摘要：固体氧化物电池（SOC）能源转化效率高、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

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

固体氧化物电池（SOC）能源转化效率高、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，具有独特的一个平台双重功能 特性。由于高工作温度（通常为 600-800℃），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（来源广阔）。

固体氧化物燃料电池（SOFC）是 SOC 燃料电池发电模式，一种在中高温下实现从化学能到 电能高效转化的发电装置。SOFC 是 SOC 的燃料电池供电模式，通过氧化燃料（氢气、碳氢 化合物等）产生电能以供电。SOFC 的单电池由阳极、阴极和固体氧化物电解质组成，均使 用陶瓷材料，其中阳极和阴极分别为燃料氧化和氧化剂还原的场所，两个电极的催化剂均 使用陶瓷膜，SOFC 系统由单个或多个模块与热交换器、燃气重整器、涡轮机等构成。SOFC 的运行原理为阴极持续通入氧化剂即空气，具有多孔结构的阴极表面吸附氧，使 O2得到电 子变为 O 2-，O 2-进入电解质导体，基于浓度梯度扩散原理，最终到达固体电解质与阳极的 界面，与燃料气体反应，电子由外电路传导回阴极，形成电流，实现化学能到电能的转换 从而发电。

SOFC 燃料选择范围广、发电效率高，适用热电联产和固定式电源发电。SOFC 燃料可直接 采用碳氢化合物，不需要复杂且昂贵的外部燃料重整器，碳氢燃料通常可催化转化（内部 重整）成氢和一氧化碳（合成气）以及部分二氧化碳，之后在电堆的阳极侧，氢和一氧化碳再反应生成二氧化碳和水，同时产生电能和高温热能。相较其他燃料电池，SOFC 的发电 效率更高，余热温度高，热电联供下最高可实现近 90%的效率，燃料的选择范围也更广， 并且不需要使用贵金属催化剂，适合于热电联产、分布式发电、固定式电源等应用。

应用主要为固定式和分布式电源/发电领域。SOFC 适用于具有高可扩展性的分布式电 源和固定式应用，固体氧化物燃料电池最常见的应用领域为固定式发电，包括小型家 庭热电联供系统（CHP），分布式发电或数据中心备用电源，以及工业用大型固定式发 电站等。同时，也可作为辅助或动力电源在车辆、轮船、无人机等领域也有推广应用。

燃料选择更广。对比质子交换膜燃料电池（PEMFC），SOFC 的燃料范围更广并且纯度 要求更低，其对燃料中的杂质和燃料组分波动的忍耐性高，而 PEMFC 在少量杂质存在 的情况下将会中毒。基于此情况，SOFC 燃料气可使用再生燃料资源，例如生物质气、 秸秆和垃圾填埋气等，开拓其燃料的广泛来源以及与再生燃料配套联合。

热电联供使效率更高。SOFC 运行温度通常在 600-1000℃，并且在发电的同时也产生 了高温热能，这种高温热能可以被循环利用，例如在热电联供系统中，可为吸热的内 部燃料重整过程提供热能，与低温燃料电池相比，SOFC 的总效率大幅提高。

固体氧化物电解池（SOEC）是 SOC 的电解模式，一种在中高温下实现从电能到化学能高效 转化的制氢装置。SOEC 是 SOC 的制氢模式，利用电能和热能分解水产生氢气，必要时也 可作为燃料电池的燃料。SOEC 的单电池由中间的致密固体氧化物电解质层，通常为固体 陶瓷材料，以及两边的多孔氢电极和氧电极组成，系统结构与 SOFC 一致。中高温（600 - 1000 ℃）下在 SOEC 两侧电极上施加一定的直流电压 ,水在阴极处被分解产生 O 2-，O 2- 穿 过电解质层到达阳极，并在阳极失去电子生成 O2，实现电能到化学能的转换从而制氢。

SOEC 的制氢效率高、原料适应性广以及能与可再生能源耦合，是电解池的终极应用类型。 SOEC 电解槽原料为水蒸气时，电解后可生成氢气，原料与其他类型的电解槽相同，然而 SOEC 在高温下运行，电解效率具备明显优势，可达到 75%以上，相同工况下还可节省约 30% 以上的用电，同时 SOEC 的原料适应性广，在水作为原料的基础上，还可添加二氧化碳， 反应后可生产合成气即氢气和一氧化碳的混合物，合成气可进一步加工生成合成燃料，如 柴油和航空燃油等。SOEC 主要部件材料为固体氧化物陶瓷和不锈钢，具有较强的机械稳 定性和环境适应性，且材料成本更低，也不使用贵金属催化。SOEC 适合应用于大规模场 景，经济性体现在制氢效率高、原料适应广、材料成本低等，相较碱式电解槽在电流密度 等方面的限制以及 PEM 电解槽在寿命、贵金属催化剂成本等天花板限制下，长期来看，高 温 SOEC 以高效制氢、较低成本将成为未来市场主流技术之一，或将成为电解制氢的终极 应用类型。

