AIDC电源系列02：SOFC主电源逻辑明朗，产业加速步入上行期

AIDC电源系列02：SOFC主电源逻辑明朗，产业加速步入上行期证券分析师：黄细里执业证书编号：S0600520010001证券分析师：郭雨蒙执业证书编号：S06005250300022026年6月6日证券研究报告请务必阅读正文之后的免责声明部分2报告核心观点◼ SOFC—高效/清洁的发电新选择：SOFC由电堆和外围BOP组成，将化学能转化为电能，可直接输出直流电，与其余燃气发电/燃料电池相比，在发电效率、负荷、燃料依赖性等多方面优势显著。从应用端看，2024年SOFC约有50%用于商业领域（供暖供热等），约有40%应用于数据中心发电。◼ 电堆成本约占整个系统的30%以上（若去掉逆变器可达40%以上）：DOE 2017年数据显示，电堆约占整个SOFC系统成本的34%左右，其中约48%为电池本体，连接体（金属双极板）/密封件/端板分别占比约6.4%/4.7%/8.4%；◼ BE引领电解质方案步入商业化浪潮，三类方案本质殊途同归：SOFC技术路线可按照支撑体形式分为电解质/电极（主要为阳极）/金属支撑体三大类。其中电解质已步入大规模商用，龙头为BE，市场份额可达60-70%。◼ 具体来看：1）电解质支撑体SOFC以厚电解质层换取电池刚性强度，但要求运行温度在900℃以上，使得电池+BOP均需要使用耐高温材料，材料端成本较高；2）阳极支撑SOFC运行温度更低+材料选择性更广，但会存在阳极极化+常用材料易氧化&热膨胀等问题；3）金属支撑SOFC用金属体提供刚性支撑，进一步降低运行温度，且支撑体一般采用不锈钢，成本低廉，是上述方案中材料端降本空间最大的方案，主要厂商为Ceres Power及获其授权并持股Ceres的潍柴动力。◼ 北美缺电供需出现缺口&区域供给不平衡：1）需求端：美国劳伦斯伯克利国家实验室预测到2028年，数据中心用电量将激增至328~580TWh；2）供给端：美国电网装机规模增长缓慢、老旧火力发电机组加速退役，电网设备老旧、稳定性差。缺电现状：当前美国发电项目并网审批平均等待时长约为18-30个月，等待周期长；2025年，AIDC用电需求驱动美国电价平均增长7.1%，其中价格涨幅前十的州中，PJM区域占据一半。◼ 离网发电大势所趋，SOFC迎来新机遇。当前离网主电源方案主要为：燃气轮机、燃气内燃机、SOFC。燃气轮机短缺加剧，交付周期延长+价格上涨，SOFC受益于OBBBA法案，经我们测算，在30%ITC减免后LCOE低至0.066美元/kWh，与燃气轮机涨价后的LCOE接近，且交付周期显著更短，具备初步经济性。◼ BE屡获大单，产业趋势明朗。自2024年起，BE先后获AEP、Brookfield、Equinix（EPC）、甲骨文、Nebius等多类型头部厂商订单，并持续上调业绩指引+产能预期。国内潍柴动力持有Ceres Power 19.9%的股份，当前已获得技术授权，MW级别项目落地在即。◼ 我们预测用于AIDC发电的SOFC市场规模如下：2026年为366亿元，2030年为3081亿元，CAGR为70.37%，2030年对应SOFC渗透率为22%，对应功率约为17GW。◼ 投资建议：看好SOFC发展趋势，国内首选具备确定性电堆制造能力的【潍柴动力】。◼ 风险提示：产能扩张不达预期；北美用电需求低于预期；地缘政治动荡风险。3目录1. SOFC—高效/清洁的发电新选择2. 北美缺电带动SOFC主电源逻辑上行3. 产业进展加速，BE屡获大单4. 