海內外SOFC發展現狀如何？

國外邁入商業化初期，國內尚處工業化示范階段。

1.美國：SOFC 裝機量和發展全球第一，大中型工商業用供電為主

美國適合應用和推廣 SOFC 產品技術，基于以下五個特性：1）聯邦政府補貼和地方財政的 支持；2）法律法規的支持；3）美國的自然災害比較頻繁，缺少可靠的電網，備用電源應 用場景比較豐富；4）主要客戶為大型的公共服務提供商；5）國內自產自銷等。

美國目前 SOFC 的累計裝機量為全球第一，其主要的應用場景為大中型工商業用供電。 Bloom Energy 公司作為主要的 SOFC 供應商，產品累計投入 1GW 以上，應用的企業包括蘋 果、谷歌等數據中心，以及銀行、醫院等其他相關機構。美國 SOFC 技術推進得益于美國 聯邦政府的積極引導和財政支持，同時一些地方州政府也通過補貼或稅收減免等方式，推 動 SOFC 投放。

聯邦政府和部分地方政府共同扶持 SOFC 發展。聯邦政府層面，在美國能源局（DOE）資助 下，國立能源技術實驗室（NETL）成立 SECA(Solid State Energy Conversion Alliance) 項目，對 SOFC 相關項目和企業每年提供 3000~6000 萬美元不等的補貼。同時，地方州政 府，以加利福尼亞和康涅狄格州為代表，也對 SOFC 的投放給與一定補貼或稅收減免。加 州的自發電激勵計劃項目（Self Generation Incentive Program，簡稱“SGIP”）補貼力 度較大。自 2001 年起，加州共有 450 套固定式燃料電池系統獲得 SGIP 補助，并且優先支 持生物質燃料的推廣。目前，美國全國累計投放的 500MW 大型固定式電站，其中約有一半 位于加州（240MW）。根據 Bloom Energy 表示，其產品享受聯邦和加州稅收減免政策以及 公用事業地方納稅人補貼后，最終系統購置成本最高可降低 80%左右。

補貼逐步退坡，且向清潔能源生物質燃料傾斜。最初對使用生物質為燃料的 SOFC 給 予 4,500 美元/kW 補助，對使用天然氣的 SOFC 電池補貼減半，為 2,750 美元/kW。隨 著時間推移，補貼逐漸退坡，使用生物質為燃料的電池將給予 1,200 美元/kW 補助，而使用天然氣燃料的電池僅給予 600 美元/kW 的補貼。自 2020 年起，僅使用 100%生 物質燃料的固定式燃料電池才能收到補助。

SOFC 開發取得階段性成就，離完成目標仍有 1-5 年的時間。美國在 kW 級模組開發上已經 取得階段性成就，Bloom Energy 的 Energy Server 產品發電效率目前可達到 54%、余熱回 收效率達到 36%，但在 MW 級 SOFC 的開發以及成本目標上距離達標仍有一定距離，尤其在 中大型（100kW-1MW）SOFC 系統成本方面。雖然 SECA 在 2018 年便提出到 2020 年將系統 成本降至 900 美元/kW 的目標，但截至 2020 年，系統成本仍然高居 12000 美元/kW，900 美元/kW 的系統成本目標也被推遲至 2025/2030 年完成。

SECA 聯盟長期的 SOFC 技術目標主要有以下五個方面：1）在沒有碳捕捉和碳封存的 情況下，效率達到 60%；2）壽命達到 4 萬小時或以上；3）衰減率小于 1000 小時 0.2%； 4）電堆成本降到 225 美元/kW；5）系統成本降到 900 美元/kW 以下。

階段性目標主要有以下四個方面：1）2005 年：向特定市場供給初代產品，早期切入 的應用場景包括卡車輔助動力，休閑車，軍用領域等；2）2010 年: SOFC 作為商業化 產品逐漸向住宅、商業、工業的熱電聯供、交通領域的輔助動力等方面推廣，實現 400 美元/kw 的制造成本目標；3）2015 年: 在大規模發電領域應用，推出 MW 級燃料電池 組，效率顯著提升（混合效率 60-70%），實現 400 美元/kw 的制造成本目標；4）2018- 2021 年：完成 MW 級燃料電池聯合循環發電（IGFC）試驗電廠。