制氢效率更高：电解所需的电量取决于水温，将低水温升高，需要更多的电才能产生 氢气。相反，在高水温下需要较少的电力。SOEC 在 700–850℃的高温下运行时，可利 用内部电能产生蒸汽，或者利用核电站、工业余热、太阳能集热器等外部来源产生的 蒸汽，使电解槽内部所需电能用量减少，进而提升效率。当电解所需的总能量完全来 自电时，与传统低温电解槽相比，SOEC 所需电能减少 15%；与中温外部蒸汽源相结合 时，SOEC 所需电能比低温电解槽少 29%左右；当电解槽可以与高温热源集成时，SOEC 效率将进一步提升 35-45%。

1.2 可靠性、寿命和成本是 SOC 实现商业化的关键

SOFC 和 SOEC 商业化的主要挑战是可靠性、寿命和成本。

高可靠性：商业化首要解决的是长时间运行下电堆的可靠性问题，主要包括单电池的 气密性、密封材料的可靠性和电堆的热梯度和热应力，需要良好的单电池气密性、密 封材料的高密封性及高温下的结构稳定性、合理的电堆流道设计。

长寿命：高温下运行时，产品将发生衰减从而影响寿命，衰减通常来源于铬中毒、硫 中毒和硼中毒，需要连接体涂层防铬挥发、燃料除硫以及使用低硼/无硼封接材料。 系统的使用寿命应达到 5 万小时才能保持其在市场上的竞争力，当前大多数寿命不 到 1 万小时，需在材料等方面进一步提升。

低成本：当前较高的成本阻碍了商业化进程，主要原因为产业规模较小导致的系统高 成本、高温工作和寿命要求高导致的材料和工艺的高成本、研发投入高导致的高折算 成本。但 SOC 的加工没有使用专用工艺、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，这将推动商业化进程加速。

SOFC 和 SOEC 对材料和组件的一般性要求相同，需高温下的强稳定性。SOFC 和 SOEC 互为 逆运行，均在高温下运行，单电池的物理结构以及单电池组堆的方式相似，因此 SOFC 与 SOEC 对材料的一般性要求有许多相同之处，主要体现在电池、组件、连接体和密封等材料 上。

SOEC 相较 SOFC 对材料有特殊要求。由于 SOEC 与 SOFC 的电化学过程和热力学环境的差 异，SOEC 对材料的性能方面有特殊的要求。SOEC 进气中水蒸气的含量远高于 SOFC，因此，要求 SOEC 的阴极材料在高温高湿条件下仍然具有较好的稳定性，这是 SOEC 与 SOFC 对材 料要求上最大的不同。此外，SOEC 还需要阴极材料对水蒸气的分解具有高效持久的催化 活性。阴极材料基本采用镍-钇稳定的氧化锆(Ni-yttria-stabilized zirconia, Ni-YSZ)。 SOEC 对阳极材料的特殊要求主要是高的电子、离子电导率以及氧离子表面交换系数,具有 合适的孔隙率便于 O2的产生和流通。

2.1 从备用电源场景突破，技术进步+规模化驱动降本

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 年的复合年增长率高达 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。

高效发电、持续供电，SOFC 发展主要场景集中于热电联供和数据中心。固定式 SOFC 系 统是最清洁、最高效的热电发电技术之一，2023 年市场应用占比 81.49%。其系统性能侧 重于三个参数，包括净电效率、热电联产情况下的整体效率和耐用性。此外，分具体终端 应用场景看，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。目前数据中心电源是 SOFC 电池主要的市 场之一，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提高。

（1）分布式发电：数据中心是 SOFC 应用潜力最大的场景之一。电能可以远距离传输，但 是热量输送范围有限。SOFC 可用作分布式发电装置，(冷)热电联供是其最优方案，美国APPLE、GOOGLE、AT&T、EBAY 数据中心、医院、商业区和工业园区等均有成熟的应用。数 据中心方面，大多现阶段仍依赖传统柴油发电机作为备用电源，高碳排放与高成本成为待 解决的难题，55%的相关企业报告称在过去三年中经历过数据中心停电，其中电源和冷却 系统的故障是数据中心停机的最常见原因，约占所有停机的 71%。因而数据中心电力需求 的不断增长促使行业探索氢燃料电池和天然气发电等替代能源。SOFC 技术凭借高达 60%的 转换效率以及冷热电联供特性，不仅能为数据中心提供稳定的电力，还能通过回收余热来 增强冷却系统的效能，实现能源的高效利用，是数据中心备用电源重要的技术发展趋势。 Bloom Energy 公司开发的产品目前已在苹果、谷歌、易趣等众多公司得到应用，在美国 安装超过 800MW 的 SOFC 燃料电池。

