东芝开拓燃料电池系统的海外市场

中国广州市的5G通信基站

在中国,在向更环保的能源系统进行转换以及保障电力系统薄弱地区电力供应的背景下,氢利用市场正不断扩大。东芝能源系统株式会社(以下简称“东芝”)与开展以甲醇为燃料的燃料电池系统事业的More Hydrogen Energy公司(以下简称“MOH公司”)进行技术合作,对于今后急速扩大的5G(第5代移动通信系统)基站的电源、以及用于住宅的热电联供燃料电池系统开始进行市场开拓。

东芝将MOH公司的甲醇相关技术与本公司的燃料电池技术相结合,提供面向迅速发展的中国市场的产品。甲醇可由多种能源制取,并具有良好的运输和储存性能。若能有效利用中国大量煤炭资源并将其转化为甲醇,将有助于解决中国的环境问题,而且通过燃料电池系统进行电力供应,在成本方面也颇具竞争力。

因此,东芝于2019年10月与位于广州市的初创公司MOH签署了技术合作协议,致力于共同推进一款面向中国市场的高品质、长寿命的燃料电池系统。另外,在该技术合作协议签署之前,MOH公司已成功开发出一种利用甲烷重整技术的燃料电池系统。

5kW燃料电池的外观

在通过技术合作以促进开发的过程中,东芝首先开发出一种5kW级的燃料电池,该燃料电池可满足系统所需的性能和成本;其次,2019年7月将试制的燃料电池交付给MOH,并由MOH进行系统安装测试,确认了其满足规格要求;此外,东芝还进行了量产设计,预计能够满足成本要求。尽管不断有竞争对手进入中国这个巨大的市场,东芝的技术依然具有优越性。

在急速扩大的通信设备、通信服务市场,特别是电力系统薄弱地区,预计用于5G基站的分散型电源的需求会快速增长,因此东芝进一步加快了市场开拓。

新一代100kW级纯氢燃料电池系统H2RexTM

新一代100kW级H2RexTM不仅保持了现有100kW级纯氢燃料电池系统H2RexTM的效率(额定发电效率50%)、寿命(10年)等,还大幅减小了体积。

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新一代产品中,通过更加高效的设备配置、管道线路的优化、以及外部面板的简化等,使包括维护空间在内的安装空间从28.1m2减少到14.5m2,削减了约50%。另外,新一代系统采用了模块化结构,能够以100kW为单位增减设备容量,还可以根据顾客需要的规模和用途扩展到MW级容量。

新一代100kW级H2RexTM

福岛县已订购了新一代系统,将设置在Azuma综合运动公园中,并计划于2020年4月开始运行。该系统将使用福岛氢能研究园区制造的氢进行发电,发电产生的电力将用于该公园内的Azuma综合体育馆的照明和空调,产生的热量用于热水供应。另外,该系统的外包装板采用了与体育馆景观相适应的颜色。

针对H2RexTM,今后东芝将进一步推进系统的小型化和模块化,同时将开发MW级系统。

利用可再生能源的大规模氢能系统开始试运行

配备有10MW规模的水电解装置的氢能系统(福岛氢能研究园区)已完成施工,并已于2019年10月开始试运行,该系统可以利用太阳能发电来生产清洁氢气。

福岛氢能源研究园区的全景

东芝开发了具有以下两个功能的控制系统,目前正在确认其性能。

(1)通过优化方法实现工厂运营计划,其满足氢气需求和电力系统供需平衡调整的两大要求,并使成本最小化。

(2)为实现(1)中的运营计划,对水电解装置和太阳能发电功率调节器进行协调控制。

该示范运行计划于2020年7月开始,目标是建立一项基础技术,通过氢气制储实现电力系统的供需平衡的同时实现清洁氢气的生产。

该项目是新能源和工业技术开发组织(NEDO)的“氢能社会建筑技术开发项目/氢能系统技术开发”的一部分。

H2OneTM在海外的首次引入以及进一步扩展

H2OneTM已交付于在新加坡经营电力和天然气输送电业务的SP集团,并已于2019年10月开始运营。该H2OneTM与位于SPGroup的研究设施内的包含可再生能源的微电网相连,作为调节新加坡特定地区供需平衡的手段,以及解决与引入可再生能源有关问题的手段,其将用于研究利用氢能建造城市能源储存系统的可能性。

*图为当地试运行结束时的照片

设置在SPGroup设施中的H2OneTM

此外,在东南亚,计划将H2OneTM用作离岛的独立氢能供应系统。东芝的技术验证项目被选为2019年度NEDO“民间主导的低碳技术推广促进项目/通过低碳技术创造市场项目(实证前调查)”。在此次引入新加坡的基础上,东芝将加强与东南亚国家的合作,并加快与当地公司建立伙伴关系以推动商业化的研究。

加氢站H2OneST UnitTM在敦贺市建成,用于建设可再生能源制氢基础设施系统

作为经济产业省的“优化能源结构,提高能源转换意识“项目,东芝正在福井县敦贺市积极推进“可再生能源制氢基础设施”的技术开发,该项目从2018年开始为期三年。

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该基础设施系统由一个“H2OneST Unit”集装箱和一个“H2OneTM”集装箱构成,其中,“H2OneST Unit”集装箱中封装有水电解、储氢和FCV(燃料电池汽车)用氢气填充设备,“H2OneTM”集装箱中封装有储氢和燃料电池发电机。2019年已完成H2OneST UnitTM的开发,并开始示范运营。

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可再生能源制氢基础设施系统的构成

H2OneST UnitTM已于2019年12月完成,并确认了满足其目标规格的氢供给能力2Nm3(注2)/h和与商用加油站相当的最短3分钟的填充时间,同时已开始示范运营。其中,在该氢供给能力下,仅使用可再生能源制氢即可满足8台FCV(注1运行。

今后,东芝将继续收集分析FCV运行数据,进一步验证可再生能源生产的清洁氢能的可用性以及其便于普及的实用性。

注:

(注1)根据日本国土交通省《汽车燃料消费量统计年报》的日本汽车平均行驶距离计算得到。

(注2)Nm3为换算成0℃,干燥状态(湿度0%),标准大气压下的体积。


翻译:金滢洁

审校:李涵、贾陆叶

统稿:李淑珊

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