氢燃料电池汽车作为一种面向未来的汽车能源技术，具有电池寿命长、无污染等明显优势，但成本高一直是阻碍其大规模推广应用的重要原因。与此同时，丰田Mirai（参数|询价）在日本的大幅成本降低引起了全球的关注，但在其背后，日本国产燃料电池系统（Ene Farm）的推广是否也对成本降低起到了重要作用？中国是否应该遵循这条道路来实施相应的推广计划？让我们研究一下Ene农场的相关问题，为国内产业发展提供参考。
● 什么是“深度评论”？“深度评论与问题”是汽车之家为行业用户创建的第一个专栏，由汽车行业资深从业者撰写，独家分析/揭示行业重大事件。除了生动的外表，我们想向您展示对事物本质、因果和未来可能性的探索和思考。本期，行业评论员智电汽车专家组由一批具有汽车专业硕士、博士学位、10多年汽车行业工作经验的资深人士组成，他们分布在大学、汽车行业协会、零部件公司、主机厂、咨询公司等不同产业链。当汽车行业向智能化、电动化转型升级时，我们将与更多人分享汽车行业的新技术。作者：胡玉峰，从事汽车电子控制开发、整车测试、节能与新能源汽车行业咨询，参与过国家863重大项目、工信部“节能与新能量汽车技术路线图”等10多项重大研究/行动，和中国工程院“汽车强国战略”，擅长汽车行业回顾和政策分析。燃料电池汽车的成本仍然极高，这阻碍了乘用车技术的应用，但丰田Mirai大幅降低成本需要高度重视。★ 丰田Mirai的成本降低不仅与丰田本身有关，还与整个日本社会推动的计划密切相关。★ 日本推动全社会的主要方式是Ene Farm家用燃料电池计划，规模效应可以明显促进燃料电池系统的成本降低。★ 从技术原理来看，尽管Ene Farm家用燃料电池计划确实具有良好的协同降成本效果，但从实际国情来看，中国不适合大规模遵循这一思路。★ 降低国产燃料电池汽车成本的主要重点是汽车本身。社会协作降低成本的想法可以考虑数据中心的不间断发电技术，而不是家庭使用。第一，燃料电池汽车的生命之门：成本燃料电池车主主要是以氢氧电化学反应为动力的汽车，具有电池寿命长、零排放、燃料供应快、功率大、运行平稳等诸多优点，被广泛认为是21世纪的终极汽车能源技术。但燃料电池汽车的缺点也很明显，其中最重要的是成本太高。它有多高？它如此昂贵，以至于即使是财力雄厚的中国也需要20万元至50万元不等的自行车补贴（基准）才能推广应用。即便如此，Miu Miu的国内产量仍然很低，2018年仅生产了1000多辆汽车。
“最近三年国内燃料电池汽车产量”当然，说到成本，我们不得不提到丰田的Mirai。作为世界上第一款量产并投放市场的燃料电池乘用车，它之所以敢站在市场上销售，与其成本的大幅下降密切相关：从最初的1亿日元（约600万人民币）的预估价格，到2018年日本国内补贴后的500多万日元（约30万人民币）。
“丰田燃料电池的成本降低”丰田Mirai之所以能够实现如此明显的成本降低，不仅是因为大规模生产规模的扩大，大规模应用……
关于混合动力系统和系统的简化，还有一点必须注意：如何降低整个电池系统的成本？
“简化丰田Mirai燃料电池系统”毕竟，作为汽车最昂贵的部件，燃料电池系统的成本降低是关键。无论如何简化，都不可能去除基于质子交换膜（PEMFC）的堆叠系统。
“燃料电池汽车的成本构成及其与量产规模的关系。图片来源于证券研报。”第二，Mirai是否借用了Ene Farm的东风？无独有偶，日本还有一种产品也使用质子交换膜作为堆系统的核心，那就是Ene Farm（家用燃料电池热电联产系统）。
“日本Ene Farm家用燃料电池热电联产系统和结构示意图”再次检查。事实证明，丰田也使用了这个东西，其爱信精工已经应用了这个系统（见下图）。
“丰田燃料电池技术应用领域”具体来说，爱信精工的这一系统采用了SOFC技术路线，也就是所谓的固体氧化物技术路线。输出功率为700W，发电效率达到46.5%。不仅爱信精工，东芝和松下也有相关产品，即应用质子交换膜的聚合物电解质Ene Farm产品。