数据中心用电量激增，需寻求不间断的高效备用电源。据国际能源署（IEA）数据， 2022 年全球数据中心消耗高达 4600 亿千瓦时电力，占全球总电量的 2%。随着人工智 能工作负载、GPU 工作负载和高性能计算（HPC）的增加，配备 GPU 的具备 AI 算力的 服务器需电 40-60kW/机架，而目前为 10-14kW，这大大提高了数据中心的整体功耗。 预计用电量将以 160%的速度高速增长，到 2030 年全球数据中心用电量将接近德国或 瑞典一年的总电力需求。

数据中心运行碳排放激增，需寻求绿色能源。据斯坦福大学的《2022 年人工智能指 数报告》显示，OpenAI 的 GPT-3 模型在训练期间释放了 502 公吨碳，是目前大模型 中有据可查耗能最严重的，它的碳排放量是 Gopher 模型的 1.4 倍，是 BLOOM 模型的 20.1 倍，约等于 8 辆普通汽油乘用车一生的碳排放量，人均 91 年的碳排放量。此外， 高盛最新分析指出，到 2030 年，数据中心电力需求的增长将使数据中心二氧化碳排 放量比 2022 年增加 100%以上（约 2.15-2.2 亿吨），增加量约占全球能源排放量的 0.6%。

（2）小型家庭热电联供也是 SOFC 发展的主要场景之一。SOFC 用于家庭固定式小型热电 联产（m-CHP,1 kW~5 kW），利用已有天然气管网，通过 SOFC 实现热电联供，减少电能传 输损失，提供家庭用热，大大提高燃料直接利用效率，综合效率达 90%以上。日本和德国 家庭用固定式小型热电联产装置已经做到初步商业化。 日本通过 Ene-Farm 项目在建筑中使用微型热电联产系统，截至 2023 年底，已有 503,276 万台装置投入运行，2020 年奥运村宿舍，也是采用 SOFC 热电联供方式；欧洲先后通过 Ene-field、PACE 示范项目推广燃料电池热电联产系统，目前已经部署了大约 10000 套燃 料电池微型热电联产装置。

（4）交通领域：SOFC 应用主要集中在车辆、轮船和无人机等场景。SOFC 作为车辆、轮船、 无人机等工具的辅助或者动力电源也得到了推广应用。2016 年日产发布了世界首辆 SOFC 作为动力源的汽车，SOFC 的燃料是生物乙醇，续航里程可超过 600km。Bloom Energy 公 司与三星重工合作，计划将产品应用于船舶电源，预计到 2027 年，将有超过 100 艘邮轮 需要超过 4GW 的电池订单。

（5）大型发电站：SOFC 也可在大型发电站替代煤炭发电。CO2近零排放的大型煤气化燃料 电池发电技术（IGFC）是将整体煤气化联合循环发电（IGCC）与高温固体氧化物燃料电池 或 MCFC 相结合的发电系统，发电效率更高，CO2捕集成本低，是煤炭发电的根本性变革技 术。三菱日立电力则致力于 SOFC 联合循环大型发电系统研发，2018 年实现商用 250kW 和 1MW 规格的联合发电产品。

材料的成本和寿命是 SOC 实现商业化的基础。根据现有示范项目运行的统计和计算表明， 系统的投资成本保持在 400-1000 美元/kW（对应约 3000-7300 元/kW），寿命达到 5 万小时 以上时将具备竞争力。近年来随着规模的扩大以及市场的激烈竞争，SOFC 系统的成本快 速下降，日本的 SOFC 系统从 2005 年的每套 800 万日元降至了目前的 100 万日元左右（对 应 6-7 万元/套），若以单套 700W 计算，当前日本 SOFC 每 kW 成本为 8.6-10 万元。 未来随着规模化应用和技术进步，SOFC 成本将迎来大幅下降。根据《SOFC 技术和产业发 展研究报告》测算，当年产量达到 1000MW 以上时，制造成本可大幅度下降，达到约 8400 元/kW。同时，美国能源部固态能量转换联盟（SECA）对 SOFC 的成本也制定了长期目标， 要求 2025/2030 年 SOFC 电堆成本降低到 225 美元/kW（约 1650 元/kW）以下，系统成本降 低到 900 美元/kW（约 6600 元/kW）以下。

