國金證券:固定式應用場景突破 海外固體氧化物電池邁入商業化

國金證券:固定式應用場景突破 海外固體氧化物電池邁入商業化
2024年12月26日 09:07 智通財經網

國金證券發布研報稱,分布式能源應用趨勢下,SOFC憑借更高的能源轉換效率、更多樣的燃料選擇,在數據中心冷熱電聯供、船舶電源、煤氣化發電等場景應用前景廣闊。美國、歐洲、日本等國家基本實現了SOFC的商業化運行,我國的SOFC產業處在工業示范向商業應用的過渡階段,商業化曙光開始顯現,擁有SOFC原材料生產、單電池生產能力或SOFC整體系統的設計開發技術能力的企業最具備發展潛力:三環集團(300408.SZ)、濰柴動力(02338)等。

國金證券主要觀點如下:

固體氧化物電池(SOC)能源轉化效率高、燃料適應性廣、反應可逆,將成為未來能源系統不可或缺的一部分

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與其他能量轉換技術相比具有許多優點,例如低材料成本(無需貴金屬)、高效率(自身發電效率近60%,回收熱再利用能源效率最高可達85%)和燃料靈活性,適用熱電聯產和固定式電源,當前發展重點在可靠性、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電等優勢,SOFC成為增長最快的替代備用電源選項之一。根據Grand View Research,2023年全球固體氧化物燃料電池市場規模預計為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供和數據中心,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換效率、大規模發電潛力以及持續供電的特性,已經成為市場上數據中心備用電源的熱門選擇。

據Grand View Research測算,2023年SOFC終端應用中,51.9%用于商業領域(供暖供熱等),約40%用于數據中心電源,對應市場規模約2.5億元,而2023年數據中心電源市場規模約為229.2億美元,因而2023年SOFC應用在數據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,預計其在數據中心的應用滲透率也將不斷提高。

商業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?;慨a后實現成本的快速下降,當前電堆成本占總系統成本的40%左右,預計電堆產能產量規模達100MW以上時,成本將僅為當前的20%-30%。預計隨著規?;图夹g進步,當年產量達到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展,是SOFC未來商業化的發展趨勢。

國外邁入商業化初期,國內尚處工業化示范階段

國內外在SOFC的技術領域存在較大差距,美日歐等國家技術日趨成熟,開始進入商業化應用初級階段,但能真正實現大規模商業化供貨的企業并不多,相關企業包括美國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。從年發電量來看,能夠達到兆瓦級別的全球SOFC企業不超過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、產業鏈配套發展不成熟、市場未啟動的環境下,國內SOFC市場應用尚未真正啟動。但是近年來,國內SOFC企業也開始逐步發力,例如潮州三環具備量產能力,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,國內僅在實驗室里完成驗證示范,尚未廣泛商業化。

風險提示

政策支持和資本投入力度不及預期、技術研發緩慢、商業化進程不及預期。

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