2.日本：NEDO 牽頭，發展家庭分布式熱電聯供系統 Ene-Farm

日本 SOFC 發展主要由 NEDO 牽頭推動。日本 SOFC 的主要在新能源產業技術綜合開發機構 （NEDO）的領導下發展，針對 SOFC 規劃主要包括家用型（千瓦級）以及電廠型（兆瓦級 及以上）等。日本從 2005 年開始啟動家用燃料電池熱電聯供（ENE-FARM）計劃，對 ENEFARM 進行示范運行及政府補助，2011 年，NEDO 推出全球首個商業化的 SOFC 熱電聯供系 統（ENE-FARM type S）即標志著 ENE-FARM SOFC 路線的成功，因此以家用小型熱電聯供 系統最為成熟，保有量位居全球第一。除此之外，日本也致力于開發固定式電站 250kW 級 兆瓦級的 SOFC 和燃氣輪機燃料電池聯合發電（GTFC），以及推進綜合煤氣化，即 SOFC 燃 氣輪機和中汽輪機聯合循環系統（IGFC）。2017 年，工業用的 SOFC 燃料電池也開始進入 商用化階段。

日本政府出臺 SOFC 專項路線圖，覆蓋小型至大型煤電廠發電系統的效率、壽命和成本。 NEDO 對 SOFC 的未來規劃覆蓋家用型（kw 級）、商用型（數十到百 kw 級）、工業型（MW 級） 以及電廠型（數十與數百 MW 級）。根據最新發布的《固定式燃料電池路線圖》，2025 年工 商用型機組成本目標為 50、100 萬日元/kw（高、低壓運行）；2030 年家用型機組為 50 萬 日元/kw，工商用型機組 30、50 萬日元/kw（高、低壓運行），中等容量（數百千瓦至數兆 瓦級）聯合發電系統價格低于 30 萬日元/kw；2040 年固體氧化物燃料電池系統價格不超 過 30、50 萬日元/kw（高、低壓運行）。

3.歐洲：聚焦微型熱電聯供系統，具備一批已實現產品化的企業

歐洲主要推廣微型熱電聯供系統。與美國的 SOFC 市場偏向大中型工/商業用供電系統不同， 歐洲市場的主要推廣方向是微型熱電聯供（Micro-CHP）系統。并且歐洲具有一批成功實 現產品化的公司，包括英國 Ceres Power、德國 Sunfire、意大利 Solidpower、愛沙尼亞 Elcogen、丹麥 Topose、德國 Bosch Thermotechmology 等，近年來由于可再生能源的快 速發展，Sunfire、Topose 正在轉向固體氧化物燃料電池的逆過程即固體氧化物電解池技 術研究。

歐盟實施 Ene-field 和 PACE 兩大 SOFC 項目推動行業商業化。歐盟支持了眾多 SOFC 和 SOEC 項目，例如 Ene-field 和 PACE 項目，分別開發了 1046 套和 2800 余套的微型固體氧 化物燃料電池系統，進而推動行業商業化。

歐洲市場中德國發展最為迅速。德國聯邦政府于 2016 年發起了 Micro-CHP 市場激活計劃 —KfW 433，根據輸出功率的大小為裝置安裝提供 7050-28200 歐元的補助金。該項目在 2017 年的計劃支持 1500 套 250W-1.5kW 的裝置，長期目標是每年為 7.5 萬套裝置提供補 助。目前，德國已累計投放 5 萬多套 Micro-CHP，是歐洲 Micro-CHP 投放最多的國家。除 德國以外，荷蘭、丹麥、瑞典、比利時等國在該領域也有布局。

4.韓國：SOFC 主要應用于公用事業領域，主流技術來自國外引進

韓國 SOFC 主要應用于公用事業領域，市面上的主流技術來自國外的 Ceres Power 和 Bloom Energy兩家公司，由斗山和SK E&C分別引進推廣。2019、2020、2021年分別布署達370.7MW、 464MW、605MW。2024 年，韓國造船與海洋工程公司(HD KSOE)也將投資 8000 萬美元收購 燃料電池專門企業 Convion，進入 SOFC 和 SOEC 市場。斗山也完成了世界首個船舶用 SOFC 產品挪威船級社環境測試，300KW 級 SOFC 開始量產驗證。

