(guó)的加利福尼亞和紐約已經(jīng)有十幾家城市污水處理廠使用ADG和燃料電池發(fā)電。

微軟已經(jīng)在俄亥俄明州啟動(dòng)了一個(gè)試驗(yàn)項(xiàng)目，利用一個(gè)300千瓦的ADG動(dòng)力燃料電池為鄰近廢水處理廠的一個(gè)小型離網(wǎng)數(shù)據(jù)處理廠供電，并創(chuàng)造了一個(gè)100%可再生能源利用的裝置。微軟正在率先將較小的數(shù)據(jù)設(shè)施和燃料電池放在廢棄的沼氣池附近，作為投資大型數(shù)據(jù)中心所需電力基礎(chǔ)設(shè)施的替代方案。

此外，沼氣還可以在燃料電池電動(dòng)汽車和燃料電池驅(qū)動(dòng)的材料處理設(shè)備中所需要的可再生氫的大規(guī)模生產(chǎn)發(fā)揮作用。美國(guó)能源部報(bào)告稱，美國(guó)廢水處理廠每年可提供50萬噸甲烷，這些甲烷可提供足夠的氫氣，每天可以為60萬輛燃料車提供燃料。美國(guó)垃圾填埋場(chǎng)每年也可產(chǎn)生1240萬噸甲烷，充足的氫氣每天可為1300萬輛燃料車提供燃料。

最近的一項(xiàng)研究表明，使用沼氣驅(qū)動(dòng)的燃料電池不僅可以產(chǎn)生電力和熱量，還可以產(chǎn)生氫氣流。加利福尼亞州奧蘭治縣的廢水處理廠在為期兩年的試點(diǎn)項(xiàng)目中成功地展示了燃料電池三代系統(tǒng)，生產(chǎn)電力和熱量，并將可再生產(chǎn)生的天然氣輸送到位于工廠附近的氫燃料站。

另一個(gè)燃料電池三代系統(tǒng)已經(jīng)在加拿大溫哥華運(yùn)行，這套系統(tǒng)使用填埋氣（LFG）提供資源發(fā)電。除了發(fā)電外，附近的一個(gè)水培溫室還可以充分利用燃料電池的廢熱，而可再生氫則可出口用于汽車燃料或工業(yè)中。寶馬也正在美國(guó)南卡羅來納州的汽車制造廠研究將LFG用于氫氣制造，作為工廠275輛燃料電池驅(qū)動(dòng)材料裝卸車的低成本氫氣來源。

美國(guó)最大的洋蔥加工廠Gills洋蔥（加利福尼亞）通過一個(gè)600千瓦（kw）的燃料電池將75%的洋蔥加工廢料轉(zhuǎn)化為低排放、碳中性的能源。ADG供電系統(tǒng)為工廠提供基本負(fù)荷電力，并利用副產(chǎn)品熱量支持厭氧消化池中洋蔥廢料的處理。該公司每年節(jié)省大約70萬美元的電力成本，并消除了每年40萬美元的運(yùn)輸洋蔥廢料到農(nóng)田的成本。藍(lán)湖印第安人部落（加利福尼亞）也利用當(dāng)?shù)氐纳锪浚瑢⒛静淖鳂I(yè)產(chǎn)生的木屑轉(zhuǎn)化為一個(gè)綜合生物量燃料電池發(fā)電系統(tǒng)中的富氫合成氣。

4、風(fēng)與太陽

風(fēng)力與太陽能發(fā)電會(huì)產(chǎn)生多余的電力無法直接儲(chǔ)存，但可以通過多余的電力來電解水，產(chǎn)生氫氣和氧氣，并將氫氣和氧氣儲(chǔ)存在地下供日后使用，這種模式可以大規(guī)模儲(chǔ)存多余的可再生能源，也可以將氫氣注入到天然氣管道，輸送到下游使用。可再生氫也可以儲(chǔ)存在罐中，通過運(yùn)輸，注入到加氫站網(wǎng)絡(luò)中，然后用于燃料電池或汽車燃料。

德國(guó)正積極尋求P2G作為其能源轉(zhuǎn)型戰(zhàn)略的一部分，目前已有十幾項(xiàng)P2G技術(shù)正在部署中。在美國(guó)，南加州天然氣公司最近也宣布了美國(guó)首個(gè)將風(fēng)能和太陽能資源中的電力轉(zhuǎn)換為氫氣和甲烷的P2G演示，并測(cè)試了美國(guó)現(xiàn)有天然氣管道的使用，以驗(yàn)證通過這種方式儲(chǔ)存剩余電力的可行性。

