[汽車之家 深評]  氫燃料電池車作為面向未來的汽車能源技術,，長續(xù)航無污染的優(yōu)點顯而易見，但成本居高不下始終是阻礙大規(guī)模推廣應用的重要原因。與此同時,，日本豐田Mirai(參數(shù)|詢價)的大幅降本引起了全球關注,，但在其背后，日本國內(nèi)家用燃料電池系統(tǒng)（Ene-Farm）的推廣是否也起到了重要的降本促進作用,？中國是否該效仿該路徑來實施相應的推廣計劃,？我們就來研究一下Ene-Farm的相關問題，以期對國內(nèi)產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供借鑒,。

●《深評問道》是什么,？

　　《深評問道》是汽車之家首個面向行業(yè)端用戶打造的節(jié)目，特約汽車行業(yè)資深從業(yè)者執(zhí)筆,，獨家解析／揭秘行業(yè)大事件,。除了熱鬧表象，我們更想向您呈現(xiàn)對事物本質(zhì),、因果以及未來可能性的探究和思考,。

　　本期行業(yè)評論員——智電汽車專家團，由一群擁有汽車專業(yè)碩,、博士學歷,，十年以上汽車產(chǎn)業(yè)工作經(jīng)驗，分布在高校,、汽車行業(yè)協(xié)會,、零部件公司、主機廠,、咨詢公司等不同產(chǎn)業(yè)環(huán)節(jié)鏈條上的資深人士組建,。在汽車產(chǎn)業(yè)向智能化、電動化轉(zhuǎn)型升級之際,，向更多的人分享汽車產(chǎn)業(yè)的新科技,。

　　本文作者：胡玉峰，先后從事汽車電控開發(fā),、整車試驗,、節(jié)能與新能源汽車產(chǎn)業(yè)咨詢等工作，曾參與國家863重大項目,、工信部“節(jié)能與新能源汽車技術路線圖”,、中國工程院“汽車強國戰(zhàn)略”等10余項重大研究/行動，擅長汽車產(chǎn)業(yè)評論分析與政策解析,。

本期精華導讀

　　★燃料電池汽車成本仍然極高,、阻礙乘用車技術應用，但豐田Mirai的大幅降本需要高度重視,。
　　★豐田Mirai成本降低不僅與豐田自身有關,，與日本全社會推進的計劃也有緊密關系。
　　★日本全社會推進的主要方式是Ene-Farm家用燃料電池計劃,，規(guī)模效應對于燃料電池系統(tǒng)降本有明顯促進作用,。
　　★從技術原理上講,，雖然Ene-Farm家用燃料電池計劃確實存在較好的協(xié)同降本作用，但從實際國情出發(fā),，我國并不適宜大規(guī)模沿用該思路,。
　　★國內(nèi)燃料電池汽車降本的主要著力點還是車輛本身，社會協(xié)同降本的思路可考慮數(shù)據(jù)中心的不間斷發(fā)電技術,，而非家用,。

一、燃料電池汽車的命門：成本

　　燃料電池車主要是以氫氧電化學反應為動力來源的汽車,，具有長續(xù)航,、零排放、燃料補給速度快,、功率大,、運行平穩(wěn)等諸多優(yōu)點，被廣泛視為21世紀終極車用能源技術,。但燃料電池車的缺點也同樣明顯,，其中最主要的就是成本太過高昂。

　　高昂到什么程度呢,？高昂到即便是財大氣粗的中國,，也需要對其進行20-50萬元不等的單車補貼（基準），才勉強能進行推廣應用,。即便如此,，國內(nèi)產(chǎn)量仍然繆繆無幾，2018年也才生產(chǎn)了1000多輛,。

『近三年國內(nèi)燃料電池車產(chǎn)量』

　　當然,，提到成本，就不得不提豐田的Mirai,，作為全球率先量產(chǎn)并投放市場的燃料電池乘用車,，其之所以敢站在市場開賣，還是與其成本大幅下降有很大關系：從最初立項的預計售價1億日元（約600萬人民幣）,，到2018年日本國內(nèi)補貼后售價500余萬日元（約30萬人民幣）,。

『豐田燃料電池成本下降情況』

　　豐田Mirai之所以能實現(xiàn)如此明顯的降本，除了量產(chǎn)規(guī)模擴大,、混合動力系統(tǒng)大規(guī)模應用,、系統(tǒng)簡化等原因之外，還有一點必須予以重視：整個電池系統(tǒng)的成本是如何降低的,？

『豐田Mirai燃料電池系統(tǒng)簡化情況』

　　畢竟,，作為整車里面成本最高的部分，燃料電池系統(tǒng)的降本才是關鍵,，無論如何去簡化,，基于質(zhì)子交換膜（PEMFC）為核心的電堆系統(tǒng)是不可能被拿掉的。

