氫燃料電池車作為面向未來的汽車能源技術，長續航無污染的優點顯而易見，但成本居高不下始終是阻礙大規模推廣應用的重要原因。與此同時，日本豐田Mirai的大幅降本引起了全球關注，但在其背后，日本國內家用燃料電池系統（Ene-Farm）的推廣是否也起到了重要的降本促進作用？我國是否該效仿該路徑來執行相應的推廣計劃？我們就來研究一下Ene-Farm的相關問題，以期對國內產業發展供應借鑒。

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。

★日本全社會推進的重要方式是Ene-Farm家用燃料電池計劃，規模效應關于燃料電池系統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同降本作用，但從實際國情出發，我國并不適宜大規模沿用該思路。

★國內燃料電池汽車降本的重要著力點還是車輛本身，社會協同降本的思路可考慮數據中心的不間斷發電技術，而非家用。

一、燃料電池汽車的命門：成本

燃料電池車重要是以氫氧電化學反應為動力來源的汽車，具有長續航、零排放、燃料補給速度快、功率大、運行平穩等諸多優點，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，其中最重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我國，也要對其進行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，國內產量仍然繆繆無幾，2018年也才生產了1000多輛。

近三年國內燃料電池車產量

當然，提到成本，就不得不提豐田的Mirai，作為全球率先量產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之所以能實現如此明顯的降本，除了量產規模擴大、混合動力系統大規模應用、系統簡化等原因之外，還有一點必須予以重視：整個電池系統的成本是如何降低的？

豐田Mirai燃料電池系統簡化情況

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

燃料電池車成本構成及與量產規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，日本還有另一項產品也用到了以質子交換膜為核心的電堆系統，那就是Ene-Farm（家用燃料電池熱電聯供系統）。

日本Ene-Farm家用燃料電池熱電聯供系統及結構示意

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（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品，也就是聚合物電解質的Ene-Farm產品，其中應用到了質子交換膜。

日本Ene-Farm重要產品及技術指標圖片源自網絡

而Ene-Farm的工鉅大鋰電作原理可以簡單概括為：通過天然氣制取氫氣，再通過氫氣發電來供應家庭用的熱能和電能，包括熱水、暖氣、供電等。這套系統從日本政府大力補貼至今，全社會已經推廣應用了近30萬套。

日本Ene-Farm應用規模及成本下降情況

從上圖可知，隨著推廣規模的擴大，以及幾大廠家的競爭加強，整個系統的成本在快速下降，從最初的800鋰離子電池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計分析，來確定Ene-Farm的規模化應用關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關于整個產業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、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，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，日本絕大多數資源或者能源都要進口，無法實現能源獨立。因此強烈的危機感促使日本上下對發展可獨立的能源需求極為迫切。

氫能無疑是一個優秀的選項，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發展道路上，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，確實寬裕不少。統計數據顯示：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，總發電量近6.8萬億千瓦時，短時間內還不存在完全依賴進口的情況。

換句話說，為了區區幾萬輛燃料電池汽車應用規模，現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這套技術關于我國當前的國情也并不十分適用。即便現在一套系統的成本也降至接近6萬元人民幣，關于絕大多數家庭而言也很難負擔，購買這套系統，實際上一年僅能省下30004000元人民幣的電費，要15年以上才能抵消購買成本。

這關于絕大多數家庭而言，根本就不會接受。或許讀者會問，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，可以持續若干天實現獨立發電，這也是很多家庭購買的重要原因。

所以說，不管是經濟性，還是必要性，Ene-Farm在我國根本不具備大規模推廣的可能性，效仿日本全社會推進、同時實現家用和汽車的協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

雖然大規模應用并不現實，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，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供應了便利條件。

再來核算一下，一套地暖系統目前價格約在2萬元左右，每年的采暖所要的燃氣費是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，與地暖系統相差不大。

加上Ene-Farm的不間斷供電特性，關于南方新建的高檔小區而言，可以構成很好的吸引力，當然這必須要地方政府聯同公司共同推進。

另外，Ene-Farm的不間斷供電特性，關于國內日益龐大的大數據公司而言也是很好的參考選項，統計數據顯示，國內數據中心的電費已占數據中心運維總成本的60%-70%，而空調所用電費占其中的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在數據中心方面的應用。

國內氫燃料電池車應用

六、國內燃料電池汽車降本的思路

說了半天的Ene-Farm和社會協同，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，國內燃料電池車降本要從規模上做起，特別是要從商用車領域做起，再協同到乘用車領域上來。而商用車領域鋰離子電池廠家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關于工程車的需求都會處于全世界的高位水準，而2018年國內工程車的需求量已經在40萬輛左右鋰離子電池，這是一個極為龐大的數字。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。通過工程車的規模化應用，帶動整個產業鏈的發展，帶動整個產業鏈的成本下降，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質子交換膜技術路線，實際上日產一直在堅持SOFC固體氧化物技術路線。日產的設想是：使用SOFC燃料電池系統作為純電動的增程發動機，用來彌補純電動續航短的缺點，當電池即將耗盡時，燃料電池發電機起動為動力鋰電池充電，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路線，而是要學會正確的師夷長技，這才是強大的根本所在。