氫燃料電池汽車作為一種面向未來的汽車能源技術，具有電池壽命長、無污染等明顯優勢，但成本高一直是阻礙其大規模推廣應用的重要原因。與此同時，豐田Mirai（參數|詢價）在日本的大幅成本降低引起了全球的關注，但在其背后，日本國產燃料電池系統（Ene Farm）的推廣是否也對成本降低起到了重要作用？中國是否應該遵循這條道路來實施相應的推廣計劃？讓我們研究一下Ene農場的相關問題，為國內產業發展提供參考。
● 什么是“深度評論”？“深度評論與問題”是汽車之家為行業用戶創建的第一個專欄，由汽車行業資深從業者撰寫，獨家分析/揭示行業重大事件。除了生動的外表，我們想向您展示對事物本質、因果和未來可能性的探索和思考。本期，行業評論員智電汽車專家組由一批具有汽車專業碩士、博士學位、10多年汽車行業工作經驗的資深人士組成，他們分布在大學、汽車行業協會、零部件公司、主機廠、咨詢公司等不同產業鏈。當汽車行業向智能化、電動化轉型升級時，我們將與更多人分享汽車行業的新技術。作者：胡玉峰，從事汽車電子控制開發、整車測試、節能與新能源汽車行業咨詢，參與過國家863重大項目、工信部“節能與新能量汽車技術路線圖”等10多項重大研究/行動，和中國工程院“汽車強國戰略”，擅長汽車行業回顧和政策分析。燃料電池汽車的成本仍然極高，這阻礙了乘用車技術的應用，但豐田Mirai大幅降低成本需要高度重視。★ 豐田Mirai的成本降低不僅與豐田本身有關，還與整個日本社會推動的計劃密切相關。★ 日本推動全社會的主要方式是Ene Farm家用燃料電池計劃，規模效應可以明顯促進燃料電池系統的成本降低。★ 從技術原理來看，盡管Ene Farm家用燃料電池計劃確實具有良好的協同降成本效果，但從實際國情來看，中國不適合大規模遵循這一思路。★ 降低國產燃料電池汽車成本的主要重點是汽車本身。社會協作降低成本的想法可以考慮數據中心的不間斷發電技術，而不是家庭使用。第一，燃料電池汽車的生命之門：成本燃料電池車主主要是以氫氧電化學反應為動力的汽車，具有電池壽命長、零排放、燃料供應快、功率大、運行平穩等諸多優點，被廣泛認為是21世紀的終極汽車能源技術。但燃料電池汽車的缺點也很明顯，其中最重要的是成本太高。它有多高？它如此昂貴，以至于即使是財力雄厚的中國也需要20萬元至50萬元不等的自行車補貼（基準）才能推廣應用。即便如此，Miu Miu的國內產量仍然很低，2018年僅生產了1000多輛汽車。
“最近三年國內燃料電池汽車產量”當然，說到成本，我們不得不提到豐田的Mirai。作為世界上第一款量產并投放市場的燃料電池乘用車，它之所以敢站在市場上銷售，與其成本的大幅下降密切相關：從最初的1億日元（約600萬人民幣）的預估價格，到2018年日本國內補貼后的500多萬日元（約30萬人民幣）。
“豐田燃料電池的成本降低”豐田Mirai之所以能夠實現如此明顯的成本降低，不僅是因為大規模生產規模的擴大，大規模應用……
關于混合動力系統和系統的簡化，還有一點必須注意：如何降低整個電池系統的成本？
“簡化豐田Mirai燃料電池系統”畢竟，作為汽車最昂貴的部件，燃料電池系統的成本降低是關鍵。無論如何簡化，都不可能去除基于質子交換膜（PEMFC）的堆疊系統。
“燃料電池汽車的成本構成及其與量產規模的關系。圖片來源于證券研報。”第二，Mirai是否借用了Ene Farm的東風？無獨有偶，日本還有一種產品也使用質子交換膜作為堆系統的核心，那就是Ene Farm（家用燃料電池熱電聯產系統）。
“日本Ene Farm家用燃料電池熱電聯產系統和結構示意圖”再次檢查。事實證明，豐田也使用了這個東西，其愛信精工已經應用了這個系統（見下圖）。
“豐田燃料電池技術應用領域”具體來說，愛信精工的這一系統采用了SOFC技術路線，也就是所謂的固體氧化物技術路線。輸出功率為700W，發電效率達到46.5%。不僅愛信精工，東芝和松下也有相關產品，即應用質子交換膜的聚合物電解質Ene Farm產品。
日本Ene農場的主要產品和技術指標圖片來源于網絡。Ene Farm的工作原理可以簡單概括為：天然氣生產氫氣，然后利用氫氣發電，為家庭提供熱和電力，包括熱水、供暖和供電。自從這一系統得到日本政府的大力補貼以來，已經在全社會推廣應用了近30萬套。
