目前，燃料動力電池微電網(wǎng)正在北美地區(qū)盛行開來，燃料動力電池和微電網(wǎng)技術(shù)兩者在正確的時間地點結(jié)合，促進了整個產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展。

美國從幾十年前就有開發(fā)微電網(wǎng)的想法。但大部分的微電網(wǎng)重要分布于大學(xué)校園。2012年的超級風(fēng)暴桑迪使整個國家了解到大規(guī)模供電的電網(wǎng)的脆弱并認(rèn)識到分布式能源的價值。如今，大規(guī)模的公司，機構(gòu)和社區(qū)開始安裝微電網(wǎng)系統(tǒng)。據(jù)美國燃料動力電池和氫能聯(lián)合機構(gòu)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，燃料動力電池跟隨著微電網(wǎng)行業(yè)發(fā)展的腳步，迅速的在美國的40多個州發(fā)展起來。

Navigant研究預(yù)測，未來數(shù)年內(nèi)燃料動力電池微電網(wǎng)將會呈現(xiàn)較為強勁的上升。世界范圍未來九年內(nèi)燃料動力電池裝備量將會從2016年的262MW提升到3000MW，實現(xiàn)10倍的上升。預(yù)計到2025年整個固定式燃料動力電池發(fā)電行業(yè)將會達(dá)到162億美元的市場規(guī)模。同時該研究機構(gòu)指出，技術(shù)的進一步發(fā)展是成本降低，產(chǎn)品性能提升以及產(chǎn)業(yè)規(guī)模發(fā)展的根本推動力。

與此同時，微電網(wǎng)產(chǎn)業(yè)規(guī)模將會從2015年的1.4GW上升至2024年的7.6GW。屆時全球的微電網(wǎng)市場收入達(dá)到每年200億美元。

固定式燃料動力電池和微電網(wǎng)技術(shù)的結(jié)合相當(dāng)于身體和大腦的組合：燃料動力電池供應(yīng)可靠地電力輸出，微電網(wǎng)系統(tǒng)進行智能的調(diào)配控制。這種結(jié)合是創(chuàng)造可靠、具有經(jīng)濟性能源非常重要的途徑。與傳統(tǒng)微電網(wǎng)系統(tǒng)的多個間歇性能源系統(tǒng)組合相比，燃料動力電池能夠持續(xù)供應(yīng)，24小時、數(shù)周甚至是每年365天的穩(wěn)定的電力輸出（只要由足夠的燃料供給）。然而關(guān)于太陽能、風(fēng)能以及二次電源等組成的微電網(wǎng)系統(tǒng)是無法實現(xiàn)的。

因此，燃料動力電池可以作為微電網(wǎng)系統(tǒng)的重要電力來源，與社區(qū)電網(wǎng)一起供應(yīng)可靠地電力輸出。通過調(diào)配燃料動力電池與其他電力供應(yīng)系統(tǒng)之間的配比關(guān)系，從而控制成本、可靠性以及環(huán)境表現(xiàn)等既定的目標(biāo)。

燃料動力電池與微電網(wǎng)系統(tǒng)的結(jié)合可以實現(xiàn)其他微電網(wǎng)系統(tǒng)所無法實現(xiàn)的功能：熱電聯(lián)供（CHP，CombinedHeatandPower）。燃料動力電池在發(fā)電的同時也會出現(xiàn)大量熱能，通過熱能的綜合回收利用，為社區(qū)的居民戶供應(yīng)生活所需熱水以及供暖服務(wù)，實現(xiàn)熱能與電能的綜合利用。這樣可以實現(xiàn)燃料能量效率95%以上的有效利用。

此外燃料動力電池還具有以下優(yōu)點：尺寸以及功率大小介意根據(jù)用戶的需求以及安裝空間進行調(diào)節(jié)。同時也可以根據(jù)用戶數(shù)量和用量需求，分為單個家庭或者社區(qū)不同應(yīng)用規(guī)模；選點方便。燃料動力電池可以安裝在室內(nèi)或者室外，占地面積小；環(huán)境友好，運行過程中不會出現(xiàn)有害氣體以及固體顆粒物的排放；燃料效率利用高，發(fā)電效率可以實現(xiàn)50%以上，熱電聯(lián)供可以實現(xiàn)95%以上的能量利用率；運行安靜平穩(wěn)，輸出穩(wěn)定。

