应用领域
通信基站承担语音通话和数据传输服务,对基站的服务质量提出了更高的要求。通信基站的不间断传输,需要给通信基站提供可靠的备用电源,传统的备用电源在成本、维护、节能减排等方面捉襟见肘。
质子交换膜燃料电池系统的应用可以解决通信行业所面临的问题。对于机场、地铁、金融机构、数据中心等需要用到备用电源的地方,燃料电池都可以提供一个完整的解决方案。
对于海岛、山区、边远地区等正常供电无法到达的区域,可将燃料电池作为独立电源。 PEM燃料电池系统可提供一个完整的全套解决方案,该系统可以作为基础电源连续发电或者与电网系统互联,用于调峰。 其主要优点是零排放电源具有动态响应、效率高;稳健性好、运行可靠。
叉车常用于仓储大型货物的运输,动力主要使用燃油机或者电池驱动。与传统动力相比,在高吞吐量的配送中心和仓库环境中运行,得到更高的生产率,更低的运行成本以及不菲的环境效益。
汽车行业在全球保持高速的发展,汽车尾气对环境的污染不容忽视,全球的能源日益匮乏,汽车行业需要找到新的技术替代传统的燃油技术。燃料电池发电过程无燃烧,它仅排放水和热量,是真正的零排放,零污染。汽车行业的发展将会和燃料电池密不可分。
备用电源
背景介绍
铅酸蓄电池的优点是比较安全且采购成本较低,其缺点是体积大、笨重、造成一次和二次环境污染、备电时间有限且有不确定性、对环境温度要求苛刻,所以多数基站都配备有空调。当铅酸蓄电池因放电时间较长将要出现故障时,移动油机成为现实可用的备用电源,但移动油机后勤保障复杂,需有人值守,有噪声污染及废气污染。
鉴于铅酸蓄电池和移动油机的种种缺点,加之能源危机和人们环保意识的提高,寻求新的备用电源的呼声越来越高,氢燃料电池是最理想的替代者之一。
氢燃料电池与现有备用电源的比较
1.与铅酸电池的比较
和铅酸电池相比,燃料电池的主要优点包括:
1)适应环境温度范围宽广,基站温度可设定在32℃或更高,这样每年可节约大量空调电费。
2)只要保证氢气的供应就可持续供电,在发生大的自然灾害时可以保持长时间的通信畅通,为此而保护的生命、财产是难以用金钱来衡量的。
3)按设定电压稳定输出电能,而不像铅酸电池在剩余电量达到最低值前,放电电压衰减很快且难以预测。5)占地面积小,安置位置灵活,既可安置在室外也可安置在室内。
6)寿命设计一般是累计使用时间1500小时、累计开关次数超过600次、储存寿命10年,而铅酸电池几年就要更换。
7)安全性高,燃料电池系统中有多种传感器,系统可自动采取应对措施,如:当氢气泄漏时,燃料电池控制系统会自动关闭气源,避免泄漏持续;可远程监控,及时发现问题。世界上还没有燃料电池发生氢气燃爆事故。
2.与移动油机的比较
与移动油机比较,氢燃料电池最大优点是:
1)自动控制,可实现无人值守,通过遥测、遥控手段来监控系统的运行状态及氢气的剩余量,实现远程管理。
2)低噪音、无废气排放。燃料电池系统机械运动部件较少,所以系统比较安静,其排放物为水,对环境友好。
氢燃料电池的安全性及氢气来源
氢气是最轻的气体,如果氢气泄露,它会快速向上扩散,其速度接近20米/分钟,很难在空气中积聚,从而减少燃烧或爆炸的可能性。
氢气是来源最广泛的燃料,可以用各种可再生或不可再生的能源制备,目前氢气主要来源于工业副产气和电解水制氢。在炼焦、冶炼、氯碱、合成氨工业中有大量的富氢副产气。以炼焦工业为例,副产气叫焦炉煤气,气体中含氢气约56%,按我国的焦炭产量算,每年可产焦炉煤气300多亿立方米,相当于“西气东输”工程设计年输气量120亿立方米的2倍多,但这些焦炉气大部分被点燃排空,未被回收利用。目前我国从副产气中回收氢气的工艺非常成熟,只是因为用氢市场需求较小,尚未形成便捷的制氢、供氢网络,所以对燃料电池的大范围应用形成一定的制约。