拆分来看，发电系统是设备使用成本下行的关键。具体到各环节来看，以组件为基础的 SOFC 和 SOEC 堆栈的制造成本分解中，系统的成本占比最高，在 50%以上。规模化量产前， 由于 BOP 组件需专业化定制和研发，成本占比高，在 30%以上，大规模产业化有助于 BOP 组件的降本，系统的成本占比反而提升。但系统的成本也有大幅下降空间，当前系统成本 主要包括材料、组件制备、封装集成、人力等方面，除通过规模化降低电解质粉体、耐高 温金属等关键材料的价格外，改善工艺步骤、提高电池制备的成品率也是降低成本的关键。

SOEC 适用于通过储氢进行长时储能的场景，根据《高温水蒸气电解制氢（SOEC）技术及成 本评估》，使用可再生能源剩余电力水电解制氢和储氢过程的成本测算如下： 从储能角度出发，对比锂离子二次电池（LIB）和 SOEC 成本。在假定的电价成本下， 对当前的系统成本进行比较：在储氢时间约为 4 天以上时，由可逆型 SOFC/SOEC 系统 进行储氢相比于 LIB 充放电具有成本优势。此外，随着未来技术的发展，当储氢时间 分别为约 2 天和约 1 天时，可逆型 SOFC/SOEC 系统也将具有成本优势。日本政府 SOEC 成本目标为制氢成本 30 日元（约 1.76 元）/Nm3。根据测算，当 SOEC 系统成本为 88 日元（约 5.16 元）/W 时，在储氢时间为 24 小时、电力成本为 5 日元 （约 0.29 元）/kWh、利用率为 60%的条件下，制氢成本可实现 30 日元（约 1.76 元） /Nm3。

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

中低温运行的金属合金连接体支撑的平板式结构是固体氧化物电池实现商业化和降本过 程中最具发展潜力的路径。SOC 的工作温度高达 500-1000℃，工业级的 SOC 产品寿命需要 达到数万小时且不间断的运行，对材料和涂层等部件的耐高温老化性能要求非常高，从而 配套使用的材料及工艺成本高。降低 SOC 的操作温度能降低部件材料的性能要求，从而材 料的选择更加宽泛，能够使用更低成本的材料以降本，可使用金属合金连接体，电池的使 用寿命也更长。平板式相较管式以更低成本和更高功率密度更符合商业化需求，成为当前 开发的重点，管式可能更适合起停时间短的小型应用发电。 SOC 根据堆叠结构可分为平板式和管式两种类型，平板式以更低成本和更高功率密度更符 合商业化需求，管式长期稳定性更高。SOC 采用全固态电池结构，SOFC/SOEC 两种模式下 的电池结构完全相同，以下 SOC 结构方面的阐述均以 SOFC 为例。平板式相较管式具有高 功率密度和低电阻等特性，成本相对较低，且输出功率密度和电性能较好，在大规模工业 应用上具备一定优势，以更低成本和更高功率密度更符合商业化需求，是当前主流的商用 化类型；管式具有长期稳定性、耐久性较好，不存在高温密封的问题，但输出功率较低且 成本较高，虽然研究时间较早，但当前尚未广泛应用。

平板式 SOC 以平板型结构串联，设计要点在于气道结构和气体歧管装置的排列方式。平板 式电堆结构与质子交换膜燃料电池电堆结构类似，电池组件以平板型结构串联，单个重复 单元（SRU）即单电池被插入金属框架中堆叠，通过连接体连接，并在顶部和底部密封， 以防止燃料和空气在 SRU 内部或在燃料室与外部之间的空隙混合从而导致反应效率下降。 合理设计的燃料气和氧化气的气道可提高电堆中气流分布的均匀性和促进单电池中的传 质和传热，气体歧管装置则是确保从供气端到每一片电池的正常供气以及未反应气体及生 成物的排出。

气道结构决定电堆内气体和电流的分布以确保高反应效率。气道板也称连接体，主流 材料为金属合金，气道板上的凹槽为气道，为电极提供燃料和空气，金属材料部分传 导电流，同时隔离相连的电池两极。气道板结构影响电池的气体分布和电流分布，需 要结构可靠、电子电导率高和抗氧化性强。平板式 SOC 电堆中，燃料气流和氧化气流 可设计为交叉式、共流式或者反流式，气流结构的选择取决于电堆结构对电堆内温度 和电流分布的影响，不同的气道结构可实现多种气流形式，包括 Z 型、S 型、放射型、 螺旋型，需保证每一片单电池都有足够的压差以提高电堆内单电池间气流的均匀性。 此外，由于气道还作为连接体和电极之间的电连接，气道和电极之间的接触面积也需 要考虑，以降低接触电阻。

