氫能&燃料電池行業(yè)研究：固定式應用場景突破，海外固體氧化物電池邁入商業(yè)化.pdf

氫能&燃料電池行業(yè)研究：固定式應用場景突破，海外固體氧化物電池邁入商業(yè)化。固體氧化物電池（SOC）能源轉(zhuǎn)化效率高、燃料適應性廣、反應可逆，將成為未來能源系統(tǒng)不可或缺的一部分。固體 氧化物電池（Solid oxide cell，SOC）是高溫全固態(tài)設備，具有固體氧化物燃料電池（SOFC）以及固體氧化物電解 池（SOEC）的雙重功能，可將氫氣、天然氣和其他碳氫化合物等燃料的化學能轉(zhuǎn)化為電能，也可將太陽能和風能等可 再生能源儲存為氫燃料。在電化學能量轉(zhuǎn)換和存儲技術中，SOC是最清潔和高效的，具有獨特的平臺雙重功能特性。 SOC 與其他能量轉(zhuǎn)換技術相比具有許多優(yōu)點，例如低材料成本（無需貴金屬）、高效率（自身發(fā)電效率近60%，回收熱 再利用能源效率最高可達85%）和燃料靈活性，適用熱電聯(lián)產(chǎn)和固定式電源，當前發(fā)展重點在可靠性、壽命和成本。

從固定式應用場景突破，應用空間廣闊。基于高效率和多種燃料發(fā)電等優(yōu)勢，SOFC成為增長最快的替代備用電源選項 之一。根據(jù)Grand View Research，2023 年全球固體氧化物燃料電池市場規(guī)模預計為6.2億美元，預計2024年至2030 年的復合年增長率為36.8%，規(guī)模達到40.54億美元，其中最大和增長最快的市場為美國，其次是歐洲和中國。應用 的主要場景集中于熱電聯(lián)供和數(shù)據(jù)中心，2023年SOFC在固定式市場應用中占比達81.49%。并且SOFC技術因其高效 的能源轉(zhuǎn)換效率、大規(guī)模發(fā)電潛力以及持續(xù)供電的特性，已經(jīng)成為市場上數(shù)據(jù)中心備用電源的熱門選擇。據(jù)Grand View Research 測算，2023 年SOFC終端應用中，51.9%用于商業(yè)領域（供暖供熱等），約40%用于數(shù)據(jù)中心電源，對應市場 規(guī)模約2.5億元，而2023年數(shù)據(jù)中心電源市場規(guī)模約為229.2億美元，因而2023年SOFC應用在數(shù)據(jù)中心電源總市 場中的占比大約為1.1%。隨著電池進步和成本下行，預計其在數(shù)據(jù)中心的應用滲透率也將不斷提高。

商業(yè)化的關鍵要素在于高可靠性、長壽命和低成本。核心零部件材料的選擇是決定電池性能的重點，加工使用專用工 藝、特種裝備和昂貴的材料，可在材料突破和規(guī)模化量產(chǎn)后實現(xiàn)成本的快速下降，當前電堆成本占總系統(tǒng)成本的40% 左右，預計電堆產(chǎn)能產(chǎn)量規(guī)模達100MW以上時，成本將僅為當前的20%-30%。預計隨著規(guī)模化和技術進步，當年產(chǎn)量 達到100MW以上時，成本可大幅度下降。我們認為在固體氧化物電池壽命達到5萬小時，系統(tǒng)成本降至1萬元/kW以 下時，將具備市場競爭力。此外，壽命的提高與向大功率平板式金屬支撐方向發(fā)展，是 SOFC未來商業(yè)化的發(fā)展趨勢。

國外邁入商業(yè)化初期，國內(nèi)尚處工業(yè)化示范階段。國內(nèi)外在SOFC的技術領域存在較大差距，美日歐等國家技術日趨 成熟，開始進入商業(yè)化應用初級階段，但 能真正實現(xiàn)大規(guī)模商業(yè)化供貨的企業(yè)并不多，相關企業(yè)包括美國Bloom Energy、 Fuel Cell Energy，英國 Ceres Power，德國Sunfire，愛沙尼亞Elcogen，德國Bosch，日本三菱重工、京瓷和愛信 精機，韓國斗山集團、SK E&C等。從年發(fā)電量來看，能夠達到兆瓦級別的全球SOFC企業(yè)不超過10家。我國受制于國 外對關鍵技術的封鎖，整體技術水平存在一定差距，在政策扶持有限、產(chǎn)業(yè)鏈配套發(fā)展不成熟、市場未啟動的環(huán)境下， 國內(nèi) SOFC 市場應用尚未真正啟動。但是近年來，國內(nèi) SOFC 企業(yè)也開始逐步發(fā)力，例如潮州三環(huán)具備量產(chǎn)能力，是 Bloom Energy 原材料隔膜板的供應商；濰柴動力通過兼并購Ceres Power展開布局等等。SOEC方面，其作為一種具 有很好發(fā)展前景的新型水電解技術，但是目前該技術成熟度較低，國內(nèi)僅在實驗室里完成驗證示范，尚未廣泛商業(yè)化。