对于机场、地铁、金融机构、医院、数据中心等需要用到备用电源的地方,燃料电池都可以提供一个完整的全套解决方案。
巴拉德公司安装的燃料电池系统在飓风桑迪中正常工作
2012年3月,位于加勒比海的巴哈马电信公司在数个群岛上安装了巴拉德公司的ElectraGen™- ME燃料电池系统作为基站的备用电源。2012年10月25号,飓风桑迪以持续每小时80英里的风速席卷了巴哈马群岛。当电网停止供电时,所有巴拉德安装的燃料电池系统开始自动运行。
根据巴哈马电信公司的报道,ElectraGen™- ME燃料电池系统的应用为新普罗维斯登群岛上的手机服务领域挽回了大约50%的损失。同样报道的,在阿巴科岛30多处基站中,有且仅有由ElectraGenTM-ME系统供电的2座基站保持了通信。在飓风桑迪中这些备用燃料电池电源系统的表现证明了其在关键情况下具有的可靠性和可行性。
分 布 式 发 电
背景介绍
分布式供电(Distributed Generation)是相对于传统的集中式供电方式而言的,是指将发电系统以小规模(数千瓦至50 MW 的小型模块式)、分散式的方式布置在用户附近。这个概念是从1978 年美国公共事业管理政策法(PURRA)公布后正式先在美国推广,然后被其它先进国家接受的。
分布式供电可以满足特殊场合的需求,如:不适宜铺设电网的西部等偏远地区、海岛、山区或散布的用户,若建设完善的电网,不仅投资大,线损大,且电网末端地区电力质量不稳定。对供电安全稳定性要求较高的特殊用户如医院、银行等;能源需求较为多样化的用户,需要电力的同时还需要热或冷能的供应。因为它最大的优点是不需远距离输配电设备,输电损失显著减少,运行安全可靠,并可按需要方便、灵活地利用排气热量实现热电联产或热电冷三联产, 提高能源利用率。
分布式供电方式可以弥补大电网在安全稳定性方面的不足:在世界上大型火电厂建设的趋势有增无减之时,电网的急速膨胀对供电安全与稳定性带来很大威胁,而各种形式的小型分布式供 电系统,使国民经济、国家安全至关重要而又极为脆弱的纽带--大电网,不再孤立和笨拙。
直接安置在用户近旁的分布式发电装置与大电网配合,可大大地提高供电可靠性,在电网崩溃和意外灾害(例如地震、暴风雪、人为破坏、战争)情况下,可维持重要用户的供电。 分布式供电方式为能源的综合梯级利用提供了可能:常规的集中供电方式能量形式相对单一, 当用户不仅仅需要电力,而且需要其它能量形式如冷能和热能的供应时,仅通过电力来满足上述需要时难以实现能量的综合梯级利用,而分布式供电方式以其规模小、灵活性强等特点,通过不同循环的有机整合可以在满足用户需求的同时实现能量的综合梯级利用,并且克服了冷能和热能无法远距离传输的困难。
燃料电池的优点
1)燃料电池的重量比功率和体积比功率均比常规的小型发电装置大,因此,它也是理想的移动电源,适合于各种建设工地、野外作业和临时急用。
2)氢燃料电池系统可提供一个完整的全套解决方案,该系统可以作为基础电源连续发电或者与电网系统互联,用于调峰。
3)其主要优点是零排放电源具有动态响应、效率高、稳健性好、运行可靠。
物料搬运
发展情况