燃料動力電池微電網(wǎng)的收益群體：不足為奇的是，燃料動力電池微網(wǎng)與傳統(tǒng)微電網(wǎng)具有相似的客戶群體。這些群體包括那些追求高可靠性的電力供應(yīng)單位，如數(shù)據(jù)中心，科研機構(gòu)，醫(yī)院，生產(chǎn)廠家，醫(yī)藥公司和公共安全部門。公共事業(yè)部門采用燃料動力電池微電網(wǎng)系統(tǒng)作為高成本的傳統(tǒng)電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施的升級替換目標(biāo)，進行電力供應(yīng)。

目前雖然燃料動力電池微電網(wǎng)系統(tǒng)在美國大范圍推廣開來，其中最重要的主力軍是加州、康涅狄格州、紐約州。

加利福尼亞州：據(jù)FCHEA報道:目前，加州擁有480套燃料動力電池發(fā)電系統(tǒng)，總共超過210MW的發(fā)電能力。并且加州是最早提倡開發(fā)燃料動力電池微電網(wǎng)系統(tǒng)的地區(qū)，在公共事業(yè)部門、特種以及商業(yè)方面大量應(yīng)用。

康涅狄格州：多家燃料動力電池公司所在地，其中FuelcellEnergy已經(jīng)在該州已經(jīng)安裝35MW的燃料動力電池系統(tǒng)，并且目前還有20MW正在規(guī)劃當(dāng)中。目前一項63.3MW的燃料動力電池系統(tǒng)正在開發(fā)當(dāng)中，屆時將會成為世界上最大的燃料動力電池系統(tǒng)。

紐約州：紐約州擁有14MW的燃料動力電池系統(tǒng)，預(yù)計未來將會有更多的燃料動力電池系統(tǒng)投入運行。目前，紐約州打算總共投入4000萬美元促進燃料動力電池微電網(wǎng)系統(tǒng)的發(fā)展。

燃料動力電池微電網(wǎng)降低能源消耗的三種途徑商業(yè)單位以及機構(gòu)單位安裝燃料動力電池微電網(wǎng)系統(tǒng)都會出于各種各樣的原因。但是其中追求低能源消耗是其中最重要的一個。

下面我們就來分析一下燃料動力電池微電網(wǎng)技術(shù)的財政優(yōu)勢：根據(jù)Navigant研究，隨著產(chǎn)量的提升以及經(jīng)濟規(guī)模的壯大，燃料動力電池成本呈現(xiàn)逐步下降趨勢。Navigant研究發(fā)現(xiàn)固定式燃料動力電池的成本下降速度明顯快于風(fēng)能并且與太陽能成本下降速度保持在同一水平。燃料動力電池微電網(wǎng)的低成本投入將會獲得更快的成本回收周期。

較大的宏觀經(jīng)濟走勢使燃料動力電池產(chǎn)業(yè)處于更加有利的位置，尤其是處在天然氣價格較低的時期。

不足為奇的是，燃料動力電池相關(guān)于公共電力價格具有最大成本優(yōu)勢的地區(qū)發(fā)揮重要用途。因此，燃料動力電池裝重要應(yīng)用于美國東北部，加利福尼亞州和夏威夷，這些地區(qū)商業(yè)電價為10-20美分/kWh，電力價格成本較低地區(qū)的2-3倍。然而，燃料動力電池微電網(wǎng)可為客戶供應(yīng)8-14美分/kWh的電力價格，信息來自于FuelCellEnergy。

據(jù)FuelCellEnergy稱在這些地區(qū)燃料動力電池微電網(wǎng)系統(tǒng)可以節(jié)省20%的電力成本。例如，安裝1.4MW的燃料動力電池相對與，客戶可以節(jié)省100,000美元。

降低風(fēng)險公司和機構(gòu)在考慮進行大型能源設(shè)備投資時最關(guān)注的是投資的風(fēng)險問題。對能源基礎(chǔ)設(shè)施的投資意味著這部分錢是不能花在運營核心以及市場擴張的。

隨著購電協(xié)議（PPA）這種措施的普及，將會有助于防止這種風(fēng)險。這些無需支付定金的方式客戶每月要支付的電價與支付電網(wǎng)電費的價格相當(dāng)或者更低。與此同時客戶獲得更加可靠、穩(wěn)定、清潔的電力。在PPA購電模式下，燃料動力電池公司對電池進行維護，保證電池的正常運行。這樣客戶可以同時防止金錢與運營風(fēng)險。

