燃料電池按電解質的類型可分為堿性燃料電池(AFC)、磷酸燃料電池(PAFC)、熔融碳酸鹽燃料電池(MCFC)、固體氧化物燃料電池(SOFC)和質子交換膜燃料電池(PEMFC)五大類。其中固體氧化物燃料電池,是一種采用電化學反應發電的裝置,無卡諾循環,其效率遠高于其他發電設備,主要產物是CO2和水。SOFC具備發電效率高(自身發電效率接近60%,與熱氣輪機聯用效率可達80%以上)、余熱品質高、燃料選用范圍廣(可使用天然氣、煤制氣、生物質氣、甲醇等),且不需要貴金屬催化劑,適應性強,是一種具有很高應用前景的燃料電池。目前主要應用在便攜式電源、電站、數據中心、通信基站、分散式供電供暖等領域。
截止日前,日本ENE-FARM項目在日本已經推廣超30萬套SOFC家用系統,保有量位居全球第一,其中SOFC產品占比約為40%。日本之所以能推廣這么多,是因為從2005年開始進行示范運行及政府補助。2005年日本啟動家用燃料電池熱電聯供(ENE-FARM)計劃,在2005-2009年建設家用燃料電池示范項目3300臺套,并在2009年進行大規模商業化推廣。
圖表 1 2009-2019.10日本ENE-FARM產品累計安裝數量
(單位:萬臺,%)
數據來源:*補貼發放決策基礎(由促進燃料池促進協會累計(至2018財年),Ene-Farm Partners的研究(2019財年),高工產研氫電研究所(GGII),2020年3月
2009年后,在日本政府補貼政策持續,及松下、愛信精機等廠商大力推廣下,家用燃料電池系統順利開啟商業化應用階段。隨著規模效應顯現,2018-2019年ENE-FARM成本迅速降至120萬-150萬日元/套(約8萬元人民幣/套),較2012年成本下降80%以上,逐步減少補貼依賴。在此期間日本政府從2010年開始對于安裝燃料電池系統的家庭提供140萬日元或制造成本一半的補貼,2015年開始政府補貼額度也降低至50-60萬日元。
2019年3月11日,日本產業經濟省發布關于“支持ENE-FARM等燃料電池擴大利用運營費補助金”財年預算提案,《財年預算提案》對ENE-FARM項目中的SOFC(固體氧化物燃料電池)和PEMFC(聚合物電解質燃料電池)燃料電池設備和安裝費用進行補貼。
補貼范圍:燃料電池設備和安裝費用的總價,1)低于參考價格(123萬日元,即73800人民幣):SOFC補助8萬日元(即4800元人民幣);2)高于參考價格而低于最高價格(134萬日元,即80400人民幣):SOFC補助4萬日元(即2400元人民幣);3)如果超過最高價格,不予補貼;4)PEFC(聚合物電解質燃料電池)沒有統一補助標準;5)另外,對可支持液化石油氣的設備、可應用在寒冷地區、可用在公寓等環境中的FEMFC和SOFC進行額外補貼。
圖表 2 日本對ENE-FARM項目中燃料電池設備和安裝費用的最新補貼標準
資料來源:METI,高工產研氫電研究所(GGII)編譯,2019年3月
根據規劃,ENE-FARM計劃2020年、2030年分別實現家用燃料電池累計裝機量達140萬套和530萬套,對應成本有望進一步下降到50萬日元/套(約3萬元人民幣/臺套)左右。
從生產企業來看,日本主要有松下、東芝、愛信精機等公司,美國有bloom energy、power cell等,韓國有KCERACELL、KOREA SOFC FORUM、HNPOWER等企業,國內SOFC企業有潮州三環、寧波索福人、中廣核等企業。
目前來看SOFC主要應用于家庭熱電聯產項目,還無法適用于大型發電站,這與SOFC自身還存在很多缺點有關,如:工作溫度高、啟動時間長、對材料要求高,密封問題一直存在、部件制造成本高等。
截止日前,日本ENE-FARM項目在日本已經推廣超30萬套SOFC家用系統,保有量位居全球第一,其中SOFC產品占比約為40%。日本之所以能推廣這么多,是因為從2005年開始進行示范運行及政府補助。2005年日本啟動家用燃料電池熱電聯供(ENE-FARM)計劃,在2005-2009年建設家用燃料電池示范項目3300臺套,并在2009年進行大規模商業化推廣。
圖表 1 2009-2019.10日本ENE-FARM產品累計安裝數量
(單位:萬臺,%)
數據來源:*補貼發放決策基礎(由促進燃料池促進協會累計(至2018財年),Ene-Farm Partners的研究(2019財年),高工產研氫電研究所(GGII),2020年3月
2009年后,在日本政府補貼政策持續,及松下、愛信精機等廠商大力推廣下,家用燃料電池系統順利開啟商業化應用階段。隨著規模效應顯現,2018-2019年ENE-FARM成本迅速降至120萬-150萬日元/套(約8萬元人民幣/套),較2012年成本下降80%以上,逐步減少補貼依賴。在此期間日本政府從2010年開始對于安裝燃料電池系統的家庭提供140萬日元或制造成本一半的補貼,2015年開始政府補貼額度也降低至50-60萬日元。
2019年3月11日,日本產業經濟省發布關于“支持ENE-FARM等燃料電池擴大利用運營費補助金”財年預算提案,《財年預算提案》對ENE-FARM項目中的SOFC(固體氧化物燃料電池)和PEMFC(聚合物電解質燃料電池)燃料電池設備和安裝費用進行補貼。
補貼范圍:燃料電池設備和安裝費用的總價,1)低于參考價格(123萬日元,即73800人民幣):SOFC補助8萬日元(即4800元人民幣);2)高于參考價格而低于最高價格(134萬日元,即80400人民幣):SOFC補助4萬日元(即2400元人民幣);3)如果超過最高價格,不予補貼;4)PEFC(聚合物電解質燃料電池)沒有統一補助標準;5)另外,對可支持液化石油氣的設備、可應用在寒冷地區、可用在公寓等環境中的FEMFC和SOFC進行額外補貼。
圖表 2 日本對ENE-FARM項目中燃料電池設備和安裝費用的最新補貼標準
資料來源:METI,高工產研氫電研究所(GGII)編譯,2019年3月
根據規劃,ENE-FARM計劃2020年、2030年分別實現家用燃料電池累計裝機量達140萬套和530萬套,對應成本有望進一步下降到50萬日元/套(約3萬元人民幣/臺套)左右。
從生產企業來看,日本主要有松下、東芝、愛信精機等公司,美國有bloom energy、power cell等,韓國有KCERACELL、KOREA SOFC FORUM、HNPOWER等企業,國內SOFC企業有潮州三環、寧波索福人、中廣核等企業。
目前來看SOFC主要應用于家庭熱電聯產項目,還無法適用于大型發電站,這與SOFC自身還存在很多缺點有關,如:工作溫度高、啟動時間長、對材料要求高,密封問題一直存在、部件制造成本高等。