隨著全球運(yùn)輸燃料電池應(yīng)用的持續(xù)增長(zhǎng)，以及生產(chǎn)100%可再生氫汽車的需求不斷增長(zhǎng)，氫燃料的應(yīng)用可能為太陽能和風(fēng)能行業(yè)的發(fā)展帶來更大機(jī)遇。

在美國(guó)加利福尼亞州，九個(gè)氫燃料站中的三個(gè)使用現(xiàn)場(chǎng)太陽能電解來產(chǎn)生氫氣，更多的氫燃料站也在建設(shè)當(dāng)中，在美國(guó)東北部的燃料站也使用現(xiàn)場(chǎng)太陽能（康涅狄格州）和風(fēng)力發(fā)電（紐約）的方式來制氫。

美國(guó)國(guó)家可再生能源實(shí)驗(yàn)室（科羅拉多州）正在開發(fā)利用風(fēng)能和太陽能資源為運(yùn)輸車輛生產(chǎn)氫氣，并計(jì)劃在夏威夷的一個(gè)聯(lián)邦設(shè)施建設(shè)一個(gè)太陽能氫站。在日本和歐洲，一些發(fā)電站可以提供現(xiàn)場(chǎng)太陽能發(fā)電制氫。隨著汽車制造商將其燃料電池電動(dòng)汽車陸續(xù)推向消費(fèi)市場(chǎng)，該市場(chǎng)在未來幾年將保持不斷增長(zhǎng)。

5、甲醇

燃料電池可以由甲醇提供動(dòng)力，甲醇是一種可以直接在系統(tǒng)內(nèi)進(jìn)行改造的酒精燃料。甲醇具有巨大的燃料電池使用潛力，因?yàn)槊考觼鲋械臍湓颖热魏纹渌谡l件下穩(wěn)定的液體都要多。另外，甲醇易于運(yùn)輸和儲(chǔ)存，并且作為世界上最大的化工產(chǎn)品之一，每年全球需求量為5000萬噸。

擁有甲醇燃料電池產(chǎn)品的公司正在材料處理和離網(wǎng)應(yīng)用領(lǐng)域?qū)ふ沂袌?chǎng)機(jī)遇，例如電信塔的電力、監(jiān)控設(shè)備和傳感器、手持電子設(shè)備以及休閑車輛和船只中的電子設(shè)備等。

甲醇在發(fā)展備用和遠(yuǎn)程動(dòng)力燃料電池市場(chǎng)中扮演著越來越重要的角色，特別是在非洲、印度、加勒比和東南亞。公用電網(wǎng)的可靠電力，尤其是蜂窩塔的可靠電力，對(duì)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)、健康和公共安全起著至關(guān)重要的作用，而甲醇燃料電池能夠通過使用這些地區(qū)隨時(shí)可用的普通商品來滿足這一需求。

數(shù)百個(gè)甲醇燃料電池備用電力系統(tǒng)已經(jīng)在菲律賓、加勒比和拉丁美洲的電信網(wǎng)絡(luò)中運(yùn)行，在那里電網(wǎng)可能遭受極端天氣影響導(dǎo)致的電力中斷。在印度，政府已經(jīng)授權(quán)在電信網(wǎng)站使用清潔能源，燃料電池被視為一個(gè)最具吸引力的選擇，以取代目前為許多蜂窩塔供電的污染嚴(yán)重的柴油發(fā)電機(jī)。

5、潛力巨大的新興產(chǎn)業(yè)

國(guó)際知名企業(yè)也已經(jīng)認(rèn)識(shí)到燃料電池的優(yōu)勢(shì)，并正在利用這項(xiàng)經(jīng)過驗(yàn)證的技術(shù)改變能源使用格局，越來越多的企業(yè)采用燃料電池技術(shù)，燃料電池的客戶群正在逐漸擴(kuò)大。隨著燃料電池行業(yè)的持續(xù)增長(zhǎng)，與清潔能源未來愿景相同的關(guān)聯(lián)能源行業(yè)將出現(xiàn)潛在的新市場(chǎng)和新機(jī)遇。