国金证券:固定式应用场景突破 海外固体氧化物电池迈入商业化

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智通财经APP获悉,国金证券发布研报称,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(300408.SZ)、潍柴动力(02338)等。

国金证券主要观点如下:

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。

风险提示

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。