海外固体氧化物电池发展分析 ( 48 页)

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目录

一、可靠性、寿命和成本是固体氧化物电池实现商业化的基础 ..... 6

1.1 固体氧化物电池具有平台双重功能，具备能源转化效率、燃料多样性等多重优势 ..... 6

1.2 可靠性、寿命和成本是SOC 实现商业化的关键 ...... 10

二、固定式应用场景突破，中低温是固体氧化物电池商业化发展趋势 ...... 12

2.1 从备用电源场景突破，技术进步+规模化驱动降本 ....... 12

2.2 金属支撑平板式的中低温固体氧化物电池是未来商业化的主要路径 .... 18

三、国外迈入商业化初期，国内尚处工业化示范阶段 .... 22

3.1 美国：SOFC 装机量和发展全球第一，大中型工商业用供电为主 ....... 25

3.2 日本：NEDO 牵头，发展家庭分布式热电联供系统Ene-Farm ....... 31

3.3 欧洲：聚焦微型热电联供系统，具备一批已实现产品化的企业 .... 36

3.4 韩国：SOFC 主要应用于公用事业领域，主流技术来自国外引进 ....... 40

3.5 中国：起步较晚，尚处工业示范阶段 ...... 42

四. 投资建议 ...... 46

五. 风险提示 ...... 46

图表目录

图表1： SOC 燃料模式（红色）和电解模式（绿色） ..... 6

图表2： 传导（a）氧离子（O-SOCs）或（b）质子（H-SOCs）的固体氧化物电池的示意图 ..... 6

图表3： SOFC 系统结构组成 ...... 6

图表4： SOFC 典型结构 ...... 6

图表5： 燃料电池各类型特点对比，SOFC 转换效率高 .... 7

图表6： SOFC 系统潜在应用场景主要为固定式应用和分布式电源 ...... 8

图表7： SOFC 可使用的燃料种类丰富 ...... 8

图表8： SOFC 内部重整利用热能 ...... 8

图表9： SOEC 系统结构组成 ...... 9

图表10： SOEC 系统原理 ..... 9

图表11： 主流制氢路线对比 ..... 9

图表12： 高温 SOEC 与其他低温电解槽能量消耗对比 ....... 10

图表13： SOC 对可靠性的要求 ....... 10

图表14： SOC 对寿命的要求 ..... 11

图表15： SOC 的成本问题 ....... 11

图表16： SOFC 和SOEC 的性能要求共同点 ..... 11

图表17： 2018-2030 年SOFC 全球市场规模（百万美元） .... 12

图表18： SOFC 主要在固定式备用电源应用 .... 12

图表19： 商业和数据中心是终端两大应用场景 .... 12

图表20： 算力中心中IT 设备能耗高达67% .... 13

图表21： 全球数据中心、加密货币、AI 等用电量高增 ...... 13

图表22： 算力向绿色化转型 .... 14

图表23： END-FARM 原理图 ...... 14

图表24： 日本家用燃料电池热电联供系统 .... 14

图表25： 集中供能和分布式热电联供一次能源消耗比较 .... 15

图表26： Bloom Energy 分布式发电产品 ...... 15

图表27： CO2近零排放的IGFC 系统技术路线图 ..... 16

图表28： SOFC 电堆成本随规模化量产的下降路径（元/kW） ..... 16

图表29： 日本SOFC 在Ene-Farm 产量与成本变化 ...... 16

图表30： SOFC 成本随规模化量产下降 .... 17

图表31： SOEC 成本主要在于发电系统，其次为连接器件 .... 17

图表32： 1.5MW 平板式SOEC 电解系统的成本结构 ...... 17

图表33： SOEC 电解系统的成本结构 ...... 17

图表34： SOC 堆栈结构 ..... 18

图表35： 平板式和管式SOC 性能对比 .... 18

图表36： 平板式SOC 结构 ...... 19

图表37： 平板式SOC 性能要求 ...... 19

图表38： 平板式SOC 气流形式 ...... 19

图表39： 平板式SOC 电堆的流场设计 .... 19

图表40： 平板式SOC 电堆-外部气体歧管装置 ..... 20

图表41： 平板式SOC 电堆-一体式气体歧管装置 ....... 20

图表42： 固体氧化物平板式电池结构特点 .... 20

