氢能-燃料电池行业研究：固定式应用场景突破，海外固体氧化物电池迈入商业化

敬请参阅最后一页特别声明 1 氢能组 分析师：姚遥（执业 S1130512080001） yaoy＠gjzq.com.cn 联系人：唐雪琪 tangxueqi＠gjzq.com.cn 固定式应用场景突破，海外固体氧化物电池迈入商业化 固体氧化物电池（SOC）能源转化效率高、燃料适应性广、反应可逆，将成为未来能源系统不可或缺的一部分。固体氧化物电池（Solid oxide cell，SOC）是高温全固态设备，具有固体氧化物燃料电池（SOFC）以及固体氧化物电解池（SOEC）的双重功能，可将氢气、天然气和其他碳氢化合物等燃料的化学能转化为电能，也可将太阳能和风能等可再生能源储存为氢燃料。在电化学能量转换和存储技术中，SOC 是最清洁和高效的，具有独特的平台双重功能特性。SOC 与其他能量转换技术相比具有许多优点，例如低材料成本（无需贵金属）、高效率（自身发电效率近 60%，回收热再利用能源效率最高可达 85%）和燃料灵活性，适用热电联产和固定式电源，当前发展重点在可靠性、寿命和成本。 从固定式应用场景突破，应用空间广阔。基于高效率和多种燃料发电等优势，SOFC 成为增长最快的替代备用电源选项之一。根据 Grand View Research，2023 年全球固体氧化物燃料电池市场规模预计为 6.2 亿美元，预计 2024 年至 2030年的复合年增长率为 36.8%，规模达到 40.54 亿美元，其中最大和增长最快的市场为美国，其次是欧洲和中国。应用的主要场景集中于热电联供和数据中心，2023 年 SOFC 在固定式市场应用中占比达 81.49%。并且 SOFC 技术因其高效的能源转换效率、大规模发电潜力以及持续供电的特性，已经成为市场上数据中心备用电源的热门选择。据 Grand View Research 测算，2023 年 SOFC 终端应用中，51.9%用于商业领域（供暖供热等），约 40%用于数据中心电源，对应市场规模约 2.5 亿元，而 2023 年数据中心电源市场规模约为 229.2 亿美元，因而 2023 年 SOFC 应用在数据中心电源总市场中的占比大约为 1.1%。随着电池进步和成本下行，预计其在数据中心的应用渗透率也将不断提高。 商业化的关键要素在于高可靠性、长寿命和低成本。核心零部件材料的选择是决定电池性能的重点，加工使用专用工艺、特种装备和昂贵的材料，可在材料突破和规模化量产后实现成本的快速下降，当前电堆成本占总系统成本的 40%左右，预计电堆产能产量规模达 100MW 以上时，成本将仅为当前的 20%-30%。预计随着规模化和技术进步，当年产量达到 100MW 以上时，成本可大幅度下降。我们认为在固体氧化物电池寿命达到 5 万小时，系统成本降至 1 万元/kW 以下时，将具备市场竞争力。此外，寿命的提高与向大功率平板式金属支撑方向发展，是 SOFC 未来商业化的发展趋势。 国外迈入商业化初期，国内尚处工业化示范阶段。国内外在 SOFC 的技术领域存在较大差距，美日欧等国家技术日趋成熟，开始进入商业化应用初级阶段，但能真正实现大规模商业化供货的企业并不多，相关企业包括美国 Bloom Energy、Fuel Cell Energy，英国 Ceres Power，德国 Sunfire，爱沙尼亚 Elcogen，德国 Bosch，日本三菱重工、京瓷和爱信精机，韩国斗山集团、SK E&C 等。从年发电量来看，能够达到兆瓦级别的全球 SOFC 企业不超过 10 家。我国受制于国外对关键技术的封锁，整体技术水平存在一定差距，在政策扶持有限、产业链配套发展不成熟、市场未启动的环境下，国内 SOFC 市场应用尚未真正启动。但是近年来，国内 SOFC 企业也开始逐步发力，例如潮州三环具备量产能力，是Bloom Energy 原材料隔膜板的供应商；潍柴动力通过兼并购 Ceres Power 展开布局等等。SOEC 方面，其作为一种具有很好发展前景的新型水电解技术，但是目前该技术成熟度较低，国内仅在实验室里完成验证示范，尚未广泛商业化。 分布式能源应用趋势下，SOFC 凭借更高的能源转换效率、更多样的燃料选择，在数据中心冷热电联供、船舶电源、煤气化发电等场景应用前景广阔。美国、欧洲、日本等国家基本实现了 SOFC 的商业化运行，我国的 SOFC 产业处在工业示范向商业应用的过渡阶段，商业化曙光开始显现，拥有 SOFC 原材料生产、单电池生产能力或 SOFC 整体系统的设计开发技术能力的企业最具备发展潜力：三环集团、潍柴动力等。（完整标的见正文） 政策支持和资本投入力度不及预期、技术研发缓慢、商业化进程不及预期。 氢能&燃料电池行业研究 2024 年 12 月 25 日 买入（维持评级） 行业深度研究 证券研究报告 行业深度研究 敬请参阅最后一页特别声明 2 扫码获取更多服务 内容目录 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 ................................................................................