投资建议及风险提示41. SOFC—高效/清洁的发电新选择5数据来源：《A review of solid oxide cell technologies for power, fuel, and reversible energy storage》，《基于固体氧化物燃料电池的高效清洁发电系统》，东吴证券研究所◼ SOFC（固体氧化物燃料电池）本质为将化学能直接转化为电能：以固体氧化物（陶瓷）作为电解质。通过在高温下（650~950℃）让燃料（H₂/CO/CH₄等）在阳极与阴极传导来的氧离子（O²⁻）发生电化学反应。◼ SOFC系统可分为分为电堆 （Stack） 和外围 BOP（Balance of Plant） 辅助单元：1）电堆为SOFC系统的核心，是SOFC化学反应发生室；2）围绕着电堆的BOP有空气供给预热单元、燃料供给（重整） 单元、尾气回收单元、电管理单元以及控制单元。◼ SOFC核心特点：高效、燃料来源丰富、运行安静、无需贵金属作催化剂、低排放、建设周期短。SOFC为高效、清洁、燃料灵活的发电装置图：SOFC化学反应原理图：SOFC系统示意图6数据来源：稀陶能源，东吴证券研究所◼ 燃料电池间对比：SOFC较PEMFC在发电效率、负荷、燃料依赖性、运营成本上有显著优势，但在装机灵活性和启动时间上弱于PEMC。◼ 与燃气发电对比：SOFC较燃气发电在发电效率、负荷、燃料依赖性、环保性上有显著优势，但在装机灵活性上弱于燃气发电，同时仍需要降本以实现经济性。SOFC为高效、清洁、燃料灵活的发电装置图：SOFC与燃气发电、PEMFC电池性能对比维度SOFC（固体氧化物燃料电池）燃气发电PEMFC 质子交换膜燃料电池发电效率50%-60%高温运行，可结合热电联产提升效率，可达 90% 以上35%-55%简单循环效率约 35%，联合循环可达 50%-55%40%-60%低负载下效率下降较少，适合动态工况环保性接近零排放主要产物为水，若使用天然气需要脱硫处理，CO2排放量低于燃气发电高碳排放（约 400-500g CO₂/kWh），含 NOx、SOx 等污染物，依赖尾气处理技术零碳排放仅排放水，若使用灰氢则上游有碳排放部分负荷特性优异效率在 30%-100% 负荷范围内波动较小较差低负荷时效率显著下降，联合循环需维持最低负荷良好效率随负荷略有下降，但优于传统燃气发电热备调峰启动时间慢冷启动需数小时，高温运行需预热；热备用下启动约 10-30 分钟较慢联合循环冷启动需 30 分钟～2 小时；简单循环约 10-30 分钟极快冷启动仅需秒级至分钟级，适合频繁启停装机灵活性中等模块化设计，单机规模从 kW 到 MW 级，但高温系统需保温材料低依赖集中式大型机组，最小规模通常为数十 MW高高度模块化，单堆功率可低至 kW 级，易扩展燃料依赖性高灵活性：可用天然气、沼气、氢气、合成气，需重整处理单一依赖：主要依赖天然气或柴油，需稳定化石燃料供应严格依赖：需高纯度氢气，对杂质敏感，需配套制氢或储氢设施成本与经济性初始成本高（高温材料、系统复杂），运营成本低（高效燃料利用、热电联产收益高）初始成本中低（技术成熟），但燃料成本占比高（受天然气价格波动影响）初始成本高（催化剂、膜电极昂贵），燃料成本依赖氢价（绿氢成本仍较高）应用场景分布式发电（工厂、数据中心）、热电联产（CHP）、偏远地区供电电网基荷或调峰电源、大型工业供电交通领域（汽车、无人机）、便携电源、小型分布式电源（如通信基站）7数据来源：稀陶能源，材料世界网，中国粉体网，要点氢能， Fortune Business Insight，东吴证券研究所◼上游主要为原材料，直接决定电池性能和成本。从结构上看