----------------------------------------------------------------------------
1997年,美国总统克林顿颁发了"改善气候行动计划”, 燃料电池被确定为一项关键技术,联邦政府为此制定了一项“美国联邦燃料电池发展计划”,目的是通过燃料电池的商业化来减少温室气体排放量。在这项计划中,对每一个燃料电池的新用户资助l000/KW的优惠。结果,仅在1998年,就有42台200kw PAFC发电机组投入运行。
美国政府鼓励在一些对环境敏感的地区建立燃料电池发电站。此外,政府已促使美国所有的军事基地安装200KW燃料电池发电机组。通过这些措施,加速燃料电池的商业化,并提高国家能源的安全性。美国政府投入巨资研究开发燃料电池发电技术的另一个目的,就是要保持美国在这一领域的领先地位。随着商业化过程不断深入,将逐步形成新的高技术产业,为美国的经济注入新的活力,提供更多的就业机会。
美国DOE的燃料电池发展计划如下:
PAFC己商业化,不再投入资金进行研究开发。PAFC目前的发电效率为40%一 45%(LHV),热电联产的热效率为80%(LHV)。
已完成250KW和2MW MCFC的现场示范,预计2002年进行20MW的示范;2003年左右,使250KW和MW级MCFC达到商业化;2010年,燃用天然气的250KW一20MW MCFC分散电源达到商业化,100MW以上MCFC的中心电站也进入商业化; 2020年,100MW以上燃煤MCFC中心发电站进入商业化。MCFC技术目标是运行温度为650℃,发电效率达到60%(LHV),组成联合循环的发电效率为70%(LHV),热电联产的热效率达到85%(LHV)以上。
目前,己完成25kw和100kw SOFC现场试验,正在进行SOFC的商业化设计。预计2002年左右,进行MW级SOFC示范;2003年左右,100kw一1MW SOFC进行商业化:2010年,250kw一20MW燃用天然气的SOFC以分布式电源形式进入商业化,100MW以上燃用天然气的SOFC以中心电站形式进入商业化;2020年,100W及以上容量的燃煤S0FC以中心电站的形式进入商业化。SOFC技术目标是:运行温度为1000℃,发电效率达到62%(LHV),组成联合循环的发电效率达到72%(LHV),热电联产的热效率达到85%(LHV)以上,燃煤时发电效率可达到65%(LHV),这一目标预计2010完成。
美国是最早研究开发PEFC的国家,但在大容量化和商业应用方面已落后于加拿大。目前美国生产的质子交换膜仍居世界领先水平。美国在PEFC的开发方面是面向家庭用分布式电源,实现热电联供。Plug Power公司与GE合作,计划2001年使10kw PEFC进入商业化,价格达到S750-1000/kw,大批量生产后,使PEFC的价格达到$350/kw。
市场预测
美国能源部(DOE)对美国潜在的燃料电池市场的预测认为:在2005年一2010年,美国年需求燃料电池发电容量约2335MW一4075MW。现在美国的燃料电池年生产能力为60MW,商业化的价格为$2000一$3000/kw,若年生产能力达到100MW/a,商业化的价格则可达到$l000-$1500/Kw。 若能达到(2000-4000)MW/a的生产能力,燃料电池的原材料费仅$200一$300/kw。那么燃料电池的价格则有可能达到$900-$l100/kw,此时可完全与常规的发电方式竞争。