《氫能產業發展中長期規劃(2021-2035年)》提出,“因地制宜布局氫燃料電池分布式熱電聯供設施,推動在社區、園區、礦區、港口等區域內開展氫能源綜合利用示范”。
氫能熱電聯供是氫能在供熱領域的一大應用,但近兩年頗有“降溫”之勢,在燃料電池市場裹足不前的寒冬之下,熱電聯供系統更是難上加難。
在了解熱電聯供之前,需要先了解分布式能源系統。不同于傳統的集中式供電、供熱系統,分布式能源系統是分布在用戶側的綜合能源系統,規模通常以幾千瓦到幾十兆瓦不等的小型模塊式為主,可獨立輸出電能、熱能、冷能,也可并網運行,滿足用戶側的多級用能需求,包括分布式冷熱電聯供系統、分布式發電站、固定式發電站、備用電源等。

熱電聯供,也可稱為熱電聯產,是指利用鍋爐產生的蒸汽對外供熱,同時在供熱過程中利用汽輪發電機產生電能的生產方式。與熱電分產相比,熱電聯產可以顯著提高燃料利用率,是全球公認的節約能源、改善環境、增強城市基礎設施功能的重要措施。按照不同的技術路線,熱電聯供可分為內燃機、微型燃氣輪機、燃料電池等不同方向。
燃料電池熱電聯供是將氫能通過燃料電池技術同時向用戶側供給電能和熱能的生產方式,通常使用燃料電池運行過程中產生的余熱供熱,發電效率可達40%,能源綜合利用率超過80%,與傳統的火力發電輸電相比,總效率可提高2倍左右。目前燃料電池熱電聯供系統以質子交換膜燃料電池(PEMFC)、固體氧化物燃料電池(SOFC)為主。
此外,氫燃料電池熱電聯供系統具有能量轉化效率高、噪音低、體積小、清潔環保、功率配置靈活等優勢。具體來看,一是能夠適用于靈活的用戶側需求,燃料電池系統可實現較寬范圍的功率輸出,可適配于靠近用戶側的千瓦至兆瓦級分布式能源系統。二是氫能來源廣泛,太陽能、生物質能、地熱能等通常受到地域限制和季節限制,來源有限,供應不穩定,氫能可實現跨季節、跨區域儲存,能源供應更加平穩。三是能源利用效率高,燃料電池熱電聯供系統的綜合效率超過80%,而太陽能熱水系統效率為33%左右。四是能夠實現零排放,氫燃料電池在運行過程中產生的排放主要為水蒸氣,可極大減少污染物排放。
目前,國內已有部分企業布局氫能熱電聯供,并開發出相關產品,且已有項目在建。

2025年12月,由東方鍋爐所屬東方氫能自主研發的200kW氫燃料電池熱電聯供系統在三峽內蒙古烏蘭察布源網荷儲技術研發試驗基地順利完成168小時連續穩定運行試驗,順利投運。測試周期內,系統始終保持平穩運行,關鍵性能指標均達設計預期,標志著該系統在長時運行下的可靠性、穩定性、技術可行性及綜合能效得到全面驗證,為其在綜合能源系統規模化應用奠定了堅實基礎。
試運行期間,該系統盡顯硬核實力與綠色效能。氫能向清潔電力轉化高效順暢,平均發電效率穩定在50%以上;綜合能源利用率突破90%大關,通過回收燃料電池發電伴生熱能,實現能源梯級高效利用。系統功率輸出平穩可控,熱電供應協同聯動,面對負荷波動展現出敏捷的動態響應能力與可靠的控制邏輯,充分體現了其技術硬實力。
整體來看,氫能熱電聯供系統在國內項目投運數量較少,多數項目仍處于在建狀態。這凸顯了氫能在應用端的尷尬境地:盡管各方都想積極嘗試發展氫能,但缺少商業化機會,大規模試點示范并沒有比較成功的案例。
當大眾接受程度較低時,新興產業發展便會在一定程度上受限。此外,目前國內燃料電池應用以交通領域為主,缺少熱電聯供系統開發與應用經驗,目前仍存在技術、經濟性等方面問題。尤其是熱電聯供系統成本問題,與傳統方式相比,國內燃料電池熱電聯供的購置和運營成本偏高,據測算,燃料電池熱電聯供系統的安裝成本約為5000-6500美元/kWh,約為傳統燃氣輪機的2-4倍,尚不具備競爭力。
除了建議在政策上應加強引領,提升標準制度體系建設外,國內正在積極建設輸氫管道,這對于氫能熱電聯供發展而言是極大好消息,加快推進輸氫管道、天然氣管道摻氫等氫能源供應網絡建設,降低用氫成本,擴大氫能供應規模,為燃料電池熱電聯供推廣應用提供便利、經濟、穩定、安全的氫能來源。
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