工业燃料电池技术现状与未来

燃料电池能源公司是燃料电池这一前景广阔的新能源发电领域的早期领导者之一。这家总部位于康涅狄格州丹伯里的公司生产、安装、运营和服务固定式燃料电池发电厂。到目前为止，燃料电池能源工厂已经产生了超过15亿千瓦时的清洁电力，相当于为超过13.5万户普通大小的美国家庭供电一年。

控制工程而且设备工程内容专家Sidney Hill最近通过电子邮件采访了燃料电池能源公司供应链副总裁Michael Lisowski。

访谈涵盖了燃料电池技术作为主流能源的整体潜力，特别是在工业领域;燃料电池能源公司在其发电厂设计中使用罗克韦尔自动化变频驱动器;以及相关科目。

CE而且体育:简要描述燃料电池发电厂与传统发电设施相比的优势。具体来说，我想知道燃料电池工厂如何提高您的客户在节省能源成本的同时帮助保护环境的能力。

Lisowski:燃料电池发电厂在使用地点或附近以高效和环保的方式发电和供热。这种分布式发电增强了电力可靠性和能源安全，因为它减少甚至消除了对输配电电网的依赖。

燃料电池的安装是经济的，因为客户可以从降低燃料成本的高电气效率以及热电联产(CHP)功能中受益。热电联产应用从同一单位燃料产生电能和热量。高质量的热量可用于设施加热，加热水，制造蒸汽，或吸收式冷却。

由于燃料电池发电过程中几乎没有污染物，超清洁和高效的燃料电池支持可持续发展目标。燃料电池使用电化学过程发电，由于没有燃烧，燃料电池发电过程几乎完全消除了产生烟雾或颗粒物(PM)的氮氧化物(NOx)排放₁₀)会导致哮喘。

实施分布式发电可以减少对电网的依赖，提高电力可靠性，增强能源安全。电力输电网的许可、选址和维护成本很高，在人口密集地区扩大电网也具有挑战性。现场客户和电力公司可以通过使用分布式燃料电池发电来最大限度地减少或避免这些问题。

CE而且体育:贵公司目前在全球有多少工厂在运营，这些工厂生产了多少能源?

Lisowski:我们有来自三大洲九个国家的安装和订单。我们在50多个地点安装了80多个燃料电池发电厂。自我们的技术商业化以来，我们的发电厂已经产生了超过16亿千瓦时(kWh)的超清洁电力，这足以为大约145,000个平均大小的美国家庭提供一年的电力。

CE而且体育:目前燃料电池市场的增长率是多少?你认为燃料电池工厂会成为工业用户的主流能源吗?如果是的话，我们要用什么样的时间表来实现这个目标?

Lisowski:越来越多的人认识到，超清洁和高效的燃料电池发电厂可以解决当今全球面临的许多发电挑战，包括对以环境友好的方式产生的高效连续电力的需求，并且可以位于人口密集地区。

我们的兆瓦级发电厂是可扩展的，可以满足现场客户的发电需求，我们的标准1.4兆瓦或2.8兆瓦发电厂用于工业、商业和政府应用，或多兆瓦燃料电池园区，以支持电网。我们目前正在康涅狄格州建设一个14.9兆瓦的燃料电池公园，电力出售给一家电力公司，我们的韩国合作伙伴目前正在韩国建设一个59兆瓦的燃料电池公园，以支持电网。

由于几乎没有污染物、安静和无振动的运行环境，以及相对适中的空间要求，我们的发电厂很容易选址在人口稠密的地区。对环境友好且易于选址的连续基载电力对现场客户和希望在整个服务网络中增量增加发电的电力公用事业公司都是有利的。

我们估计，在我们运营的发达市场，清洁分布式基负荷发电的市场规模超过120亿美元，而且这个市场还在增长。我们看到一家独立研究公司的估计比我们的估计高出40%左右。

CE而且体育与罗克韦尔自动化公司合作的项目涉及开发一种更好的方法将直流电源转换为交流电源。这与您之前的电源转换解决方案有何不同?

Lisowski:随着燃料电池能源的发展和发展，我们认为罗克韦尔提供了最好的整体解决方案包，以满足我们和我们的客户今天和未来的需求。对产品线、技术和产品属性的承诺、全球布局和广泛的服务网络都是燃料电池能源公司与罗克韦尔合作的重要因素。

我们已经使用这些标准变频驱动器很多年了。随着我们发电厂的发展，达到了稳定的设计配置，我们的安装基础也在增长，是时候让两家公司共同开发电力转换系统设计了。该解决方案是两家公司在不同行业工作的不同经验的结晶，他们走到一起，共同的目标是发布尽可能最好的产品。用于转换燃料电池功率的直流到交流电源转换系统是围绕标准的罗克韦尔变频驱动器构建的。它周围有额外的支持组件，提高了整体的稳健性，使其能够与电力公用电网相互作用，并在各种国际、国家和地方准则范围内提供高质量的交流电源。液冷驱动器具有优异的性能、效率和可靠性，是燃料电池发电厂动力转换解决方案的核心。我们的客户受益于高质量和可靠的产品，这些产品由广泛的资源、高水平的支持和承诺、深度的知识和全面的专业知识支持。例如，燃料电池能源公司正在欧洲发展，罗克韦尔协助我们为欧洲市场开发了第一款符合CE标准的逆变器，我们预计他们在欧洲的强大影响力将有利于我们在欧洲的发展。

CE而且体育:解决电源转换问题后，是否有其他好处，例如有助于减少工程或生产成本或产品上市时间?你有什么相关的指标吗?

Lisowski:燃料电池能源公司已经持续开发了超过15年的新的生产级燃料电池设计。我们从早期的设计中吸取了无数的经验教训，并从一个设计到下一个设计进行了许多改进。

随着每一次重新设计，我们也扩大了我们的核心产品，以产生更大的电力输出。这导致了在几年的时间里，每年都需要一个新的电力转换系统设计。每个后续的设计都带来了新的挑战，扩大了我们的经验基础。

通过吸取每一个教训，从一张白纸开始，我们开始创造一个作为我们标准的设计。罗克韦尔组建了一个包括工程、生产、测试和支持的团队，从而简化了设计，并大幅减少了零件数量。

功率转换单元的尺寸减小了，从而获得了非常高的功率密度，并减小了整个装置的尺寸。液冷提高了效率，降低了噪音。

最终设计的可扩展和模块化架构允许我们使用一个生产设计构建块来为两种型号的燃料电池发电厂供电，并使用相同的硬件构建到1mw到多兆瓦的发电厂。这在不牺牲性能或可靠性的情况下降低了客户的成本。

这是CFE媒体最新增刊《工业能源管理》的在线增刊。阅读更多关于补充，特别是“驱动新一代发电厂”中的燃料电池，链接如下。

您是否具有本内容中提到的主题的经验和专业知识?你应该考虑为我们的CFE媒体编辑团队做出贡献，并获得你和你的公司应得的认可。点击在这里开始这个过程。