日本SOFC热电联产实现了商业化

什么是ENE-FARM

ENE-FARM是一种家用热电共生系统。该系统利用天然气提取氢气，注入燃料电池中发电，再用发电时产生的热能来供应暖气和热水，整体能源效率将近9成。系统运行过程如下图：

ENE-FARM Type S外形图

ENE-FARM比较有特色的一点就是：利用天然气制氢。下面这张图虽然简单，却比较清楚的展示了

天然气制氢的过程

听起来高端霸气的燃料电池其实很原理很简单。

燃料电池部分的反应过程

虽然目前全日本已经有超过十万的家庭在使用ENE-FARM，但是氢燃料电池产品由于价格昂贵，且生产成本极难降低，所以需要依靠日本政府补贴才能得以推广。目前一台ENE-FARM的费用大约是200万日元（约合11万元人民币），日本政府对每台ENE-FARM仍然会给与40万日元（约2万4千元人民币）。就有关人士介绍：日本政府的目标成本价格约为100万日元（约6万人民币），只有这样ENE-FARM才能真正实现商业化，并具有国际市、场竞争力。

看到这里，一定会有人说，这个技术模式不新奇啊，价格也没什么竞争力，中国能做到这样的企业两只手都数不过来。为什么ENE-FARM 能火？

小编总结了部分原因供大家参考：

1. 缓解日本去核、地震引发电力短缺的应急措施。

2. 不依赖现有电网，可在消费现场发电。

3. 与太阳能系统相比，ENE-FARM可在任意时间发电，不会受到天气和时间的限制。

4. ENE•FARM安装在家庭里，所以输电损失为零。而且，电力和热水两方面都能利用，能源效率上高达81%（ENE•FARM现有产品的额定值）。与ENE-FARM相比，传统的发电站，在把电力输送到需求地的途中平均损失2～4%，而且火力发电和核电站的一次能源中有63%不能利用而变成废热，其结果，输入家庭的能量仅为37%。也就是说，投入的能源只有三分之一多一点得到了利用。

家用ENE-FAEM设备

5. 节能减排需要：在京都议定书中，日本的温室效应气体的削减目标为6%，家庭排放的削减目标约为1200万吨。据ENE-FARM在2011年度燃料电池实际运行时测得的数据，节能方面提高至21%（4500kWh/年），削减CO₂方面提高至30%（1500kg/年）。CO₂削减量相当于汽油燃料车0.7台、混合动力车（普锐斯）2台的排放量。根据政府2012年9月发表的革新性能源和环境战略，2030年使用燃料电池的累计台数目标将达到530万台（占所有家庭的大约10%），每年可削减800万吨CO₂的效果。

但是上面这些都不是最重要的，最重要的是ENE-FARM的商业推广模式！

ENE-FARM成功商业化的秘诀是什么？

1政策扶持

日本能够成为最早也是目前世界上唯一一个已经较大范围在家庭中使用燃料电池的国家并非偶然，从2002年开始，国家领导人及有关政策的发布极大的促进氢燃料电池的发展。

2002年时任日本首相小泉纯一郎曾在关于施政方针的演讲中提到燃料电池是氢能利用的关键。2005年首相公邸安装了ENE-FARM

2007年

时任日本首相安倍晋三发表《Cool Earth 50》，提到要在2050年前，削减50%的温室气体。其中提到“定置燃料电池”是实现Cool earth 50计划的关键技术。

2009年民用燃料电池安装补助计划开始实行

2企业技术经营（MOT）战略

除了利用上述顶层设计和补贴政策快速发展，为了让ENE-FARM成为具有国际竞争力的商业化产品，他的主要生产商松下株式会社也采用了技术经营（MOT）的方式，包括：公司CEO直接管理，研发、经营一体化，与天然气公司合作进行市场主导型研发，联合相关企业协同推广，产学研结合，保护知识产权、形成自己的“黑匣子”等方式，集中优势经营资源进行投资，让ENE-FARM的技术模式和经营模式都成为氢储能产品的典范。

