试想一个这样的场景：你家中电器所需的电力是自家生产的；家中的热水是由发电时产生的余热加热的，即使家中停电依然可以使用电器和热水。这个场景现在每天都在日本的30多万户家庭上演。而这些场景能够成为现实，要得益于日本的一种家用燃料电池“ENE-FRAM（エネファーム）”。

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什么是ENE-FARM

顾名思义，ENE-FARM是“能源农场”的意思。这种燃料电池以氢气和氧气为原料产热和发电，这与通过水和土地生产农作物有异曲同工之妙，故因此得名。

ENE-FARM的基本工作原理是，从天然气或石油液化气中提取氢气，制取的氢气与空气中的氧气在燃料电池中进行化学反应，产生电力。燃料电池在产生电力的同时也产生热量，将这部分原本是流失的热量进行回收利用，加热用水。通过热电联产，ENE-FARM实现了能源的综合高效利用。




ENE-FARM率先在日本成功应用与日本民众的生活习惯密不可分。日本民众有经常泡澡的习惯。每天加热泡澡水需要消耗大量能源，所以如何通过更加节能高效的方法来加热泡澡水，就成了开发ENE-FARM的初衷。

目前，ENE-FARM在日本的主要制造商是松下和爱信。松下采用的是固体高分子燃料电池（PEFC）技术；爱信精机采用的是固体氧化燃料电池（SOFC），两者的固定发电额定功率均为700W。两相比较，松下的PEFC的发电效率较低，但是以热电联供的综合能效来看更有优势；爱信的SOFC发电效率较高，在作为分散型电源上有很大潜力，适合相比热量更重视电力需要的消费者。



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ENE-FARM如何实现环保节能

首先，ENE-FARM的一次能源效率同传统电力系统相比有很大优势。传统电力系统由发电站集中发电，然后将电输送到各个用户。例如火力电厂在发电过程中的一次能源热能损耗可达55-66%，还会产生相当于一次能源5%的输电损耗，因此传统电力系统的一次能源效率仅为35%-40%.而ENE-FARM的电力生产消费均在家庭住宅等同场所进行，在实现热电联产的基础上，又不产生长距离电网、热管网运输造成的能源损失，因此ENE-FARM的一次能源效率达到了70-90%.



其次，以家庭为单位来看，安装ENE-FARM的一户日本普通家庭，每年可减少23%的石油、天然气等一次能源消费量，相当于减少38%（1330kg）的二氧化碳排放。用户的具体节能数据也将传送至住宅内的终端，实现节能数据的可视化。


那么，和没有安装ENE-FARM的家庭相比，ENE-FARM究竟能节省多少电费和煤气费呢？下表是日本一个四口之家在安装ENE-FARM前后电费和煤气费的模拟对比：



由此可见，在煤气费的节约上ENE-FARM的表现并不突出，但在节约电费上效果十分明显。一年间，ENE-FARM为这个家庭节约了近7万日元的电费和煤气费。虽然节约效果明显，但考虑到对ENE-FARM的前期投入，使用ENE-FARM目前还是一个回收成本周期较长的节能方式，这也是希望导入ENE-FARM的家庭不得不考虑的一个重要因素。

此外，ENE-FARM还可以学习家庭的电力以及热水的使用时间段，对发电的时机进行自动调整。ENE-FARM会在早晨开始发电，同时利用余热制造热水。热水被保存在蓄热水槽，到晚上洗浴时间蓄热水槽正好装满。如果突然需要大量使用热水或需要较高温度的热水，备用热水器就会启动加以辅助。因此热水不会停供。

在夜间电力使用量较少的时间段内，ENE-FARM会停止工作。在ENE-FARM无法发电或家庭电力消费高于ENE-FARM额定功率时，则会使用电力公司电网的电力为家庭供电。

ENE-FARM还可以和太阳能发电组合进行发电。在雨天等太阳能发电效率底下的情况下，ENE-FARM依然可以发电，进一步提高了住宅的发电效率，剩余电量还可以出售给电力公司获取额外收入。



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ENE-FARM在日本的商业模式

ENE-FARM自2009年开始贩卖，在日本的累计销量已突破35万台。如此巨大的销量与ENE-FARM制造商和城市燃气基础设施运营商间密切的商业体制是密不可分的。

作为制造厂商，松下和爱信专注于产品的研发制造和宣传。而产品的销售及后期修理维护则是由对燃气基础设施以及对燃气用户十分了解的城市燃气公司负责。



目前日本至少有50多家地方燃气公司正在销售松下的ENE-FARM。为大面积普及推广ENE-FARM铺设了重要的销售网络。为推广ENE-FARM的快速普及，燃气公司特别给予ENE-FARM用户优惠的燃气价格，较其他用户的燃气价格便宜20~24%.另外，燃气公司还针对爱信的ENE-FARM用户提供了余电上网制度。

ENE-FARM虽然有很多优点，但它的价格并不便宜，这有可能成为限制ENE-FARM更大范围普及的一个限制因素。目前，松下和爱信的ENE-FARM基础价格分别为80万日元（约合人民币45000元）和123万日元（约合人民币70000元）一台。如果在寒冷地带安装、设备拆除、或安装附加设备还要另加费用。目前日本政府正在对爱信ENE-FARM基础价格与目标价格的价差的1/3（8万日元/台）进行额定补助。除了上述国家补贴之外，日本的地方政府也为给予家庭购买ENE-FARM安排了一定补助金。

由此可见，如果要大范围推广ENE-FARM，在目前来看国家和地方政府的补助是必不可少的。

结语

虽然ENE-FARM是根据日本民众的需求开发出的节能产品，但是ENE-FARM对于解决中国寒冷地区冬季烧煤取暖引起的大气污染问题以及提高天然气使用的能源效率方面，应该是很有用武之地的。目前在中国，类似ENE-FARM这样的热电联供产品尚未得到普及。日本推广ENE-FARM的经验或许能为中国的政策制定者、固定燃料电池产品制造厂商、基础设施运营商提供借鉴。

原标题：日本的ENE-FARM如何成为“家用发电厂”？