價格制定一般情況下。盡管燃料的價格會在整個合同周期（一般20年）范圍內(nèi)上下波動，PPA電價是基本固定的?？蛻粢紤]到長期價格波動，要將系統(tǒng)消耗燃料的量考慮在內(nèi)，一般來說長期的價格協(xié)定關(guān)于天然氣這種燃料是有利的。美國能源信息預(yù)測未來到2040年，天然氣的價格將會處在相對較低的狀態(tài)。

公司在考慮購電協(xié)議價格時要將未來電網(wǎng)電力價格波動情況考慮進去。在美國電網(wǎng)電力的價格是呈上升趨勢的。受到地方機構(gòu)以及法規(guī)的保護，公共電力價格并不能直接反應(yīng)燃料的價格。此外，公共電力的價格還會受到未來公共基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)以及電力需求量等等其他因素的限制。

此外，燃料的成本大約只占到燃料動力電池發(fā)電成本的1/3。其他的2/3重要包括運營以及維護成本、建廠成本，這些部分關(guān)于協(xié)議電價而言都是固定不變的。這也是為何燃料動力電池微電網(wǎng)的協(xié)議電價成本比從電網(wǎng)中購買電力要便宜。

EIA預(yù)測未來到2040年，電網(wǎng)電力價格將會逐漸上調(diào)。關(guān)于燃料動力電池微電網(wǎng)電價制定而言，要將燃料動力電池對熱能的利用也考慮進來。利用這部分能量，可以為客戶供暖或者制冷。因此燃料動力電池系統(tǒng)供應(yīng)了兩種功能：電力和熱能，進而實現(xiàn)為客戶節(jié)省開支的目的。

刺激政策抵消成本目前各個州政府以及聯(lián)邦政府對燃料動力電池的使用供應(yīng)不同的鼓勵政策。一般政府會通過不同的形式進行資助：撥款、貸款、采購等等一系列的刺激政策。目前總共有30個州將燃料動力電池和氫能列為其清潔能源；25個州通過設(shè)立基金、貸款等其它形式；還有16個州通過減免稅收的政策來扶持燃料動力電池和氫能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

康涅狄格州：康涅狄格州向燃料動力電池微電網(wǎng)項目供應(yīng)資金支持，同是通過低排放可再生能源項目對其進行資助。燃料動力電池可獲得I級可再生能源執(zhí)照，電力可以通過長期的協(xié)議面向公共用電以及用電單位進行銷售。

加利福尼亞州：從2001年開始，有超過400套燃料動力電池系統(tǒng)通過加利福尼亞州的SGIP項目被安裝并應(yīng)用。整個SGIP項目裝機容量已經(jīng)達(dá)到175MW。

紐約州：紐約州的能源研究與發(fā)展部門設(shè)立150,000,000美元來資助可再生能源項目，以期到2030實現(xiàn)可再生能源電力占整個電力系統(tǒng)的50%的目標(biāo)。

新澤西州：新澤西州的清潔能源部門為裝機量在3MW以上的燃料動力電池?zé)犭娐?lián)供系統(tǒng)供應(yīng)支持。

燃料動力電池微電網(wǎng)的環(huán)境優(yōu)勢美國阿貢國家實驗室公布的研究報告指出燃料動力電池微電網(wǎng)在運行過程中所釋放的溫室氣體量遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于美國國家電網(wǎng)。假如固體氧化物或者熔融碳酸鹽燃料動力電池等高效率的燃料動力電池被應(yīng)用到微電網(wǎng)中，那么其溫室氣體排放量與現(xiàn)在43%非化石可再生能源發(fā)電的加州所出現(xiàn)的碳排放量相當(dāng)。

目前由加州河濱市運營的廢水處理廠是研究燃料動力電池環(huán)境表現(xiàn)的良好范例。在這個燃料動力電池發(fā)電項目中，通過對廢水處理出現(xiàn)可再生的生物氣，這些生物氣作為燃料動力電池的燃料，出現(xiàn)碳中性的電力供給周邊電力用戶。相較于其他的燃料動力電池對燃料成分以及純度的嚴(yán)苛要求，該項目中的燃料動力電池可以直接采用生物氣作為燃料，大大提升了效率。