图表43： 平板式 SOC 支撑结构、特点及部分厂家 ..... 21

图表44： 固体氧化物燃料电池的分类和特点 ...... 22

图表45： 国外SOFC 发展开始进入商业化初级应用阶段，国内加快自主化开发 ..... 22

图表46： 全球SOFC 相关企业和项目及发展情况 ....... 24

图表47： 全球SOEC 相关企业和项目及发展情况 ....... 25

图表48： 极端天气导致电力中断加速独立备用电源推广 .... 26

图表49： 电力灵活性需求的提升催生微电网需求 ...... 26

图表50： 美国为推广SOFC 成立专项项目并给予资金补助，19 年后重点发展小型SOFC 以应对数据中心需求 26

图表51： 美国政府给予SOFC 资金扶持每年在千万美元级别 ..... 27

图表52： SECA 联盟对SOFC 系统的中长期目标 ..... 27

图表53： Bloom Energy Server 产品 ..... 28

图表54： Bloom Electrolyzer 产品 ...... 28

图表55： 公司客户涵盖多个领域龙头企业 .... 29

图表56： Bloom Energy 2024 年以来订单 ..... 29

图表57： Bloom Energy 产品成本快速下行 .... 30

图表58： Fuel Cell Energy Tri-gen 平台 .... 30

图表59： Tri-gen 平台应用示意图 ....... 30

图表60： ENE-FARM 在日本的商业模式 .... 31

图表61： ENE-Farm 供热原理 .... 31

图表62： NEDO 对SOFC 分阶段目标覆盖小型至大型煤电厂发电系统 ....... 31

图表63： Ene-Farm 销售量逐年高增 ...... 32

图表64： 日本SOFC ENE-FARM 系统的销售价格（百万日元/套） ..... 33

图表65： SOFC 系统补贴标准和上限价格 ...... 33

图表66： FC mCHP 与其他供热系统对比 ....... 34

图表67： Ene-Farm 与混合蓄电系统协作系统 ...... 34

图表68： Ene-farm 作为分布式备用电网 ...... 34

图表69： 日本家用Ene-Farm 额定输出功率为700W ..... 35

图表70： 日本四口之家安装ENE-FARM 前后电费和煤气费对比 ....... 35

图表71： 京瓷家庭用SOFC 已经发展至第三代小型化产品 ....... 35

图表72： 三菱重工代表性SOFC 产品出货案例 ..... 36

图表73： 围绕Ene-Farm 爱信精机和大阪燃气、京瓷和丰田汽车共同开发SOFC ..... 36

图表74： 欧盟规划SOFC 发展蓝图 ....... 37

图表75： PACE 项目已推动2800 套Micro-CHP 系统落地 ..... 37

图表76： 欧盟实施两大SOFC 项目推动行业商业化 ..... 37

图表77： Enefield 项目参与企业众多 .... 37

图表78： 德国 KfW 433 计划推动燃料电池微型热电联产行业更接近大众市场 ...... 38

图表79： Sunfire-HyLink SOEC ..... 38

图表80： Sunfire-HyLink Alkaline ..... 38

图表81： Ceres SOFC 技术应用与斗山、博世和潍柴共同开发 .... 39

图表82： 博世SOFC 系统 ....... 39

图表83： Elcogen 产品涵盖SOFC 和SOEC ..... 40

图表84： 韩国SOFC 公司技术主要来源自引进 ..... 40

图表85： 斗山与KHNP 构建测试平台并进行超过2000 小时的实用型测试....... 41

图表86： 韩国打造船舶用SOFC ...... 41

图表87： 斗山集团拥有PEMFC，PAFC，SOFC 的核心技术 .... 41

图表88： SK Ecoplant 在韩国大邱的Fuel Cell 项目 ....... 42

图表89： 国内2024 年SOFC 示范项目 .... 42

图表90： 国家和地方出台相关政策推动SOFC 示范 ..... 43

图表91： 国内SOFC 产业链 ..... 43

图表92： 推动国内SOFC 发展的措施 ..... 44

图表93： 三环集团深圳研究院SOFC 系统研发中心 ..... 45

图表94： 潍柴发布全球首款大功率金属支撑商业化SOFC .... 45

图表95： 潍柴SOFC 产品累计示范运行超过3 万小时 ....... 45