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原创编译|美国能源部DOE燃料电池系统技术目标(三)

时间:  2020-02-26 15:25  来源:  氢智会编译   作者:  郭阳阳

美国燃料电池技术办公室“多年研究、开发和示范(MYRD&D)计划”陈述了燃料电池技术办公室(FCTO)(隶属于美国能源部能效和可再生能源办公室(EERE))的所有活动目标、目的、技术目标、任务和时间表。MYRD&D计划是一份现成的文件,会定期进行修订以反映技术的进展,对发展时间表和目标的修订,基于外部审查的更新以及FCT办公室范围的变更。

该文件于2003年首次发布,并于2005年进行了修订。该文件在2012年进行了重大修订,以反映科学进步和不断变化的技术格局。对MYRD&D计划所做的任何修订均通过严格的变更控制流程进行,如本报告的“系统集成”部分所述。能源部内部的氢和燃料电池活动继续受到氢和燃料电池界利益相关者的广泛关注,其中包括国家研究委员会和美国国家工程院的专家组。

本次编译内容,来源于3.4 “2016燃料电池“部分,这部分内容在2017年5月更新过。这部分内容分三次发送,本次推送为第三部分,即最后一部分。

a. 状态来源于RFI DE-FOA-0000738。

b. 在备用电源工作周期下运行直至电压衰减10%的时间。

c. 发电装置的直流输出电量与输入燃料(氢)的低热值之比(工作周期平均值)。

d. 时间指的是燃料电池的启动时间。 备用电源系统(包括混合电池)有望提供不间断电源。

e. 不包括税收抵免和补贴。

f. 年化拥有成本,包括基本设备、安装、运行、维护、燃料和燃料存储的成本。基于具有10年寿命的5kW系统。

a. 以标准住宅分配管线压力输送的管道天然气。

b. 调节交流网/燃料低热值。

c. 对于非CHP应用而言,较高的电效率(例如使用SOFC时为60%)是首选。

d. 调节后的AC净输出能量加回收的热能与输入燃料的低热值之比。 为了包括在CHP能量效率计算中,必须在足够高的温度下提供热量,以用于空间和水加热应用。 建议提供80°C或更高温度的热量。

e. 完整的系统,包括将天然气转化为适合于电网连接的所有必要组件,以及用于将热量排放到常规热水器和/或液体循环或强制空气加热系统的热交换器和其他设备。 包括所有适用的税费和加价。 基于大批量生产的预测(每年50000台)。

f. kWavg是在设备运行期间在系统的整个生命周期内传递的平均输出(AC)电功率。

g. Battelle 2015年固定式热电联产系统初步成本评估,范围代表不同的技术(SOFC与PEMFC),每年的生产量为50000台。

h. 耐久性试验应包括瞬态运行、启动和关闭的影响。

i. 净功率衰减超过20%之前的时间。

j. 系统在实际运行条件和负载情况下可用的时间百分比。定期维护不计入系统利用率。

a. 包括燃料处理设备、电堆和辅助设备。

b. 以标准住宅分配管线压力输送的管道天然气。

c. 状态因技术而异。

d. 调节后的交流净输出能量与输入燃料的低热值(LHV)的之比。。

e. 对于非CHP应用而言,较高的电效率(例如使用SOFC时为60%)是首选。

f. 调节后的AC净输出能量加回收的热能与输入燃料的低热值之比。 为了包括在CHP能量效率计算中,必须在足够高的温度下提供热量,以用于空间和水加热应用。 建议提供80°C或更高温度的热量。

g. M. Wei,100kW LTPEMFC,以每年1000个系统的量进行预测,http://www.hydrogen.energy.gov/pdfs/review14/fc098_wei_2014_o.pdf.

h. 美国能源部氢和燃料电池计划记录11014,“中型CHP燃料电池系统目标”, https://www.hydrogen.energy.gov/pdfs/11014_medium_scale_chp_target.pdf.

i. 包括大批量生产的预计成本优势(每年总计100 MW)。

j. 假设沼气运行的费用比氢为燃料的费用高2500美元/kW (https://www.hydrogen.energy.gov/pdfs/11014_medium_scale_chp_target.pdf).