『燃料電池車成本構成及與量產(chǎn)規(guī)模的關系 圖片源自證券研報』

二,、Mirai降本是否借了Ene-Farm的東風,？

　　無獨有偶，日本還有另一項產(chǎn)品也用到了以質(zhì)子交換膜為核心的電堆系統(tǒng),，那就是Ene-Farm（家用燃料電池熱電聯(lián)供系統(tǒng)）,。

『日本Ene-Farm家用燃料電池熱電聯(lián)供系統(tǒng)及結構示意』

　　再翻查一下，原來豐田也有用到這個東西,，旗下的愛信精機早就應用了該系統(tǒng)（見下圖）,。

『豐田燃料電池技術應用領域』

　　具體來講，愛信精機這套系統(tǒng)采用了SOFC技術路線,，也就是我們熟知的固體氧化物技術路線,，輸出功率700W，發(fā)電效率達到了46.5%,。不僅是愛信精機,，其實東芝和松下也有相關的產(chǎn)品，也就是聚合物電解質(zhì)的Ene-Farm產(chǎn)品,，其中應用到了質(zhì)子交換膜,。

『日本Ene-Farm主要產(chǎn)品及技術指標 圖片源自網(wǎng)絡』

　　而Ene-Farm的工作原理可以簡單概括為：通過天然氣制取氫氣，再通過氫氣發(fā)電來提供家庭用的熱能和電能,，包括熱水,、暖氣、供電等,。這套系統(tǒng)從日本政府大力補貼至今,，全社會已經(jīng)推廣應用了近30萬套。

『日本Ene-Farm應用規(guī)模及成本下降情況』

　　從上圖可知,，隨著推廣規(guī)模的擴大,，以及幾大廠家的競爭加強，整個系統(tǒng)的成本在快速下降,，從最初的800萬日元降至了目前的100萬日元左右,，也就是6-7萬元人民幣/套。

　　目前還沒有確切的統(tǒng)計分析,，來確定Ene-Farm的規(guī)�,；瘧�用對于日本燃料電池車的成本下降到底有多大的促進作用。但可以絕對肯定的是,，Ene-Farm中采用的電極,、電解質(zhì)膜、催化劑、分離器等都是汽車通用的關鍵部件,，遠超于燃料電池車的應用量對于整個產(chǎn)業(yè)鏈的成本降低作用肯定是極其明顯的,；同時，Ene-Farm還帶動了氫氣的生產(chǎn),、運輸?shù)拳h(huán)節(jié)的發(fā)展,，形成了產(chǎn)業(yè)協(xié)同效應�,？梢哉f,，豐田Mirai的成本降低，Ene-Farm作用功不可沒,。

三,、日本政府大力推動是首要動力

　　Ene-Farm得到有效推廣，與日本政府的關系密不可分：2009年,，單套Ene-Farm價格約340萬日元,，再加上50萬日元左右的施工費，但政府給予了140萬日元的補貼,，因此用戶實際負擔金額為250萬日元左右（約15萬人民幣）,，雖然補貼連連下降，但2015年ENE-FARM的合計補貼金額還是達到了222億日元之多,。

　　之所以日本如此強烈推進,，是因為日本的國土資源情況極為特殊，作為一個島國,，日本絕大多數(shù)資源或者能源都需要進口,，無法實現(xiàn)能源獨立。因此強烈的危機感促使日本上下對發(fā)展可獨立的能源需求極為迫切,。

　　氫能無疑是一個優(yōu)秀的選項,，即便不采用天然氣制氫，也可以通過無窮無盡的太陽能/水/核電來電解水制氫,，實現(xiàn)社會能源的獨立供給,，雖然很困難但至少是一個具有可行性的技術選項。

『日本氫能社會愿景設想』

　　也就是說,，在面向未來的可持續(xù)發(fā)展道路上,，日本要想擺脫能源受制于人，氫能社會是不得已押寶又必須押寶的選項：即便賭失敗了,，也不會有怨言,，畢竟沒有更好的選項。

四,、我國國情不同不能跟風押寶

　　不管是純電動也好,，插電式混合動力也好,，還是燃料電池技術，其本質(zhì)上都是在解決車用能源的問題,，都是在解決能源安全的問題,。而我國的資源條件相比日本而言，確實“寬�,！辈簧�,。統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示：我國石油探明儲量為256億桶,，天然氣探明儲量超過1萬億立方米,，總發(fā)電量近6.8萬億千瓦時，短期內(nèi)還不存在完全依賴進口的情況,。

　　換句話說,，為了區(qū)區(qū)幾萬輛燃料電池汽車應用規(guī)模，現(xiàn)階段就將“寶”壓在氫燃料電池上的做法是不可取的,！

　　進一步來看,，Ene-Farm這套技術對于我國當前的國情也并不十分適用。即便現(xiàn)在一套系統(tǒng)的成本也降至接近6萬元人民幣,，對于絕大多數(shù)家庭而言也很難負擔,，購買這套系統(tǒng)，實際上一年僅能省下3000—4000元人民幣的電費,，需要15年以上才能抵消購買成本,。