2010年全球交通运输部门燃料电池安装量增加了20%,出货量达到2400台创下历史新高。燃料电池可以为运输部门提供两种解决方案,作为主要动力系统,以及增程器使用。
在物料搬运部门,氢燃料电池技术已经取代现行电池技术用于为叉车提供主动力。另一种应用是将液体甲醇动力装置与现有电池技术相结合,可以作为增程器用于小型车辆。在这种情况下,具有不同优势的燃料电池以非竞争性方式打开了一个更为广阔的叉车市场经济,否则以单一的技术不可能开创如此局面。
2010年全球交通运输部门引进的燃料电池有一半应用于物料搬运车辆,最近几年时间内这种成功一直在延续。这些燃料电池大部分运送至美国,而这些装置也都获得了美国经济复苏和再投资法案提供的丰厚资金补助。特别是Plug Power公司,售出了大量的氢能 GenDrive装置,该装置成功的取代了电动叉车的蓄电池。2010年,可口可乐、宝马以及维格曼斯公司也加入了Plug Power公司的客户名单。
在这个行业中,连续的模式转换导致必要氢能基础设施的利用率大大提高。同时,电池充电及交换设备移除后所节省的空间可以为仓库提供更多的存储空间。燃料填充大约仅需要花费2-3分钟,远远少于蓄电池充电所耗时间,氢燃料电池在运行时燃料水平的下降不会导致车辆功率的降低,而当电池电量降低时车辆操作性能会明显下降。燃料电池在物料搬运领域的应用是一个成功的商业案例,其商业销售已经不再需要资金补贴。
2010年间Plug Power主要关注北美洲当地市场,但是公司在2011年成功打入欧洲市场,为法国提供了10台GenDrive燃料电池装置。这些装置经过改装后将用于欧洲物料搬运设别,这显示了Plug Power进军世界市场的意图。
Plug Power 再次为宝洁提供燃料电池
据hydrogenfuelnews网站报道:全球顶级燃料电池制造商Plug Power司近日宣布其将为美国宝洁公司提供GenDrive燃料电池系统。今年早些时候,宝洁公司曾向Plug Power公司购买燃料电池叉车用于位于加州、路易斯安那州和北卡罗纳州的工厂。由于燃料电池叉车表现非常优秀,促使两家公司再次就燃料电池进行合作。
宝洁公司本次订购的Plug Power公司的燃料电池除用于其位于宾夕法尼亚工厂的叉车上外,还将用于为其他设备供能。迄今为止,Plug Power公司已经为宝洁公司提供了超过340套燃料电池系统。这将帮助宝洁公司降低设备成本和减少温室气体排放,并且相对于铅酸电池来说,燃料电池的工作效率更高。
卡特推出氢燃料电池叉车
加拿大通用氢公司(General Hydrogen Corp)将把该公司所生产的氢燃料电池首次安装在美国卡特叉车公司的CX-P150型平衡重电动叉车上,交付使用的时间计划在今年7月。 通用氢公司允许其用户对安装有氢燃料电池的设备长达2年的实地测试。该公司的产品将初步应用在站驾式叉车及窄通道叉车,并且将于明年(2007年)用于手动叉车。 通用氢公司所生产的氢燃料电池主要应用在叉车、牵引车以及自动引导车辆(AGV)。
据中国叉车网所掌握的资料表明,卡特是继美国皇冠叉车公司(CROWN)和日本丰田叉车公司之后的全球第三家使用氢燃料作为叉车动力的公司。
林德物料搬运推出第一台以燃料电池为动力的叉车
2010年5月中旬,林德在概念车设计的基础上,推出了第一台以氢燃料电池为动力的叉车—林德E30 电动平衡重叉车。使用该技术不仅可以把排放量减少到零,而且没有必要花几个小时为电池充电,只需要花几分钟的时间填补压缩氢气体即可储存很大的能量,在很大程度上提高效率的同时,也消除了原有使用铅酸电池对环境造成污染的可能性。