气体歧管装置决定电池的供气以及生成物的排出以确保电堆的高效运行。所有结构 的电堆都包含气体歧管装置，可分为外部式和一体式两种形式，外部歧管装置独立于 电堆中的单电池和连接体，一体式歧管装置是单电池或连接体的一部分，通常气体歧 管装置需要密封以防止漏气或串气，并且为防止单电池之间的短路，密封装置需绝缘，此外，相较单电池气压降，气体歧管装置应具备较低的气压降以确保电堆内气流的均 匀分布。

SOC 支撑结构分成两大类：自支撑结构和外支撑结构；平板式 SOC 主流的支撑结构包括电 解质支撑、阳极支撑和金属连接体支撑。自支撑结构中，电池组元之一，通常是最厚的一 层将作为电池结构的支撑体，因此单电池可分为电解质支撑、阳极支撑和和阴极支撑；外 支撑结构中，薄层的单电池制备在连接体或多孔基板上，可分为连接体支撑和多孔极板支 撑。平板式 SOC 主流的支撑结构包括电解质支撑、阳极支撑及金属连接体支撑。

第一代：电解质支撑结构工艺简单但运行温度高（850-1000℃）。多为早期平板式电 池结构，机械性能高、输出性能稳定，制备工艺简单，但由于电解质较厚（100-200μm） 带来的高电阻会影响电导率，因此运行温度较高（850-1000℃），从而对材料要求高；

第二代：阳极支撑结构输出功率提高且运行温度降低（600-800℃）。现阶段广泛采用 的结构，电解质层薄，电阻小且输出功率高，同时运行温度降低（600-800℃），对材 料选择的范围更加宽泛，可采用价格较低的连接体材料，但厚的阳极可能带来传质限 制，并且阳极可能发生再次氧化而破裂；

第三代：金属支撑结构寿命更长、成本大幅降低，运行温度进一步降低（

中低温运行成为 SOC 商业化的必然路径。高温封接材料是当前平板式 SOC 的技术难点，中 低温运行的金属支撑结构或将成为重点开发方向。平板式 SOC 需要连接体在电池组件边缘 对高温气体进行密封以隔开氧化气和燃料气，因此开发高温封接材料成为了平板式 SOC 应 用和发展的技术难点。高温下的封接问题解决需新材料的突破，这需要一定时间和技术的 积累，难度较高，同时高温下材料的成本过高，不利于商业化，因此降低反应温度则成为 当下的较优选择。低温运行的优点是连接体材料选择范围更广，电池的寿命更长，成本将 大幅降低，可用低成本的合金材料做连接体。主要缺点是减缓了电极反应动力学（高极化） 和减少反应热能，可利用涡轮机或热交换器从废气的热量中获取热能以保持高效率。

高温 SOC（800-1000℃）：制备技术较为成熟、关键材料性能稳定，高温带来了材料 和结构等问题，制备成本较高，并且限制了电解质和制备工艺的选择，高温运行下的 费用高，制约了商业化进程的发展；

中温 SOC（600-800℃）：运行温度降低，材料选择范围变广，阴极材料通常选择掺杂 钴酸锶等钙钛矿氧化物，然而这类含有碱土金属的氧化物与空气中的二氧化碳反应 会生成碳酸盐，使得运行过程中的阴极不稳定；

低温 SOC（

SOFC 较 SOEC、国外相较国内距离商业化更近。国内外在 SOFC 的技术领域存在较大差距， 整体而言，美日欧等国家技术日趋成熟，开始进入商业化应用的初级阶段，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。SOEC 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。

国际上 SOFC 应用已经较为成熟，但由于 SOFC 属于耗费人才财力巨大的项目，能真正实现 大规模商业化供货的企业并不多。国际知名企业有美国 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，韩国有斗山集团、SK E&C。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。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，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。

国外：美国是全球最大的 SOFC 市场，重点发展大中型工/商业用供电，特别是由于美 国自然灾害频繁，缺少可靠电网，数据中心备用电源应用场景丰富；其次是日韩和欧 洲，日本 SOFC 主要类型为家用型（千瓦级）以及电厂型（兆瓦级及以上），以家用小 型热电联供系统最为成熟，小型热电联供系统累计出货量已达到 60MW；欧洲 SOFC 的 主要应用为微型热电联供（Micro-CHP）系统，以上国家均已基本实现了 SOFC 的商业 化运行。相关企业包括美国 Bloom Energy，英国 Ceres Power，欧洲 Elcogen、Convion， 日本三菱重工、京瓷和爱信精机，韩国 KCERACELL、KOREA SOFC FORUM、HNPOWER 等；

