发电（包含热电联供、分布式发电、备用电源等）被认为是燃料电池继车用之后另一大极具潜力的应用场景，国内燃料电池发电项目正在从千瓦级向兆瓦级迈进当中。凭借20年沉淀的扎实技术功底与丰富的燃料电池应用经验，清能股份成为国内燃料电池兆瓦级发电实现商业化运行的拓路先锋。
由清能股份旗下豫氢动力承接的2MW燃料电池热电联供项目已于9月26日正式下线，发往焦作煤业（集团）开元化工有限责任公司（简称“开元化工”）安装运营。开元化工是河南知名氯碱国企，该项目是国内氯碱工业首个将副产氢气作为能源通过氢燃料电池实现综合利用的尝试，也是目前国内首个商业化运行且功率最大的燃料电池热电联供项目，可以为厂区解决2MW的供电，约7GJ/h的余热可供回收，同时为周边加氢站供氢。
从项目运行角度来看，要做到不依靠补贴的商业化运行，整个项目的投资回报需要达到用户需求，这个项目为燃料电池在副产氢高价值回收利用的经济可行性方面做了开拓性的探索；从技术角度来看，发电用燃料电池与车用难点不同，对运行寿命及发电效率要求更高，同时需要根据应用场景特性来制定合适的软件控制策略、监测运维方案。针对清能股份是如何攻克一系列难关的，高工氢电在第一时间对清能股份战略总监张靖做了深度采访。
基于长远的战略考量
氯碱企业在生产过程中耗电量大、副产氢量大且存在排空现象。氯碱企业做好氢能利用，是降本增效的重要举措。当前摆在氯碱企业面前有多种氢能利用方式，如采用氢气锅炉将副产氢燃烧制取高温蒸汽；在氢气市场需求增加的形势下，也可以直接销售副产氢原料或者提纯后以高纯氢的形式销往加氢站及其他氢气应用项目；或采用燃料电池实现热电联供，将副产氢利用起来为厂区供电供热等。
作为自负盈亏的市场主体，究竟哪一种氢能利用方式最具价值，是氯碱企业做决策时必然要考量的。客观来看，氯碱企业投资燃料电池热电联供项目，的确可以实现变废氢为宝、节能环保，但相较其他方式前期投资偏大、投资回报周期较长。
开元化工能够第一个“吃螃蟹”，率先尝试投资燃料电池热电联供项目，是基于长远考量。该项目是其加强企业发展顶层设计，推动化工板块转型升级，打好基础与储备长远相结合的重要举措，为实现企业高质量发展进行战略性尝试。与此同时，该项目的顺利实施，也成为氯碱工业探索新的副产氢高价值、高环保利用方式的行业引领者。
从设备供应方来看，清能股份及豫氢动力有着经过充分验证的燃料电池电堆与系统产品技术，在热电联供领域也有很多的项目应用经验，大大提升了用户对燃料电池这一新技术的信任度。其团队的用心付出及与用户密切顺畅的配合也是该项目能够顺利落地的关键要素。
“在整个前期决策过程中，我们做了长时间的可行性论证。整个项目规划使用10-20年，年运行时间8000h，预计4-5年可以回收成本，长期持续运行则收益越大。”清能股份战略总监张靖向高工氢电透露，该项目作为涉氢项目，且发电规模较大，一期为2MW，双方在项目设计、各项审批到最终落地都付出了很多努力。
硬核技术打造“样本”
在双碳目标下，能够在供热、供电同时实现减碳的燃料电池热电联供技术前景广阔毋庸置疑。但由于热电联供涉及学科门类众多，从电力、热管理到零部件要求等，相关技术有待进一步提高。国内近三年来，陆续有一些燃料电池热电联供项目上线，主要以小量的示范为主，能够达到1MW的项目偏少。
此次清能股份2MW燃料电池热电联供项目成功线下，对于推进国内燃料电池热电联供的规模商业化发展具有里程碑意义。清能股份究竟采用了哪些“杀手锏”技术，能够保障项目长期稳定可靠又经济地运行？
一是独创的“钛+石墨”复合板电堆。此技术路线最大程度发挥钛板和石墨板两种板型的优点，能够充分保障电堆的长寿命。清能股份的大功率电堆产品本身可靠性很好，是经过长时间验证的成熟产品技术（该电堆2019至今配套车用系统超1000台），可以支撑电站规模做大，是保障项目长时间可靠运行的关键。