燃料电池技术的优点表现为高效率,零排放。以燃料电池为动力全新的电动叉车,是林德经过在叉车行业长久的技术积累,集合对动力系统多年的研发基础上而实现的飞跃,是叉车领域的又一重大创新。
丰田自动织机开发出利用燃料电池的叉车
丰田自动织机公司与丰田汽车公司合作,日前开发出了2辆配备专用燃料电池系统的叉车。已开始在丰田合成公司的北九州工厂进行实证实验。将对环境减负效果及经济效益等进行验证。该项开发及实证实验是北九州市在日本经济产业省的支援下推进的环境能源项目“北九州智能社区创造事业”的一环。
2辆燃料电池叉车载重量均为2.5吨,配备新开发的小型高效叉车燃料电池系统。在使用过程中不会排放二氧化碳,而且用3分钟左右的时间即可充满燃料氢,能够连续运转8个小时。由于充氢时间较短,与需要充电及更换电池的电动叉车相比,可大幅提高作业效率。
作为能进一步发掘叉车潜力的新功能,还配备了AC100V的插座。可供应1千瓦电力15个小时,为电动工具等提供电源,以及作为紧急备用电源。而且还可通过利用云服务的远程监控系统,统一管理运转、故障及维护信息。
汽车运输行业
背景介绍
汽车已成为当今人类不可缺少的交通工具,它对人类社会的进步产生了不可替代的巨大推动作用。但同时也面临着来自环境保护、能源短缺、道路交通事故等方面越来越严峻的挑战,并带来了一系列负面效应。由于燃料电池汽车具有突出的优势,燃料电池汽车的使用可以摆脱汽车对化石燃料的依赖。因此,开发燃料电池汽车是迎接汽车面临挑战的重要举措。
近几年来,燃料电池技术已经取得了重大的进展。世界著名汽车制造厂,如戴姆勒-克莱斯勒、福特、丰田和通用汽车公司已经宣布,计划在2004年以前将燃料电池汽车投向市场。目前,燃料电池轿车的样车正在进行试验,以燃料电池为动力的运输大客车在北美的几个城市中正在进行示范项目。在开发燃料电池汽车中仍然存在着技术性挑战,如燃料电池组的一体化,提高商业化电动汽车燃料处理器和辅助部汽车制造厂都在朝着集成部件和减少部件成本的方向努力,并已取得了显著的进步。
各国发展情况
美国
20世纪60年代和70年代,美国首先将燃料电池用于航天,作为航天飞机的主要电源。此后,美国等西方各国将燃料电池的研究转向民用发电和作为汽车、潜艇等的动力源。世界各著名汽车公司相继投入较多的人力和物力,开展燃料电池电动汽车的开发研究。在北美,各大汽车公司加入了美国政府支持的国际燃料电池联盟,各公司分别承担相应的任务,生产以新的燃料电池作动力的汽车。美国通用汽车公司在美国能源部的资助下,推出了以质子交换膜燃料电池和蓄电池并用提供动力的轿车。美国福特汽车公司现已研制出从汽油中提取氢的新型燃料电池,其燃料效率比内燃机提高1倍,而产生的污染则只有内燃机的5%。
加拿大
巴拉德(Ballard)汽车公司是PEMFC燃料电池技术领域中的世界先驱公司,自1983年以来,Ballard公司一直从事开发和制造燃料电池。1992年巴拉德公司在政府的支持下,为运输车研制了88kM的PEMFC动力系统,以PEMFC为动力做试验车进行演示。1993年巴拉德公司推出了世界上第一辆运用燃料电池的电动公共汽车样车,装备105kW级PEMFC燃料电池组,能载客20人,对于一般城市公共汽车,采用碳吸附系统储备气态H2即可连续运行480km。目前,Ballard燃料电池的体积功率已达到1kW/L的目标。