国内：SOFC 尚处实验室向商业化过渡阶段，当前产业链配套不成熟、市场尚未大规 模启动，目前国内 SOFC 的相关企业，潮州三环具备量产能力，潍柴动力通过兼并购 Ceres Power 20%的股权以及联合 Ceres Power 和博世建立合资公司布局 SOFC。

SOEC 对阴阳极材料要求更高，国外迈入 MW 级别、国内尚处早期。SOEC 电解水制氢技术最 大的优势是电耗低，相较碱槽和 PEM 节电近 30%，适合产生高温、高压蒸汽的光热发电系 统。但由于对阴阳极材料的特性要求较高，使得材料的成本大大增加，因此商业化应用受 到限制。国内的 SOEC 技术还处于早期阶段，最高仅到几十 kW 级别，而国外已经迈入到 MW 级别。相比国外，我国进入 SOEC 市场较晚，与国外在功率和能耗上还存在一定技术差距。

国外：美国和欧洲领先，美国 SOEC 代表性公司包括 FuelCell Energy 和康明斯，美 国能源部分别拨款 300 万美元和 500 万美元给两家企业用以支持 SOEC 的研发项目； 欧盟启动了总预算为 975 万欧元的 SOEC 示范项目，旨在五年内将 SOEC 的技术成熟 度由 TRL7 提升至 TRL8，德国的 Sunfire 是欧洲 SOEC 的代表企业，当前建成的 SOEC 总功率为 2.6MW，是世界上最大的电解水制氢设备，其于 2023 年建成 200MW 的 SOEC 电解槽产能；

国内：SOEC 尚处于实验室阶段，当前均为小批量订单，部分企业开始规划产能，相 关企业包括质子动力、华科福赛、思伟特、宁波材料所、氢邦科技等。

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

美国适合应用和推广 SOFC 产品技术，基于以下五个特性：1）联邦政府补贴和地方财政的 支持；2）法律法规的支持；3）美国的自然灾害比较频繁，缺少可靠的电网，备用电源应 用场景比较丰富；4）主要客户为大型的公共服务提供商；5）国内自产自销等。

美国目前 SOFC 的累计装机量为全球第一，其主要的应用场景为大中型工商业用供电。 Bloom Energy 公司作为主要的 SOFC 供应商，产品累计投入 1GW 以上，应用的企业包括苹 果、谷歌等数据中心，以及银行、医院等其他相关机构。美国 SOFC 技术推进得益于美国 联邦政府的积极引导和财政支持，同时一些地方州政府也通过补贴或税收减免等方式，推 动 SOFC 投放。

联邦政府和部分地方政府共同扶持 SOFC 发展。联邦政府层面，在美国能源局（DOE）资助 下，国立能源技术实验室（NETL）成立 SECA(Solid State Energy Conversion Alliance) 项目，对 SOFC 相关项目和企业每年提供 3000~6000 万美元不等的补贴。同时，地方州政 府，以加利福尼亚和康涅狄格州为代表，也对 SOFC 的投放给与一定补贴或税收减免。加 州的自发电激励计划项目（Self Generation Incentive Program，简称“SGIP”）补贴力 度较大。自 2001 年起，加州共有 450 套固定式燃料电池系统获得 SGIP 补助，并且优先支 持生物质燃料的推广。目前，美国全国累计投放的 500MW 大型固定式电站，其中约有一半 位于加州（240MW）。根据 Bloom Energy 表示，其产品享受联邦和加州税收减免政策以及 公用事业地方纳税人补贴后，最终系统购置成本最高可降低 80%左右。

补贴逐步退坡，且向清洁能源生物质燃料倾斜。最初对使用生物质为燃料的 SOFC 给 予 4,500 美元/kW 补助，对使用天然气的 SOFC 电池补贴减半，为 2,750 美元/kW。随 着时间推移，补贴逐渐退坡，使用生物质为燃料的电池将给予 1,200 美元/kW 补助，而使用天然气燃料的电池仅给予 600 美元/kW 的补贴。自 2020 年起，仅使用 100%生 物质燃料的固定式燃料电池才能收到补助。