河濱市位于南海岸空氣質(zhì)量管理區(qū)，這里擁有美國最嚴(yán)苛的空氣質(zhì)量排放標(biāo)準(zhǔn)。由于燃料動力電池并不像傳統(tǒng)內(nèi)燃機那樣通過燃燒來轉(zhuǎn)換能量，這種通過電化學(xué)反應(yīng)的過程顯著地提升了能量轉(zhuǎn)換效率，排放量也是比內(nèi)燃機低數(shù)個數(shù)量級。河濱市的1.4MW燃料動力電池系統(tǒng)的排放即使是在空氣質(zhì)量排放控制最為嚴(yán)格的地區(qū)也是符合要求的。值得一提的是，加州的SelfGenerationIncentive項目的排放標(biāo)準(zhǔn)是360kg/MW，河濱市的燃料動力電池微電網(wǎng)完全滿足這一要求。

燃料動力電池一般包括熔融碳酸鹽燃料動力電池、固體氧化物燃料動力電池、質(zhì)子交換膜燃料動力電池和磷酸燃料動力電池。大部分的燃料動力電池以氫氣為燃料，但是像生物氣這類可再生的燃料也可以被利用，同時像是丙烷這類傳統(tǒng)燃料也是可以作為燃料動力電池的燃料。

同樣的燃料進入內(nèi)燃機會出現(xiàn)侏儒一氧化碳、氮氧化合物、二氧化硫以及固體顆粒物等有害污染物排放，但是假如進入燃料動力電池通過電化學(xué)反應(yīng)出現(xiàn)電能完全可以杜絕這些污染物的排放。雖然有些燃料動力電池可以出現(xiàn)二氧化碳，但是可以減少50%的排放量，同時燃料動力電池不會排放出有害氣體。

一般來說，固體氧化物燃料動力電池和熔融碳酸鹽燃料動力電池的效率均在60%以上，質(zhì)子交換膜燃料動力電池效率也在50%以上，可以有效減少溫室氣體的排放。即使是相關(guān)于加州和美國東北地區(qū)最先進的發(fā)電技術(shù)（傳統(tǒng)能源），其溫室氣體排放也是大幅削減。同時效率越高，燃料的需求也就越低。

目前美國已經(jīng)有9個州將固定式燃料動力電池列為I級可再生能源發(fā)電方式。

燃料動力電池微電網(wǎng)提升電力系統(tǒng)的可靠性目前，我們生活的數(shù)字世界不僅使我們更多依靠電力，也新增了我們由電力電氣服務(wù)中斷導(dǎo)致的脆弱性。網(wǎng)絡(luò)安全威脅加劇了這些擔(dān)憂極端天氣，最臭名昭著的是2012年的超級颶風(fēng)Sandy，導(dǎo)致美國17個州的810萬居民用電中斷。

2016年加利福尼亞州的Aliso峽谷甲烷泄漏直接影響到南加州地區(qū)10GW的發(fā)電廠燃料供應(yīng)問題，引起了居民的巨大擔(dān)憂。

2014年氣候中心的一份研究報告指出由于天氣原因引起的電力中斷事件，在過去的十年中實現(xiàn)翻倍上升。同時，2013年美國白宮報告指出2003-2012年間，由于天氣原因引起的電力中斷，造成的經(jīng)濟損失在180-330億美元之間。

2014年康涅狄格州的一份報告指出，該州的公共事業(yè)管理機構(gòu)發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)安全對該州的公共事業(yè)具有較嚴(yán)重的破壞威脅。

為了應(yīng)對以上這些問題，一些微電網(wǎng)項目在整個國家范圍內(nèi)被執(zhí)行。例如，康涅狄格州的聯(lián)合照明，德克薩斯州的Oncor，紐約州的CentralHudsonGas&Electric，密歇根州的DTEEnergy；SanDiegoGas&Electric以及南加州的Edison都在進行微電網(wǎng)的建設(shè)。

作為區(qū)域性的，自己自足的電網(wǎng)系統(tǒng)，燃料動力電池微電網(wǎng)從傳統(tǒng)電網(wǎng)中脫離出來，實現(xiàn)自主運行，這意味著燃料動力電池微電網(wǎng)能夠加強電網(wǎng)運行的可靠性，緩解電網(wǎng)的波動性。即使獨立運行，燃料動力電池也能夠供應(yīng)更好的可靠性，直接為電路或者用電其設(shè)備供電。燃料動力電池微電網(wǎng)的應(yīng)用關(guān)于提升風(fēng)能太陽能等間歇性可再生能源的可靠性方面具有促進用途。

同樣關(guān)于燃料動力電池微電網(wǎng)而言，其基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)周期遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)電網(wǎng)，而且復(fù)雜性遠(yuǎn)遠(yuǎn)降低。選址范圍寬泛，可以在室內(nèi)或者室外，占地面積小，易于操控。這意味著燃料動力電池微電網(wǎng)系統(tǒng)更容易被居民、社區(qū)所接受，特別是人口稠密社區(qū)。