“Ene Farm在日本的應用規模和成本下降”從上圖可以看出，隨著推廣規模的擴大和幾大制造商競爭的加強，整個系統的成本正在迅速下降，從最初的800萬日元下降到現在的100萬日元，即6-7萬元/臺。目前還沒有確切的統計分析來確定Ene Farm的大規模應用能在多大程度上促進日本燃料電池汽車的成本降低。但可以肯定的是，Ene Farm使用的電極、電解質膜、催化劑、隔膜等都是汽車的關鍵部件，其應用量遠遠超過燃料電池汽車，必將降低整個產業鏈的成本。同時，Ene Farm還促進了氫氣生產、運輸等環節的發展，形成了產業協同效應。可以說，豐田Mirai的成本降低了，Ene Farm的作用不可或缺。第三，日本政府的大力推廣是Ene農場有效推廣的首要動力，這與日本政府密切相關：2009年，Ene農場單套價格約為340萬日元，加上約50萬日元的建設成本，但政府給予了140萬日元的補貼，因此，用戶的實際負擔約為250萬日元（約合人民幣15萬元）。盡管補貼持續下降，但在2015年，日本之所以如此大力推進，是因為日本的土地和資源極其特殊。作為一個島國，日本的大部分資源或能源都需要進口，不可能實現能源獨立。因此，強烈的危機感促使日本發展自主能源需求。氫能無疑是一個很好的選擇。即使不使用天然氣生產氫氣，也可以使用無盡的太陽能/水/核能電解水生產氫氣，從而實現社會能源的獨立供應。盡管這很困難，但至少是一個可行的技術選擇。
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“日本氫能社會愿景”意味著，如果日本想在面向未來的可持續發展道路上擺脫能源約束，氫能社會是一個必須下注的選項：即使失敗，也不會有任何抱怨。畢竟，沒有比這更好的選擇了。第四，中國國情不同，我們不能隨波逐流。無論是純電動、插電式混合動力還是燃料電池技術，其本質都是解決汽車能源問題，解決能源安全問題。與日本相比，中國的資源條件確實“充足”。統計數據顯示，中國已探明石油儲量256億桶，天然氣儲量超過1萬億立方米，總發電量近6.8萬億千瓦時。從短期來看，并不完全依賴進口。也就是說，對于數以萬計的燃料電池汽車的應用規模來說，現階段把“寶”放在氫燃料電池上是不可取的！
此外，Ene Farm技術不太適合中國目前的國情。即使是現在，一個系統的成本也已降至近6萬元，這對大多數家庭來說都很難負擔。事實上，購買該系統每年只能節省3000-4000元人民幣，而且需要15年以上的時間才能抵消購買成本。這是大多數家庭無法接受的。也許讀者會問，為什么日本得到了部分提升？這僅僅是因為這個家庭更富有嗎？事實上，事實并非如此。日本地震頻繁，家庭斷電是很常見的。Ene Farm技術可以在不受地震影響的情況下獨立發電幾天，這也是許多家庭購買它的重要原因。因此，無論是經濟的還是必要的，Ene Farm在中國都沒有大規模推廣的可能性，更難以效仿日本全社會，實現家庭與汽車的協同降成本。
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“日本氫站”五、Ene Farm在當地應用的可能性分析盡管大規模應用并不現實，但并不影響Ene Farms在中國的當地推廣。在中國南方，由于尚未實現綜合供暖，對家用供暖設備的需求正在逐漸增加，而南方的天然氣資源相對豐富，這為Ene Farm提供了便利。讓我們再次檢查一下，目前地板供暖系統的價格約為2萬元，每年供暖的燃氣費用約為2500元。按照10年計算，綜合供暖費用為4.5萬元。如果在中國應用Ene Farm的成本可以達到6萬元，每年的燃氣供暖成本大致相同，但每年的節電可以達到3000多元，因此10年的綜合成本約為5萬元，與地暖系統相差不大。再加上Ene Farm不間斷供電的特點，可以對南部新建的高端住宅區形成良好的吸引力。當然，這必須由地方政府和企業共同推動。此外，Ene Farm的不間斷供電功能也是國內越來越大的大數據企業的一個很好的參考選擇。統計顯示，國內數據中心的用電成本已占數據中心運維總成本的60%-70%，空調用電成本占40%。每年消耗的總電能超過2000億瓦時。顯然，Ene Farm在數據中心的應用應該得到合理的推廣。