SOFC 开发取得阶段性成就，离完成目标仍有 1-5 年的时间。美国在 kW 级模组开发上已经 取得阶段性成就，Bloom Energy 的 Energy Server 产品发电效率目前可达到 54%、余热回 收效率达到 36%，但在 MW 级 SOFC 的开发以及成本目标上距离达标仍有一定距离，尤其在 中大型（100kW-1MW）SOFC 系统成本方面。虽然 SECA 在 2018 年便提出到 2020 年将系统 成本降至 900 美元/kW 的目标，但截至 2020 年，系统成本仍然高居 12000 美元/kW，900 美元/kW 的系统成本目标也被推迟至 2025/2030 年完成。

SECA 联盟长期的 SOFC 技术目标主要有以下五个方面：1）在没有碳捕捉和碳封存的 情况下，效率达到 60%；2）寿命达到 4 万小时或以上；3）衰减率小于 1000 小时 0.2%； 4）电堆成本降到 225 美元/kW；5）系统成本降到 900 美元/kW 以下。

阶段性目标主要有以下四个方面：1）2005 年：向特定市场供给初代产品，早期切入 的应用场景包括卡车辅助动力，休闲车，军用领域等；2）2010 年: SOFC 作为商业化 产品逐渐向住宅、商业、工业的热电联供、交通领域的辅助动力等方面推广，实现 400 美元/kw 的制造成本目标；3）2015 年: 在大规模发电领域应用，推出 MW 级燃料电池 组，效率显著提升（混合效率 60-70%），实现 400 美元/kw 的制造成本目标；4）2018- 2021 年：完成 MW 级燃料电池联合循环发电（IGFC）试验电厂。

Bloom Energy 是全球固体氧化物电池行业龙头，也是美国的代表性公司。 Bloom Energy 产品的技术基础为 SOFC，主要产品是 Bloom Energy Server（SOFC）和 Bloom Electrolyzer(SOEC)。Bloom Energy 的业务模式为 PPA 能源采购协议，而非直接销售电 池，其燃料电池系统可获得税收减免和州级补贴。2001-2015 年期间，Bloom Energy 的客 户在加州累计获得 2.3 亿美元补贴。公司的技术相对成熟，运行可靠性好，其开发的 SOFC 主打产品规格为 50kW 模组，通过多模组的组合最大可以做到几十兆瓦的燃料电池系统。

Bloom Energy Server：电效率高达 60%，在 SOFC 中领先，其热电联产（CHP）的设计能实现高达 90%的综合效率，产能已经达到 1GW。

Bloom Electrolyzer：系统制氢效率达到 37.5kWh/kg，公司已经部署了超过 1GW 的 固体氧化物技术，其电解槽可使用相同的基础平台和过去几十年的所有经验，具备强 大而成熟的供应链基础。

公司产品出货量超 1.2GW，与多个领域龙头合作，订单不断攀升。公司位于加州，贡献了 该州 60%的固定式燃料电池系统，并且产品目前已应用在苹果、谷歌等多家公司，在全球 8 个国家销售安装了 1.2GW 的 SOFC 产品。此外，Bloom Energy 也与三星重工合作，进军船舶领域；2023 年 Bloom Energy 宣布与 SK Ecoplant 延续 2021 年签署的首选经销商协 议（PDA）条款，预计 2024-2027 年至少增加 500MW 的能源服务器购买量，订单金额高达 45 亿美金。该交易预计将为 Bloom Energy 在 20 年内带来约 15 亿美元的产品收入和 30 亿美元的服务收入。

2024 年 11 月 7 日，BE 宣布了史上最大订单，与 SK Eternix 合作开发的 80 兆瓦项 目将为韩国忠清北道的两个生态公园供电，仅一周之后，11 月 14 日，Bloom Energy 宣布与 AEP（美国电力公司）签订千兆瓦燃料电池采购协议，为人工智能数据中心供 电，这项供应协议供应高达 1 吉瓦（GW）的产品，成为迄今为止世界上最大的燃料电 池商业采购。作为该协议的一部分，AEP 已订购 100 兆瓦（MW）的燃料电池，预计 2025 年将有进一步的扩建订单。

技术迭代+不断放量，产品成本快速下行。近年来，公司的产品价格不断下行，2024Q3 产 品平均销售价格约为 3170 美元/kW，成本在 2075 美元/kW，相较 2020Q3，售价和成本分 别减少了 57%和 62%，每年约以 10%—15%的速度下降。产品 52%在美国本土使用，48%销往 海外，例如韩国、日本。2023/2024Q1-3 收入达到 13.34 亿美元/9.01 亿美元。预计 2024 年，全年收入达到 14-16 亿美元，毛利率 28%。

