《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長(zhǎng)期規(guī)劃(2021-2035年)》提出,“因地制宜布局氫燃料電池分布式熱電聯(lián)供設(shè)施,推動(dòng)在社區(qū)、園區(qū)、礦區(qū)、港口等區(qū)域內(nèi)開展氫能源綜合利用示范”。
氫能熱電聯(lián)供是氫能在供熱領(lǐng)域的一大應(yīng)用,但近兩年頗有“降溫”之勢(shì),在燃料電池市場(chǎng)裹足不前的寒冬之下,熱電聯(lián)供系統(tǒng)更是難上加難。
在了解熱電聯(lián)供之前,需要先了解分布式能源系統(tǒng)。不同于傳統(tǒng)的集中式供電、供熱系統(tǒng),分布式能源系統(tǒng)是分布在用戶側(cè)的綜合能源系統(tǒng),規(guī)模通常以幾千瓦到幾十兆瓦不等的小型模塊式為主,可獨(dú)立輸出電能、熱能、冷能,也可并網(wǎng)運(yùn)行,滿足用戶側(cè)的多級(jí)用能需求,包括分布式冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)、分布式發(fā)電站、固定式發(fā)電站、備用電源等。

熱電聯(lián)供,也可稱為熱電聯(lián)產(chǎn),是指利用鍋爐產(chǎn)生的蒸汽對(duì)外供熱,同時(shí)在供熱過程中利用汽輪發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電能的生產(chǎn)方式。與熱電分產(chǎn)相比,熱電聯(lián)產(chǎn)可以顯著提高燃料利用率,是全球公認(rèn)的節(jié)約能源、改善環(huán)境、增強(qiáng)城市基礎(chǔ)設(shè)施功能的重要措施。按照不同的技術(shù)路線,熱電聯(lián)供可分為內(nèi)燃機(jī)、微型燃?xì)廨啓C(jī)、燃料電池等不同方向。
燃料電池?zé)犭娐?lián)供是將氫能通過燃料電池技術(shù)同時(shí)向用戶側(cè)供給電能和熱能的生產(chǎn)方式,通常使用燃料電池運(yùn)行過程中產(chǎn)生的余熱供熱,發(fā)電效率可達(dá)40%,能源綜合利用率超過80%,與傳統(tǒng)的火力發(fā)電輸電相比,總效率可提高2倍左右。目前燃料電池?zé)犭娐?lián)供系統(tǒng)以質(zhì)子交換膜燃料電池(PEMFC)、固體氧化物燃料電池(SOFC)為主。
此外,氫燃料電池?zé)犭娐?lián)供系統(tǒng)具有能量轉(zhuǎn)化效率高、噪音低、體積小、清潔環(huán)保、功率配置靈活等優(yōu)勢(shì)。具體來看,一是能夠適用于靈活的用戶側(cè)需求,燃料電池系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)較寬范圍的功率輸出,可適配于靠近用戶側(cè)的千瓦至兆瓦級(jí)分布式能源系統(tǒng)。二是氫能來源廣泛,太陽能、生物質(zhì)能、地?zé)崮艿韧ǔJ艿降赜蛳拗坪图竟?jié)限制,來源有限,供應(yīng)不穩(wěn)定,氫能可實(shí)現(xiàn)跨季節(jié)、跨區(qū)域儲(chǔ)存,能源供應(yīng)更加平穩(wěn)。三是能源利用效率高,燃料電池?zé)犭娐?lián)供系統(tǒng)的綜合效率超過80%,而太陽能熱水系統(tǒng)效率為33%左右。四是能夠?qū)崿F(xiàn)零排放,氫燃料電池在運(yùn)行過程中產(chǎn)生的排放主要為水蒸氣,可極大減少污染物排放。
目前,國(guó)內(nèi)已有部分企業(yè)布局氫能熱電聯(lián)供,并開發(fā)出相關(guān)產(chǎn)品,且已有項(xiàng)目在建。

2025年12月,由東方鍋爐所屬東方氫能自主研發(fā)的200kW氫燃料電池?zé)犭娐?lián)供系統(tǒng)在三峽內(nèi)蒙古烏蘭察布源網(wǎng)荷儲(chǔ)技術(shù)研發(fā)試驗(yàn)基地順利完成168小時(shí)連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行試驗(yàn),順利投運(yùn)。測(cè)試周期內(nèi),系統(tǒng)始終保持平穩(wěn)運(yùn)行,關(guān)鍵性能指標(biāo)均達(dá)設(shè)計(jì)預(yù)期,標(biāo)志著該系統(tǒng)在長(zhǎng)時(shí)運(yùn)行下的可靠性、穩(wěn)定性、技術(shù)可行性及綜合能效得到全面驗(yàn)證,為其在綜合能源系統(tǒng)規(guī)模化應(yīng)用奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
試運(yùn)行期間,該系統(tǒng)盡顯硬核實(shí)力與綠色效能。氫能向清潔電力轉(zhuǎn)化高效順暢,平均發(fā)電效率穩(wěn)定在50%以上;綜合能源利用率突破90%大關(guān),通過回收燃料電池發(fā)電伴生熱能,實(shí)現(xiàn)能源梯級(jí)高效利用。系統(tǒng)功率輸出平穩(wěn)可控,熱電供應(yīng)協(xié)同聯(lián)動(dòng),面對(duì)負(fù)荷波動(dòng)展現(xiàn)出敏捷的動(dòng)態(tài)響應(yīng)能力與可靠的控制邏輯,充分體現(xiàn)了其技術(shù)硬實(shí)力。
整體來看,氫能熱電聯(lián)供系統(tǒng)在國(guó)內(nèi)項(xiàng)目投運(yùn)數(shù)量較少,多數(shù)項(xiàng)目仍處于在建狀態(tài)。這凸顯了氫能在應(yīng)用端的尷尬境地:盡管各方都想積極嘗試發(fā)展氫能,但缺少商業(yè)化機(jī)會(huì),大規(guī)模試點(diǎn)示范并沒有比較成功的案例。
當(dāng)大眾接受程度較低時(shí),新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展便會(huì)在一定程度上受限。此外,目前國(guó)內(nèi)燃料電池應(yīng)用以交通領(lǐng)域?yàn)橹鳎鄙贌犭娐?lián)供系統(tǒng)開發(fā)與應(yīng)用經(jīng)驗(yàn),目前仍存在技術(shù)、經(jīng)濟(jì)性等方面問題。尤其是熱電聯(lián)供系統(tǒng)成本問題,與傳統(tǒng)方式相比,國(guó)內(nèi)燃料電池?zé)犭娐?lián)供的購(gòu)置和運(yùn)營(yíng)成本偏高,據(jù)測(cè)算,燃料電池?zé)犭娐?lián)供系統(tǒng)的安裝成本約為5000-6500美元/kWh,約為傳統(tǒng)燃?xì)廨啓C(jī)的2-4倍,尚不具備競(jìng)爭(zhēng)力。
除了建議在政策上應(yīng)加強(qiáng)引領(lǐng),提升標(biāo)準(zhǔn)制度體系建設(shè)外,國(guó)內(nèi)正在積極建設(shè)輸氫管道,這對(duì)于氫能熱電聯(lián)供發(fā)展而言是極大好消息,加快推進(jìn)輸氫管道、天然氣管道摻氫等氫能源供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)建設(shè),降低用氫成本,擴(kuò)大氫能供應(yīng)規(guī)模,為燃料電池?zé)犭娐?lián)供推廣應(yīng)用提供便利、經(jīng)濟(jì)、穩(wěn)定、安全的氫能來源。
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