k.净功率衰减超过10%之前的时间。

l. 系统在实际运行条件和负载情况下可用的时间百分比。定期维护不计入系统利用率。

a.这些目标是技术中立的,不对燃料电池技术的类型或使用的燃料类型做任何假设。除了达到这些目标外,在不让用户接触有害或不愉快的排放物、高温或令人讨厌的噪音水平的情况下提供动力,便携式电源燃料电池有望安全运行。便携式动力燃料电池还应符合便携式电子设备的要求,包括在一系列环境温度、湿度和压力条件下运行,以及暴露在冰冻条件、振动和灰尘中。它们应具有反复打开和关闭的能力,并应具有满足设备动态电源需求所需的调节能力。为了得到广泛使用,便携式动力燃料电池系统应该通过使用可重复使用的燃料盒、可回收的部件和低影响的制造技术,将生命周期对环境的影响降到最低。

b. 这是基于整个燃料电池系统(包括燃料箱,燃料和任何混合动力电池)的额定净功率。 在将燃料电池嵌入其他设备中的情况下,仅包括发电,功率调节和能量存储所需的设备组件。 没有规定燃料容量,但是在计算比功率,功率密度,比能量和能量密度时必须使用相同数量的燃料。

c. 为了实现高的比能量和能量密度,建议效率为35%。

d. 成本包括制造燃料电池系统和所有所需辅助设备(如加油装置)所需的材料和劳动力成本。成本的确定是,对于<2、10-50和100-200W的系统,每年的生产率分别为50000、25000和10000台。

e. 耐久性确定为系统额定功率衰减20%之前的时间,尽管对于某些用途,功率降低的程度更高或更低是可以接受的。

f. 测试应使用与目标用途实际切合且合适的运行周期进行,包括瞬态运行,启动和关闭以及离线性能下降的影响。

g. 平均故障间隔时间(MTBF)包括所有系统组件不维护的情况下导致系统无法运行的故障。

h. 根据myFC的商业产品计算的情况,网址为www.myfcpower.com/pages/jaq.

i. 美国能源部氢和燃料电池计划记录11009,www.hydrogen.energy.gov/pdfs/11009_portable_fuel_cell_targets.pdf.

j. 根据ultracell的商业产品计算的情况,网址为www.ultracell-llc.com.

a. 调节直流网/燃料低热值。

b. DESTA-欧洲第一SOFC卡车APU示范,2015年计划评审日,http://www.fch.europa.eu/sites/default/files/8-DESTA_PRD2015%20%28ID%202848595%29.pdf.

c. 成本包括生产系统的材料成本和人工成本。成本定义为每年生产50000台5kW系统。预计今天的小批量成本将高于报价状态。对于额定功率低于5kW的系统,预期的允许成本将高于目标值,而对于额定功率高于5kW的系统,则将低于目标值。

d. 以每年50000台的产量生产5kW SOFC APU系统的成本建模。F. Eubanks等人,“固定式和新兴市场燃料电池系统成本分析-辅助动力装置”,2015年度工作评估,幻灯片20,https://www.hydrogen.energy.gov/pdfs/review14/fc097_contini_2014_o.pdf.

e. 美国能源部氢计划记录11001,“修订后的APU目标,” https://www.hydrogen.energy.gov/pdfs/11001_apu_targets.pdf.

f. 待机状态可能会达到或高于环境温度,具体取决于操作协议。

g. 耐久性测试应至少包括每天的待机状态和每周的待机状态(环境温度)。系统应能在暴露于与运输和公路运行相关的振动期间和之后,以及在-40至50°C的环境温度范围内、5%至100%的环境相对湿度范围内和在2mg/m3的粉尘水平下运行期间满足耐久性标准。

h. 净功率衰减超过20%之前的时间。

i. 耐久性测试应至少包括每天的待机状态和每周的待机状态(环境温度)。系统应能在暴露于与运输和公路运行相关的振动期间和之后,以及在-40至50°C的环境温度范围内、5%至100%的环境相对湿度范围内和在2mg/m3的粉尘水平下运行期间满足耐久性标准。

j. 净功率衰减超过20%之前的时间。

k. 系统在实际运行条件和负载情况下可用的时间百分比。定期维护不计入系统利用率。
 



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