在引進技術的同時，韓國政府也支持本土企業和機構對 SOFC 的研發制造。韓國政府曾扶 持三星及 POSCO Power 進行家用型 SOFC 系統開發，并提出 2030 年發電效率 40%，熱能效 率 50%，持續時間 9 萬小時，成本 5000 美元等目標。韓國也擁有本土 SOFC 上下游的專門 企業：KCERACELL 是 SOFC 部件原材料公司、提供正負極、電解質和連接板材料；HNPOWER 是一家氫能和氫燃料電池設備公司，具有 SOFC 電堆技術。 在韓國，1000 平米以上的樓層需要保證至 30%的能耗來自可再生能源。若住宅和商業用戶 使用太陽能發電、太陽能供暖、燃料電池、地熱和風能的任意一種，韓國產業通商資源部 （MOTIE）將為其提供補貼。其中，補貼燃料電池 80%的安裝費，最多不超過 9900 韓元/kW， 住宅用燃料電池補貼不超過 10000 韓元/kW。韓國政府還為住宅、商業和公用事業燃料電 池提供特價天然氣，大約比正常價格低 6.5%。

5.中國：起步較晚，尚處工業示范階段

國外固體氧化物燃料電池的研發方向主要聚焦于降低成本和提高穩定性方面，中國則起步 較晚，尚處于初步探索階段。目前美國、日本的 SOFC 技術和產品都對國內禁止出售和轉 讓，國內需要發展自己的 SOFC 技術。中國的 SOFC 研究開發工作主要在科研院所和高校， 資金來源主要是國家或地方科技項目支持。經過幾十年的積累，已經初步掌握了從原材料 生產、大面積單電池批量生產制備、電堆組裝到整個 SOFC 系統的設計開發技術。但是同 歐美日的先進水平及商業化應用相比，我國的 SOFC 產業處在工業示范向商業應用的過渡 階段，示范案例包括晉煤集團 15kW SOFC、華清京昆 1 kW SOFC、國家能源 20 kW SOFC、 索福人 25 kW SOFC、濰柴 30 kW SOFC、京瓷 700W SOFC。目前國內 SOFC 發電系統功率范 圍為 1-35kW,MW 級產線超 10 條。

SOFC 產業鏈主要包括單電池及上游材料、電堆及其輔助設備（BOP）、系統集成和應用部 分。電池層面，國內數家單位己經掌握了大面積單電池量產技術，耐久性可達到上萬小時， 潮州三環尤為突出。在電堆方面，國內企業在電池結構設計、單電池組裝方面仍然比較粗 放，電池密封和連接體結合強度在電池長期運行中還存在不穩定等問題，這很大程度上影 響著 SOFC 系統的使用壽命。比如，目前國內的水平大概在數千小時到 1 萬小時左右，但 SOFC 商業化系統的期望是 10 年以上。在電堆輔助系統（BOP）上，包括預重整器、加熱 器、壓縮機、電壓調節器、逆變器、換熱器等，目前國內還沒有專業生產公司，主要原因 是 SOFC 市場還未起量、涉足企業的積極性不高，參與 SOFC 的開發和產業化的企業不多； 缺乏相應的配套政策，補貼力度與歐美等國家相比較少。除了配套部件(BOP)產業鏈問題， 還有系統效率優化問題、大功率系統的構建問題、電池壽命問題等。

我國應該加快研發固體氧化物燃料電池系列關鍵技術，實現固體氧化物燃料電池系統的規 模性示范，面向 2035 年進行兆瓦級固體氧化物燃料電池規模化的示范與試運行。目前我 國固體氧化物燃料電池產業化發展仍存在很多亟待解決的問題，例如：1）應用基礎研究 薄弱，關鍵技術缺失；2）固體氧化物燃料電池產業鏈長、國內技術無法共享；3）缺少足 夠的資金投入，產業化成本較高等等。針對此，一方面應該加強突破關鍵性技術，同時立 足國情，堅持多元應用與示范先行，因地制宜開展固體氧化物燃料電池技術的商業應用示 范。

不少能源巨頭公司已經開始了 SOFC 技術的儲備。比如，濰柴動力在 2018 年就斥資 4000 萬英鎊收購了英國公司 Ceres 的 20%股份；中廣核集團、晉煤集團等已經開展了相應的 SOFC 破冰，推進相關示范項目落地。國家能源集團、中石油、中石化、廣東能源集團、南 方電網等央企也在積極布局 SOFC 產業，基于企業自身有燃料、有市場、偏向于實際應用。 另外，自 2022 年以來，壹石通、中自科技、佛燃能源、新奧股份、中環環保等企業紛紛 布局 SOFC 領域。