日本Ene农场的主要产品和技术指标图片来源于网络。Ene Farm的工作原理可以简单概括为：天然气生产氢气，然后利用氢气发电，为家庭提供热和电力，包括热水、供暖和供电。自从这一系统得到日本政府的大力补贴以来，已经在全社会推广应用了近30万套。
“Ene Farm在日本的应用规模和成本下降”从上图可以看出，随着推广规模的扩大和几大制造商竞争的加强，整个系统的成本正在迅速下降，从最初的800万日元下降到现在的100万日元，即6-7万元/台。目前还没有确切的统计分析来确定Ene Farm的大规模应用能在多大程度上促进日本燃料电池汽车的成本降低。但可以肯定的是，Ene Farm使用的电极、电解质膜、催化剂、隔膜等都是汽车的关键部件，其应用量远远超过燃料电池汽车，必将降低整个产业链的成本。同时，Ene Farm还促进了氢气生产、运输等环节的发展，形成了产业协同效应。可以说，丰田Mirai的成本降低了，Ene Farm的作用不可或缺。第三，日本政府的大力推广是Ene农场有效推广的首要动力，这与日本政府密切相关：2009年，Ene农场单套价格约为340万日元，加上约50万日元的建设成本，但政府给予了140万日元的补贴，因此，用户的实际负担约为250万日元（约合人民币15万元）。尽管补贴持续下降，但在2015年，日本之所以如此大力推进，是因为日本的土地和资源极其特殊。作为一个岛国，日本的大部分资源或能源都需要进口，不可能实现能源独立。因此，强烈的危机感促使日本发展自主能源需求。氢能无疑是一个很好的选择。即使不使用天然气生产氢气，也可以使用无尽的太阳能/水/核能电解水生产氢气，从而实现社会能源的独立供应。尽管这很困难，但至少是一个可行的技术选择。
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“日本氢能社会愿景”意味着，如果日本想在面向未来的可持续发展道路上摆脱能源约束，氢能社会是一个必须下注的选项：即使失败，也不会有任何抱怨。毕竟，没有比这更好的选择了。第四，中国国情不同，我们不能随波逐流。无论是纯电动、插电式混合动力还是燃料电池技术，其本质都是解决汽车能源问题，解决能源安全问题。与日本相比，中国的资源条件确实“充足”。统计数据显示，中国已探明石油储量256亿桶，天然气储量超过1万亿立方米，总发电量近6.8万亿千瓦时。从短期来看，并不完全依赖进口。也就是说，对于数以万计的燃料电池汽车的应用规模来说，现阶段把“宝”放在氢燃料电池上是不可取的！
此外，Ene Farm技术不太适合中国目前的国情。即使是现在，一个系统的成本也已降至近6万元，这对大多数家庭来说都很难负担。事实上，购买该系统每年只能节省3000-4000元人民币，而且需要15年以上的时间才能抵消购买成本。这是大多数家庭无法接受的。也许读者会问，为什么日本得到了部分提升？这仅仅是因为这个家庭更富有吗？事实上，事实并非如此。日本地震频繁，家庭断电是很常见的。Ene Farm技术可以在不受地震影响的情况下独立发电几天，这也是许多家庭购买它的重要原因。因此，无论是经济的还是必要的，Ene Farm在中国都没有大规模推广的可能性，更难以效仿日本全社会，实现家庭与汽车的协同降成本。
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“日本氢站”五、Ene Farm在当地应用的可能性分析尽管大规模应用并不现实，但并不影响Ene Farms在中国的当地推广。在中国南方，由于尚未实现综合供暖，对家用供暖设备的需求正在逐渐增加，而南方的天然气资源相对丰富，这为Ene Farm提供了便利。让我们再次检查一下，目前地板供暖系统的价格约为2万元，每年供暖的燃气费用约为2500元。按照10年计算，综合供暖费用为4.5万元。如果在中国应用Ene Farm的成本可以达到6万元，每年的燃气供暖成本大致相同，但每年的节电可以达到3000多元，因此10年的综合成本约为5万元，与地暖系统相差不大。再加上Ene Farm不间断供电的特点，可以对南部新建的高端住宅区形成良好的吸引力。当然，这必须由地方政府和企业共同推动。此外，Ene Farm的不间断供电功能也是国内越来越大的大数据企业的一个很好的参考选择。统计显示，国内数据中心的用电成本已占数据中心运维总成本的60%-70%，空调用电成本占40%。每年消耗的总电能超过2000亿瓦时。显然，Ene Farm在数据中心的应用应该得到合理的推广。