日本的氢能发展战略

很早以前，氢能就是日本能源圈重点关注的对象，氢能社会的概念就是其中的亮点之一。而日本选择氢能作为发展重点，是必然也是被迫的选择。因为按照目前的火力发电发展下去，2020年日本国内的电费将十分高昂，生产制造成本将大幅提升。提高石化燃料发电效率，也不能改变需要依赖日渐紧缺且昂贵的化石燃料的事实。考虑到2011年之后核能遇冷，以及风光发电的不稳定性，氢能在理论上似乎可以解决日本所面临的能源困境。

自2014年开始，日本先后出台多项政府规划，推动“氢能社会"的发展

2014年，日本产业经济省发布了到2040年的“氢社会”战略路线图。同年，日本内阁通过了修订后的《新成长战略》以及长期政策蓝图，其中建立“氢能社会”与普及氢燃料电池车的政策占据重要位置。2015年，日本首相安倍晋三在施政方针演说中表达了实现“氢能社会”的决心，旨在继建造燃料电池车加氢站之后，通过氢能发电站的商业运用来增加氢能流通量并降低价格。日本新能源产业的技术综合开发机构（NEDO）出台了氢能源白皮书，把氢能源定位国内发电的第三支柱。

对于日本“氢能社会”的构建，日本国际环境经济研究所首席研究员塩沢文朗表示，日本的氢能利用之路始于ENE-FARM和FCV，但是ENE-FARM和FCV的普及只是拉开了氢能社会的序幕，推动了氢能供应链的形成。氢能社会能否实现的关键在于是否能在发电领域大规模使用。

根据2014年提出的氢燃料电池战略路线图，到2020年主要着力于扩大本国固定式燃料电池和燃料电池汽车的使用量，以占据氢燃料电池世界市场的领先地位。到2030年，进一步扩大氢燃料的需求和应用范围，使氢加入传统的“电、热”而构建全新的二次能源结构。到2040年，氢燃料生产采用CCS（二氧化碳捕获和封存的技术）组合技术，建立起二氧化碳零排放的氢供应系统。

数据来源：NEDO网站

在扩大氢燃料应用方面，日本的目标是,到2020年，家用燃料电池装置推广应用140万台，实现7-8年内投资费用回收，到2030年推广530万台，实现五年内投资费用回收，同事，产业用燃料电池要在2017年实现发电效率较高的SOFC（固态氧化物燃料电池）商用化。西外，燃料电池汽车也要在2015年投入市场，到2025年实现价格与同车型混合动力车相当。

在氢能发电和氢生产方面，目标到2020年实现家用氢发电全面普及，到2030年电力行业中氢发电全面普及，本世纪20年代后期基本实现氢燃料价格和氢能发电成本在30日元/Nm3、17日元/kWh以下，海外进口量达到200-300亿Nm3，同时确立安全稳定的氢能发电技术。

做为长期的规划，氢元素因为蕴藏量巨大而受到青睐，但关键在于，自然界中以单质氢气存在相当少见，制氢就成为使用氢能源的大问题。目前常用的制氢手段主要包括电解盐水、可再生能源电解水、生物制氢、太阳能等技术。受到本土自然资源禀赋限制，日本更倾向于从海外进口氢。前文提到，按照氢燃料电池战略路线图规划，2030年前，日本将实现海外进口量200-300亿Nm3，主要进口国为各太平洋岛屿国。2015年日本已向多个太平洋岛屿国提出经济合作开发议案，合作前提是向日本出口氢气。目前，日本利用太阳能，风能等天然能源的制氢技术已进入实用化阶段。

除了制氢，氢能利用给的另一大障碍就是氢的运输和储存，目前，日本的氢能运输主要通过以下三种方式，液化氢，有机物MCH（甲基环己烷），氨气运输等形式。这里的氨气运输是指将氢气转化为氨等化学燃料运输，因为氨气的运输与氢气相比要更为安全，同时氨气也可以直接电解产生氢气。

多种运输方式的成本对比

虽然日本氢能技术和氢能产品的商业化推广以走在世界的前列，但是距离真正成为“氢能社会”，依然有很长的一段路要走。（转载）