　　這對于絕大多數(shù)家庭而言，根本就不會接受,�,；蛟S讀者會問，日本為何會得到部分推廣呢,？單純是因為家庭更加富裕嗎,？其實并不是，日本地震頻繁,，家庭斷電是常有的事情,，Ene-Farm技術可以不受地震影響，可以連續(xù)若干天實現(xiàn)獨立發(fā)電,，這也是很多家庭購買的重要原因,。

　　所以說，不管是經(jīng)濟性,，還是必要性,，Ene-Farm在我國根本不具備大規(guī)模推廣的可能性，效仿日本全社會推進,、同時實現(xiàn)家用和汽車的協(xié)同降本更是難上加難,。

『日本加氫站』

五,、Ene-Farm局部應用可能性分析

　　雖然大規(guī)模應用并不現(xiàn)實，但不影響Ene-Farm在我國的局部推廣,。在我國南方,，由于全面供暖尚未實現(xiàn)，因此對家庭采暖設備需求正在逐步加大,，同時南方天然氣資源相對豐富,，給Ene-Farm提供了便利條件。

　　再來核算一下,，一套地暖系統(tǒng)目前價格約在2萬元左右,，每年的采暖所需要的燃氣費是2500元左右，按照10年計算,，綜合采暖成本是45000元,。若國內(nèi)應用Ene-Farm的成本可達到6萬元一套，則每年所需的燃氣采暖費大致相同,，但每年節(jié)省的電費可以達到3000元以上,，因此10年下來綜合成本是5萬元左右，與地暖系統(tǒng)相差不大,。

　　加上Ene-Farm的不間斷供電特性,，對于南方新建的高檔小區(qū)而言，可以構成很好的吸引力,，當然這必須要地方政府聯(lián)同企業(yè)共同推進,。

　　另外，Ene-Farm的不間斷供電特性,，對于國內(nèi)日益龐大的大數(shù)據(jù)企業(yè)而言也是很好的參考選項,，統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，國內(nèi)數(shù)據(jù)中心的電費已占數(shù)據(jù)中心運維總成本的60%-70%,，而空調(diào)所用電費占其中的40%,。每年總消耗的電能超過2000億瓦時。顯然,，應該合理推動Ene-Farm在數(shù)據(jù)中心方面的應用,。

『國內(nèi)氫燃料電池車應用』

六、國內(nèi)燃料電池汽車降本的思路

　　說了半天的Ene-Farm和社會協(xié)同,，還是要回到主題上來：車用燃料電池應該如何降本,？很明顯，效仿日本Ene-Farm的全社會推進已經(jīng)不是好辦法了,，那么剩下的事情只能交給自己來做,。

　　筆者的看法是，國內(nèi)燃料電池車降本要從規(guī)模上做起,，特別是要從商用車領域做起,，再協(xié)同到乘用車領域上來,。而商用車領域除了各國常見的公交客車以外，還有對大功率有需求的工程用車,。

　　之所以這么講,，是因為我國基礎建設的力度還在，未來十年甚至二十年對于工程車的需求都會處于全世界的高位水準,，而2018年國內(nèi)工程車的需求量已經(jīng)在40萬輛左右,，這是一個極為龐大的數(shù)字。燃料電池功率大,、首先替換柴油的特性正好在工程車領域可以得到很好的發(fā)揮,，加上工程車比較集中的使用場景，加氫問題也能較好的解決,。通過工程車的規(guī)�,；瘧�用，帶動整個產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展,，帶動整個產(chǎn)業(yè)鏈的成本下降，最終將這種成本下降傳遞到乘用車領域,。

『燃料電池技術的重負荷大功率優(yōu)勢適用于工程車』

　　還要注意的一點是,，乘用車領域我們過于偏向PEMFC質(zhì)子交換膜技術路線，實際上日產(chǎn)一直在堅持SOFC固體氧化物技術路線,。日產(chǎn)的設想是：使用SOFC燃料電池系統(tǒng)作為純電動的增程發(fā)動機,，用來彌補純電動續(xù)航短的缺點，當電池即將耗盡時,，燃料電池發(fā)電機起動為動力電池充電,，直至充滿。

　　這種技術路線的好處是,，SOFC固體氧化物技術反應慢,、工作溫度也很高，應對復雜工況時不能實現(xiàn)很好的急速啟動,，不能很好的變化負荷,，但作為有預判緩沖、可恒定輸出的增程發(fā)動機,，恰恰是非常合適,。

　　最后還是那句話，取其精華去其糟粕,，不是不學國外,，也不是一味的放棄豐田路線去走日產(chǎn)路線，而是要學會正確的師夷長技,，這才是強大的根本所在,。

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