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“国产氢燃料电池汽车的应用”六、降低国产燃料电池汽车成本的想法已经讨论了很长时间，Ene Farm和社会协调不得不回到主题：汽车燃料电池的成本应该如何降低？显然，效仿日本的Ene Farm来推动整个社会不是一个好主意，所以剩下的只能自己做。笔者的观点是，国产燃料电池汽车的降成本应该从规模入手，尤其是从商用车领域入手，然后再与乘用车领域合作。在商用车领域，除了各国常见的公交车外，还有动力需求较高的工程车。这是因为中国基础设施建设的实力仍然存在，未来十年甚至二十年，世界对工程车辆的需求将处于较高水平。2018年，国内工程车的需求量一直在40万辆左右，这是一个极其巨大的数字。在工程车领域可以很好地发挥燃料电池大功率、优先替代柴油的特点，在工程车集中使用场景之外，还可以很好的解决加氢问题。氢燃料电池汽车作为一种面向未来的汽车能源技术，具有电池寿命长、无污染等明显优势，但成本高一直是阻碍其大规模推广应用的重要原因。与此同时，丰田Mirai（参数|询价）在日本的大幅成本降低引起了全球的关注，但在其背后，日本国产燃料电池系统（Ene Farm）的推广是否也对成本降低起到了重要作用？中国是否应该走这条道路来实施相应的……
丁推广计划？让我们研究一下Ene农场的相关问题，为国内产业发展提供参考。
● 什么是“深度评论”？“深度评论与问题”是汽车之家为行业用户创建的第一个专栏，由汽车行业资深从业者撰写，独家分析/揭示行业重大事件。除了生动的外表，我们想向您展示对事物本质、因果和未来可能性的探索和思考。本期，行业评论员智电汽车专家组由一批具有汽车专业硕士、博士学位、10多年汽车行业工作经验的资深人士组成，他们分布在大学、汽车行业协会、零部件公司、主机厂、咨询公司等不同产业链。当汽车行业向智能化、电动化转型升级时，我们将与更多人分享汽车行业的新技术。作者：胡玉峰，从事汽车电子控制开发、整车测试、节能与新能源汽车行业咨询，参与过国家863重大项目、工信部“节能与新能量汽车技术路线图”等10多项重大研究/行动，和中国工程院“汽车强国战略”，擅长汽车行业回顾和政策分析。燃料电池汽车的成本仍然极高，这阻碍了乘用车技术的应用，但丰田Mirai大幅降低成本需要高度重视。★ 丰田Mirai的成本降低不仅与丰田本身有关，还与整个日本社会推动的计划密切相关。★ 日本推动全社会的主要方式是Ene Farm家用燃料电池计划，规模效应可以明显促进燃料电池系统的成本降低。★ 从技术原理来看，尽管Ene Farm家用燃料电池计划确实具有良好的协同降成本效果，但从实际国情来看，中国不适合大规模遵循这一思路。★ 降低国产燃料电池汽车成本的主要重点是汽车本身。社会协作降低成本的想法可以考虑数据中心的不间断发电技术，而不是家庭使用。第一，燃料电池汽车的生命之门：成本燃料电池车主主要是以氢氧电化学反应为动力的汽车，具有电池寿命长、零排放、燃料供应快、功率大、运行平稳等诸多优点，被广泛认为是21世纪的终极汽车能源技术。但燃料电池汽车的缺点也很明显，其中最重要的是成本太高。它有多高？它如此昂贵，以至于即使是财力雄厚的中国也需要20万元至50万元不等的自行车补贴（基准）才能推广应用。即便如此，Miu Miu的国内产量仍然很低，2018年仅生产了1000多辆汽车。
“最近三年国内燃料电池汽车产量”当然，说到成本，我们不得不提到丰田的Mirai。作为世界上第一款量产并投放市场的燃料电池乘用车，它之所以敢站在市场上销售，与其成本的大幅下降密切相关：从最初的1亿日元（约600万人民币）的预估价格，到2018年日本国内补贴后的500多万日元（约30万人民币）。
