全面了解全球領(lǐng)先的日本“能源農(nóng)場”（一）

　　氫氣為能源的燃料電池也既能運用在以豐田MIRAI燃料電池汽車為代表的交通運輸領(lǐng)域又能運用在“能源農(nóng)場”為代表的家庭商業(yè)領(lǐng)域，被認為是全球脫離化石能源進入“氫能社會”的核心技術(shù)。作為解決全球變暖以及能源安全問題的一大利器，以家庭為單位同時能夠進行發(fā)電和供應熱水的家庭小型燃料電池能源農(nóng)場，正受到全世界的關(guān)注。

　　能源農(nóng)場的日文原名是“エネファーム”，對應的英文是ENEFARM，也就是 energy+ farm的縮寫，因此，它的中文名字被稱為能源農(nóng)場或者家庭熱電聯(lián)供。

　　能源農(nóng)場基本工作原理

　　能源農(nóng)場的基本工作原理是，從城市管道燃氣（天然氣）以及石油液化氣中提取氫氣，制取的氫氣與空氣中的氧氣在燃料電池中進行化學反應，產(chǎn)生電力。燃料電池在產(chǎn)生電力的同時也產(chǎn)生熱量，將這部分原本被放空的熱量進行回收利用，制造熱水。因此能源農(nóng)場通過熱電聯(lián)產(chǎn)，實現(xiàn)了能源的綜合高效利用。

能源農(nóng)場的基本工作原理（來源：日本燃料電池普及促進協(xié)會）

　　能源農(nóng)場應用場景

　　能源農(nóng)場在日本的成功應用與能源農(nóng)場的技術(shù)開發(fā)人員深入研究了日本國的民生活習慣是離不開的。眾所周知日本在地熱資源方面非常豐富，以至于溫泉泡湯的文化在日本國民中根深蒂固。大多數(shù)日本家庭雖然無法每天享用溫泉，但也會在家庭浴室中裝設(shè)浴缸以供每天泡澡消除工作疲勞。因為每天都需要大量的熱源來制造這些泡澡熱水，所以如何通過更加節(jié)能高效的方法來制造這些熱水，也就成了日本能源農(nóng)場產(chǎn)品開發(fā)者進行技術(shù)開發(fā)的初衷。

家庭能源農(nóng)場的應用場景（來源：松下）

　　先進的能源農(nóng)場可以對家庭的電力以及熱水的使用時間段進行學習，自此基礎(chǔ)上決定發(fā)電運行時間。作為通常的模式，早晨發(fā)電開始，同時利用余熱制造熱水。熱水被保存在蓄熱水槽，到晚上的洗浴時間蓄熱水槽就被裝滿了。如果突然大量使用熱水或者需要較高溫度的熱水時，備用的熱水器就會啟動加以輔助。因此不用擔心熱水的供應會停斷。并且，在夜間電力使用量較少的時間段內(nèi)，能源農(nóng)場也會停止工作。在能源農(nóng)場不進行發(fā)電或者家庭的電力消費高于能源農(nóng)場額定功率之時，系統(tǒng)就會使用電力公司電網(wǎng)的電力。

　　對于一些早出晚歸的家庭來說，能源農(nóng)場還會學習大家的生活方式，對發(fā)電的時機進行自動調(diào)整，使每個家庭都能實現(xiàn)適合自己的節(jié)能生活。

能源農(nóng)場一天的運行情況（來源：日本燃料電池普及促進協(xié)會）

　　能源農(nóng)場的環(huán)保特點

　　將能源農(nóng)場的一次能源效率與傳統(tǒng)電力系統(tǒng)相比較來看，傳統(tǒng)電力系統(tǒng)都是由大型火力等發(fā)電站進行集中性電力制造，然后通過電網(wǎng)輸送到各種電力用戶。這樣的方式會造成，在火力發(fā)電的過程中產(chǎn)生的大量熱能(一次能源的55-66%)無法有效利用而被放空，另外在輸電過程中又會產(chǎn)生一部分送電損失（一次能源的5%），因此傳統(tǒng)電力系統(tǒng)的一次能源效率僅為35%-40%。相反，能源農(nóng)場的電力生產(chǎn)與消費在同一場所（家庭住宅等）進行，在實現(xiàn)熱電聯(lián)產(chǎn)的基礎(chǔ)上，又不產(chǎn)生長距離電網(wǎng)、熱管網(wǎng)運輸造成的能源損失，因此能源農(nóng)場的一次能源效率達到了70-90%。

　　以家庭為單位來看，裝置能源農(nóng)場的一戶日本普通家庭，每年可以減少23%的石油、天然氣等一次能源的消費量，可減少38%（1330kg）的CO2排放。對于全球資源節(jié)約以及減緩氣候變化很多大貢獻。

傳統(tǒng)電力系統(tǒng)與能源農(nóng)場的一次能源利用效率比較（來源：日本燃料電池普及促進協(xié)會）

　　在日本能源農(nóng)場的推廣普及情況

　　根據(jù)日本熱電聯(lián)供財團來自日本各大能源農(nóng)場制造廠商的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，自2009年5月正式銷售全球第一臺能源農(nóng)場以來，截止2019年3月日本各大能源農(nóng)場制造廠商累計銷售能源農(nóng)場突破了30萬臺，近三年每年的銷售量都在4.5萬臺以上。截止今年6月累計銷售共計313892臺。

日本能源農(nóng)場累計銷售量（來源：日本熱電聯(lián)供財團）

　　與日本情況相反的是，近年來中國在燃料電池商用車的普及推廣方面有著快速推進。目前中國正處在減少區(qū)域大氣污染“藍天保衛(wèi)戰(zhàn)”的攻堅階段，同時又面臨全球尺度的應對氣候變化減少溫室氣體排放的重大挑戰(zhàn)，能源農(nóng)場這樣的環(huán)保產(chǎn)品對于解決中國寒冷地區(qū)冬季燒煤取暖引起的大氣污染問題以及提高天然氣使用的能源效率方面，應該是很有用武之地的。但在中國，能源農(nóng)場類似的固定燃料電池的熱電聯(lián)供產(chǎn)品的普及推廣方面卻沒有什么動靜。那么日本普及推廣能源農(nóng)場的成功經(jīng)驗是否被中國的政策制定者、固定燃料電池產(chǎn)品制造廠商、基礎(chǔ)設(shè)施運營商進行借鑒呢？

　　在我看來，日本普及推廣能源農(nóng)場的成功經(jīng)驗可以分為三個部分。

　　第一，日本能源農(nóng)場制造廠商堅持不懈的技術(shù)開發(fā)和技術(shù)改進。

　　第二，日本能源農(nóng)場制造廠商與燃氣基礎(chǔ)設(shè)施運營商之間形成的密切商業(yè)模式。

　　第三，日本國家以及地方政府推動能源農(nóng)場市場化的長期政策支持。