二是模块化设计。清能股份团队将2MW项目分成2个1MW，这1MW又分成10套系统输出，每套系统作为独立的模块，能够独立输入与输出，提高了整个系统的可靠性、鲁棒性与安全性；降低了整个系统的复杂度，便于开发与维护。
三是核心部件自主化。清能股份已深耕行业20年，构建了燃料电池膜电极、双极板、电堆、氢循环及系统总成为一体独立自主、完整的技术平台，自研核心部件实现了产品的高经济性。
四是合理选定工况点。燃料电池电站与车用运行工况不一样，车用工况动态变载多，电站相对平稳但对效率要求高。效率又与成本挂钩，在终端使用过程中，最好的状态是让发电效率有很大的提高，同时成本达到最优。“对于额定工况点的选定，我们依据效率线与成本线间隔最大的原则，让燃料电池电站性价比达到最优，此项目10kV供电终端额定工况下每kg氢气发电效率在15-16度电。”张靖说。
五是智能监测与调控策略。针对项目多套模块化发电子系统协调控制、与电源端/负载端协调运行，以及运维等决策问题，清能股份提供一体化智能监测与调控系统，在运行过程中实现多模块之间的协调控制运行，实现更高经济性；且在常规运维基础上，基于监控数据可实现预测性运维。
丰富应用驱动未来
除了产品技术过硬外，作为燃料电池行业先锋的清能股份在国内外燃料电池发电领域积累的丰富项目经验，也为其如今成功配套2MW热电联供打下了坚实基础。
多年来，清能股份为全球市场提供了包括民用热电联供、工业用热电联供、固定式发电系统以及分布式备用电源等产品与解决方案，广泛用于路灯、电信基站、监控室、数据中心等场景。
在国内，公司提供的典型应用案例包括：
★ 2018年淮南市人防办地面指挥中心氢能源应急电源系统项目。
★ 2020年5月向合肥阳光电源交付集装箱式50kW燃料电池系统，应用于阳光产业园的分布式氢储能示范项目。
★ 2021年，清能股份旗下豫氢动力与国网浙江公司合作完成全国首个海岛绿氢示范项目，将海岛富余风电通过电解水制氢，副产高纯氧气用于渔业养殖，同时通过燃料电池发电，解决用电高峰和紧急检修情况下的用电需求，并将余热回收为岛上居民提供热水。项目配套的热电联供系统额定功率为100kW，峰值功为150kW，系统高热值发电效率大于44%，热电联供高热值效率为81%，每年发电约10万度。
★ 2022年，同济大学长三角可持续发展研究院内10kW燃料电池热电联供系统配合光伏发电，形成光伏氢电耦合示范项目。日间利用光伏板提供居民用电的同时，将富余电力通过电解水制氢存储，储存的氢气可以在夜间通过燃料电池发电为居民提供持续的电力供应，并将燃料电池余热回收用于加热生活用热水；同时选配嵌入式加氢机，可为氢车加氢。
在海外，热电联供、小型分布式发电应用比国内更为成熟。清能股份做国际化的市场时间很长，公司的基因偏国际化，有充足的资源与人才基础，发电应用案例更是遍布英国、南非、新加坡、韩国等地：
★ 2011年起为林德气体开发了Hymera分布式发电系统，为伦敦奥运会部分场馆提供照明，至今已出货近2000台，并在不断增加。
★ 2018年，公司为韩国客户配套规模为200kW燃料电池发电系统，采用工业副产氢为氢源，经过4年的产品技术验证，得到了客户的充分认可。
★ 2020年，清能股份联合包括Bambili Energy以及Element One在内的能源巨头，为南非比勒陀利亚的一家军事医院提供了5套燃料电池系统，做为该医院的主要电力来源，支持当地政府应对新冠疫情（COVID-19）。
★ 2023年，韩国项目升级为1.2MW氢燃料电池发电系统，热电联供效率将超过85%，系统已通过IEC 62282-3-100:2019认证。
★ 此外，清能股份为新加坡政府ERP道路系统提供离网供电服务服务采用清能股份开发的甲醇重整燃料电池系统，至今已部署超过300个站点。
经过多年沉淀与部署，清能股份已成为全球燃料电池发电应用案例最多的企业之一，引领着燃料电池发电系统商业化发展，持续地推动燃料电池成本降低及可靠性提升。在它的引领下，相信国内燃料电池发电商业化进程很快将迎来质变的拐点。