“丰田燃料电池的成本降低”丰田Mirai之所以能够实现如此明显的成本降低，不仅是大规模生产规模的扩大、混合动力系统的大规模应用和系统的简化，还有一点必须注意：整个电池系统的成本是如何降低的？
“简化丰田Mirai燃料电池系统”毕竟，作为汽车最昂贵的部件，燃料电池系统的成本降低是关键。无论如何简化，都不可能去除基于质子交换膜（PEMFC）的堆叠系统。
=“丰田、日产、世纪、东风”src=“/eimg/jndp/ig/20230304005259470913/5.jpg”/> “燃料电池汽车的成本构成及其与量产规模的关系。图片来源于证券研报。”第二，Mirai是否借用了Ene Farm的东风？无独有偶，日本还有一种产品也使用质子交换膜作为堆系统的核心，那就是Ene Farm（家用燃料电池热电联产系统）。 “日本Ene Farm家用燃料电池热电联产系统和结构示意图”再次检查。事实证明，丰田也使用了这个东西，其爱信精工已经应用了这个系统（见下图）。 “丰田燃料电池技术应用领域”具体来说，爱信精工的这一系统采用了SOFC技术路线，也就是所谓的固体氧化物技术路线。输出功率为700W，发电效率达到46.5%。不仅爱信精工，东芝和松下也有相关产品，即应用质子交换膜的聚合物电解质Ene Farm产品。 日本Ene农场的主要产品和技术指标图片来源于网络。Ene Farm的工作原理可以简单概括为：天然气生产氢气，然后利用氢气发电，为家庭提供热和电力，包括热水、供暖和供电。自从这一系统得到日本政府的大力补贴以来，已经在全社会推广应用了近30万套。 “Ene Farm在日本的应用规模和成本下降”从上图可以看出，随着推广规模的扩大和几大制造商竞争的加强，整个系统的成本正在迅速下降，从最初的800万日元下降到现在的100万日元，即6-7万元/台。目前还没有确切的统计分析来确定Ene Farm的大规模应用能在多大程度上促进日本燃料电池汽车的成本降低。但可以肯定的是，Ene Farm使用的电极、电解质膜、催化剂、隔膜等都是汽车的关键部件，其应用量远远超过燃料电池汽车，必将降低整个产业链的成本。同时，Ene Farm还促进了氢气生产、运输等环节的发展，形成了产业协同效应。可以说，丰田Mirai的成本降低了，Ene Farm的作用不可或缺。第三，日本政府的大力推广是Ene农场有效推广的首要动力，这与日本政府密切相关：2009年，Ene农场单套价格约为340万日元，加上约50万日元的建设成本，但政府给予了140万日元的补贴，因此，用户的实际负担约为250万日元（约合人民币15万元）。尽管补贴持续下降，但在2015年，日本之所以如此大力推进，是因为日本的土地和资源极其特殊。作为一个岛国，日本的大部分资源或能源都需要进口，不可能实现能源独立。因此，强烈的危机感促使日本发展自主能源需求。氢能无疑是一个很好的选择。即使不使用天然气生产氢气，也可以使用无尽的太阳能/水/核能电解水生产氢气，从而实现社会能源的独立供应。尽管这很困难，但至少是一个可行的技术选择。 “日本氢能社会愿景”意味着，如果日本想在面向未来的可持续发展道路上摆脱能源约束，氢能社会是一个必须下注的选项：即使失败，也不会有任何抱怨。毕竟，没有比这更好的选择了。第四，中国国情不同，我们不能随波逐流。无论是纯电动、插电式混合动力还是燃料电池技术，其本质都是解决veh问题…… le能源，解决能源安全问题。与日本相比，中国的资源条件确实“充足”。统计数据显示，中国已探明石油储量256亿桶，天然气储量超过1万亿立方米，总发电量近6.8万亿千瓦时。从短期来看，并不完全依赖进口。也就是说，对于数以万计的燃料电池汽车的应用规模来说，现阶段把“宝”放在氢燃料电池上是不可取的！ 此外，Ene Farm技术不太适合中国目前的国情。即使是现在，一个系统的成本也已降至近6万元，这对大多数家庭来说都很难负担。事实上，购买该系统每年只能节省3000-4000元人民币，而且需要15年以上的时间才能抵消购买成本。这是大多数家庭无法接受的。也许读者会问，为什么日本得到了部分提升？这仅仅是因为这个家庭更富有吗？事实上，事实并非如此。日本地震频繁，家庭断电是很常见的。