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“國產氫燃料電池汽車的應用”六、降低國產燃料電池汽車成本的想法已經討論了很長時間，Ene Farm和社會協調不得不回到主題：汽車燃料電池的成本應該如何降低？顯然，效仿日本的Ene Farm來推動整個社會不是一個好主意，所以剩下的只能自己做。筆者的觀點是，國產燃料電池汽車的降成本應該從規模入手，尤其是從商用車領域入手，然后再與乘用車領域合作。在商用車領域，除了各國常見的公交車外，還有動力需求較高的工程車。這是因為中國基礎設施建設的實力仍然存在，未來十年甚至二十年，世界對工程車輛的需求將處于較高水平。2018年，國內工程車的需求量一直在40萬輛左右，這是一個極其巨大的數字。在工程車領域可以很好地發揮燃料電池大功率、優先替代柴油的特點，在工程車集中使用場景之外，還可以很好的解決加氫問題。氫燃料電池汽車作為一種面向未來的汽車能源技術，具有電池壽命長、無污染等明顯優勢，但成本高一直是阻礙其大規模推廣應用的重要原因。與此同時，豐田Mirai（參數|詢價）在日本的大幅成本降低引起了全球的關注，但在其背后，日本國產燃料電池系統（Ene Farm）的推廣是否也對成本降低起到了重要作用？中國是否應該走這條道路來實施相應的……
丁推廣計劃？讓我們研究一下Ene農場的相關問題，為國內產業發展提供參考。
● 什么是“深度評論”？“深度評論與問題”是汽車之家為行業用戶創建的第一個專欄，由汽車行業資深從業者撰寫，獨家分析/揭示行業重大事件。除了生動的外表，我們想向您展示對事物本質、因果和未來可能性的探索和思考。本期，行業評論員智電汽車專家組由一批具有汽車專業碩士、博士學位、10多年汽車行業工作經驗的資深人士組成，他們分布在大學、汽車行業協會、零部件公司、主機廠、咨詢公司等不同產業鏈。當汽車行業向智能化、電動化轉型升級時，我們將與更多人分享汽車行業的新技術。作者：胡玉峰，從事汽車電子控制開發、整車測試、節能與新能源汽車行業咨詢，參與過國家863重大項目、工信部“節能與新能量汽車技術路線圖”等10多項重大研究/行動，和中國工程院“汽車強國戰略”，擅長汽車行業回顧和政策分析。燃料電池汽車的成本仍然極高，這阻礙了乘用車技術的應用，但豐田Mirai大幅降低成本需要高度重視。★ 豐田Mirai的成本降低不僅與豐田本身有關，還與整個日本社會推動的計劃密切相關。★ 日本推動全社會的主要方式是Ene Farm家用燃料電池計劃，規模效應可以明顯促進燃料電池系統的成本降低。★ 從技術原理來看，盡管Ene Farm家用燃料電池計劃確實具有良好的協同降成本效果，但從實際國情來看，中國不適合大規模遵循這一思路。★ 降低國產燃料電池汽車成本的主要重點是汽車本身。社會協作降低成本的想法可以考慮數據中心的不間斷發電技術，而不是家庭使用。第一，燃料電池汽車的生命之門：成本燃料電池車主主要是以氫氧電化學反應為動力的汽車，具有電池壽命長、零排放、燃料供應快、功率大、運行平穩等諸多優點，被廣泛認為是21世紀的終極汽車能源技術。但燃料電池汽車的缺點也很明顯，其中最重要的是成本太高。它有多高？它如此昂貴，以至于即使是財力雄厚的中國也需要20萬元至50萬元不等的自行車補貼（基準）才能推廣應用。即便如此，Miu Miu的國內產量仍然很低，2018年僅生產了1000多輛汽車。
“最近三年國內燃料電池汽車產量”當然，說到成本，我們不得不提到豐田的Mirai。作為世界上第一款量產并投放市場的燃料電池乘用車，它之所以敢站在市場上銷售，與其成本的大幅下降密切相關：從最初的1億日元（約600萬人民幣）的預估價格，到2018年日本國內補貼后的500多萬日元（約30萬人民幣）。
“豐田燃料電池的成本降低”豐田Mirai之所以能夠實現如此明顯的成本降低，不僅是大規模生產規模的擴大、混合動力系統的大規模應用和系統的簡化，還有一點必須注意：整個電池系統的成本是如何降低的？
“簡化豐田Mirai燃料電池系統”畢竟，作為汽車最昂貴的部件，燃料電池系統的成本降低是關鍵。無論如何簡化，都不可能去除基于質子交換膜（PEMFC）的堆疊系統。
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