AmityRegional的高中新建設(shè)2.2MW燃料動力電池微電網(wǎng)項目。在為整個學(xué)校供應(yīng)用電服務(wù)的同時，整個燃料動力電池作為學(xué)生門的大型科學(xué)實驗室，向?qū)W生們展示燃料動力電池。同時使整個學(xué)校的電力供應(yīng)系統(tǒng)免于自然災(zāi)害的影響。

這不僅為當(dāng)?shù)氐膶W(xué)生供應(yīng)學(xué)習(xí)教育的材料，同時也向當(dāng)?shù)氐木用窆?yīng)多重福利?！拔覀冋J(rèn)為這個項目實現(xiàn)包括：為社區(qū)供應(yīng)清潔電能、削減地區(qū)的財政支出和為當(dāng)?shù)氐膶W(xué)生供應(yīng)學(xué)習(xí)燃料動力電池相關(guān)的知識在內(nèi)的三重優(yōu)勢”，AmityRegionalSchool的校長說。

這個高檔的森林社區(qū)有超過9000多位居民，但是經(jīng)常會受到臨近海洋的颶風(fēng)以及冰凍等自然災(zāi)害的影響而影響當(dāng)?shù)氐碾娏Φ然A(chǔ)設(shè)施的供應(yīng)。熱帶風(fēng)暴Irene和颶風(fēng)Sandy帶來的洪水、水污染等就曾經(jīng)影響數(shù)百萬居民的生活、電力供應(yīng)。

當(dāng)電力中斷時，燃料動力電池微電網(wǎng)就會為對當(dāng)?shù)氐慕ㄖ锖蜕鐓^(qū)供應(yīng)電力供應(yīng)。

燃料動力電池微電網(wǎng)的燃料動力電池部分是由該州的燃料動力電池制造商FuelCellEnergy供應(yīng)。同時該公司還未微電網(wǎng)供應(yīng)控制部件。

FuelcellEnergy將會跟當(dāng)?shù)氐碾娏?yīng)商聯(lián)合照明簽訂合約，負(fù)責(zé)燃料動力電池模塊的運行。采用天然氣做為燃料出現(xiàn)電力。作為該州10MW可再生能源發(fā)電項目的一部分，該燃料動力電池微電網(wǎng)已經(jīng)受到來自政府的300萬美元的財政撥款。另外一項2.8MW的燃料動力電池微電網(wǎng)項目正在建設(shè)當(dāng)中。

位于長島海峽的Bridgeport大學(xué)（UB），擁有在校生超過5500人。其網(wǎng)上教學(xué)實力位于全美前15名。目前該私立學(xué)校在微電網(wǎng)項目方面表現(xiàn)十分活躍，具有十分高的創(chuàng)造性。

康涅狄格州的FuelCellEnergy公司為該學(xué)校建設(shè)了一個1.4MW的燃料動力電池微電網(wǎng)項目。然后將其打包買個了發(fā)電巨頭NRGEnergy.這份交易伴隨著一份電力采購協(xié)議。UB與之簽訂了一份長達(dá)12年的電力和熱力采購協(xié)議，很有可能合同將會再延長7年。電力采購協(xié)議的稅收豁免權(quán)將會吸引投資者進入。免稅大學(xué)不能再獲得燃料動力電池的免稅資格，但是私人投資者是可以的，即這里的NRGEnergy。所以項目參與各方都能夠從項目中獲得既定的利益。

學(xué)校通過議定的價格獲得清潔、可靠的電力，同時其扮演良好信譽的購買商。而項目投資者NRGEnergy可以獲得持續(xù)的資金回收而不會受到天氣以及時間的限制。同時，F(xiàn)uelCellEnergy也能夠出售設(shè)備以及后期運營服務(wù)獲得收益。

目前UB的電力80%來源于燃料動力電池微電網(wǎng)，來支持學(xué)校內(nèi)部的設(shè)施運行，如住宿區(qū)，校園安全、餐廳以及學(xué)生活動中心的用電需求。減少了7000噸二氧化碳、64噸二氧化硫、28噸氮氧化合物以及成本減少-大約節(jié)約20%的費用。

由于燃料動力電池采用熱電聯(lián)供模式，廢熱被回收利用在校園的三個不同地點：游泳池、學(xué)生公寓供應(yīng)熱水以及供暖。Bridgeport項目收到了220萬美元的州政府財政支持。