Ene Farm技术可以在不受地震影响的情况下独立发电几天，这也是许多家庭购买它的重要原因。因此，无论是经济的还是必要的，Ene Farm在中国都没有大规模推广的可能性，更难以效仿日本全社会，实现家庭与汽车的协同降成本。 “日本氢站”五、Ene Farm在当地应用的可能性分析尽管大规模应用并不现实，但并不影响Ene Farms在中国的当地推广。在中国南方，由于尚未实现综合供暖，对家用供暖设备的需求正在逐渐增加，而南方的天然气资源相对丰富，这为Ene Farm提供了便利。让我们再次检查一下，目前地板供暖系统的价格约为2万元，每年供暖的燃气费用约为2500元。按照10年计算，综合供暖费用为4.5万元。如果在中国应用Ene Farm的成本可以达到6万元，每年的燃气供暖成本大致相同，但每年的节电可以达到3000多元，因此10年的综合成本约为5万元，与地暖系统相差不大。再加上Ene Farm不间断供电的特点，可以对南部新建的高端住宅区形成良好的吸引力。当然，这必须由地方政府和企业共同推动。此外，Ene Farm的不间断供电功能也是国内越来越大的大数据企业的一个很好的参考选择。统计显示，国内数据中心的用电成本已占数据中心运维总成本的60%-70%，空调用电成本占40%。每年消耗的总电能超过2000亿瓦时。显然，Ene Farm在数据中心的应用应该得到合理的推广。 “国产氢燃料电池汽车的应用”六、降低国产燃料电池汽车成本的想法已经讨论了很长时间，Ene Farm和社会协调不得不回到主题：汽车燃料电池的成本应该如何降低？显然，效仿日本的Ene Farm来推动整个社会不是一个好主意，所以剩下的只能自己做。笔者的观点是，国产燃料电池汽车的降成本应该从规模入手，尤其是从商用车领域入手，然后再与乘用车领域合作。在商用车领域，除了各国常见的公交车外，还有动力需求较高的工程车。这是因为中国基础设施建设的实力仍然存在，未来十年甚至二十年，世界对工程车辆的需求将处于较高水平。2018年，国内工程车的需求量一直在40万辆左右，这是一个极其巨大的数字。在工程车领域可以很好地发挥燃料电池大功率、优先替代柴油的特点，在工程车集中使用场景之外，还可以很好的解决加氢问题。通过工程车的大规模应用，促进全产业链的发展，降低全产业链成本，最终将这种成本降低传递到乘用车领域。 “燃料电池技术负载大、功率大的优势适用于工程车辆。”还应该注意的是，在乘用车领域，我们过于偏向于…… ards PEMFC质子交换膜技术。事实上，日产一直坚持SOFC固体氧化物技术路线。日产的愿景是使用SOFC燃料电池系统作为纯电动增程发动机，以弥补电池寿命短的问题。当电池即将耗尽时，燃料电池发电机开始为动力电池充电，直到电量耗尽。该技术路线的优点是SOFC固体氧化物技术响应慢、工作温度高，在处理复杂工况时无法实现良好的快速启动和良好的负载变化，但非常适合作为具有预判断缓冲和恒定输出的增程发动机。 最后，取其精华，弃其糟粕。并不是我们不向外国学习，也不是我们盲目地放弃丰田路线而走日产路线。相反，我们必须向外国人学习正确的技能。这是力量的基础。通过工程车的大规模应用，促进全产业链的发展，降低全产业链成本，最终将这种成本降低传递到乘用车领域。 “燃料电池技术的大负载、高功率优势适用于工程车辆。”还应该注意的是，在乘用车领域，我们过于偏向PEMFC质子交换膜技术。事实上，日产一直坚持SOFC固体氧化物技术路线。日产的愿景是使用SOFC燃料电池系统作为纯电动增程发动机，以弥补电池寿命短的问题。当电池即将耗尽时，燃料电池发电机开始为动力电池充电，直到电量耗尽。该技术路线的优点是SOFC固体氧化物技术响应慢、工作温度高，在处理复杂工况时无法实现良好的快速启动和良好的负载变化，但非常适合作为具有预判断缓冲和恒定输出的增程发动机。 最后，取其精华，弃其糟粕。并不是我们不向外国学习，也不是我们盲目地放弃丰田路线而走日产路线。相反，我们必须向外国人学习正确的技能。这是力量的基础。
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