Fuel Cell Energy 总部位于美国，主要从事固定式燃料电池的研究，主要产品是可用于 现场发电、热电联产及分布式发电的 MCFC。 产品主要服务于电力实业、商业和企业、政府机构等。目前公司产品 DFC 发电厂已在全球 超过 50 个地点产生超洁净、高效和可靠的电力。公司已经生产超过 15 亿千瓦时的超清洁 电力，且拥有超过 300 兆瓦的发电装机容量。作为美国最大的上市燃料电池制造商之一， 公司在全球 50 多个地点提供清洁能源，主要在美国、韩国、英国、德国和瑞士开展业务。

在韩国，公司经营世界上最大的燃料电池园区——京畿绿色能源燃料电池园区 （Gyeonggi Green Energy Fuel Cell Park），该园区由 21 座发电厂组成，为韩国 客户提供 59 兆瓦的电力和区域供热。

在北美，公司经营康涅狄格州布里奇波特的 5 个 2.8MW 发电厂和一个兰金循环涡轮 底循环，该涡轮机将来自燃料电池的热量转化为额外的电力，然后出售给康涅狄格州 的 Light & Power。此外，公司也与丰田达成协议，在加利福尼亚长滩开发设施， Tri-Gen 系统每天将加州农业废物转化为 2.35 兆瓦电力和 1.2 吨氢气。

2023 年 2 月，FuelCell Energy 和马来西亚海洋与重型工程控股有限公司 (MHB) 的 全资子公司马来西亚海洋与重型工程公司(MMHE)已签署谅解备忘录 (MoU)，合作开 发大规模亚洲、新西兰和澳大利亚的电解槽设施。

3.2 日本：NEDO 牵头，发展家庭分布式热电联供系统 Ene-Farm

日本 SOFC 发展主要由 NEDO 牵头推动。日本 SOFC 的主要在新能源产业技术综合开发机构 （NEDO）的领导下发展，针对 SOFC 规划主要包括家用型（千瓦级）以及电厂型（兆瓦级 及以上）等。日本从 2005 年开始启动家用燃料电池热电联供（ENE-FARM）计划，对 ENEFARM 进行示范运行及政府补助，2011 年，NEDO 推出全球首个商业化的 SOFC 热电联供系 统（ENE-FARM type S）即标志着 ENE-FARM SOFC 路线的成功，因此以家用小型热电联供 系统最为成熟，保有量位居全球第一。除此之外，日本也致力于开发固定式电站 250kW 级 兆瓦级的 SOFC 和燃气轮机燃料电池联合发电（GTFC），以及推进综合煤气化，即 SOFC 燃 气轮机和中汽轮机联合循环系统（IGFC）。2017 年，工业用的 SOFC 燃料电池也开始进入 商用化阶段。

日本政府出台 SOFC 专项路线图，覆盖小型至大型煤电厂发电系统的效率、寿命和成本。 NEDO 对 SOFC 的未来规划覆盖家用型（kw 级）、商用型（数十到百 kw 级）、工业型（MW 级） 以及电厂型（数十与数百 MW 级）。根据最新发布的《固定式燃料电池路线图》，2025 年工 商用型机组成本目标为 50、100 万日元/kw（高、低压运行）；2030 年家用型机组为 50 万 日元/kw，工商用型机组 30、50 万日元/kw（高、低压运行），中等容量（数百千瓦至数兆 瓦级）联合发电系统价格低于 30 万日元/kw；2040 年固体氧化物燃料电池系统价格不超 过 30、50 万日元/kw（高、低压运行）。

政府牵头给予资金资助，Ene-Farm 系统保有量全球第一。日本从 2005 年开始启动家用燃 料电池热电联供（ENE-FARM）计划，对 ENE-FARM 进行示范运行及政府补助。NEDO 在 2009- 2020 年期间推出“面向燃料电池应用扩大的 ENE-FARM 支持事业费补助金”总额达 76.5 亿 日元。根据规划，ENE-FARM 计划 2020 年、2030 年分别实现家用燃料电池累计装机量达 140 万套和 630 万套，对应成本有望进一步下降到 50 万日元/套（约 3 万元人民币/台套） 左右。目前 PEMFC+SOFC 的系统已经突破了将近 50 万台，SOFC 占比将近一半，代表企业 有京瓷、大坂燃气、三菱日立、爱信精机等。

ENE-FARM 系统逐步开启商业化应用，现行成本仅为推广初期成本的 40%以下。2009 年后， 在日本政府持续补贴和松下、爱信精机等厂商的大力推广下，家用燃料电池系统系统逐步 开启商业化应用。随着规模效应显现，2020 年 ENE-FARM 成本迅速降至 100 万日元/套（约 4.75 万元人民币/套），较 2011 年成本下降 142%，逐步减少补贴依赖。在此期间日本政府 补贴也逐步退坡，从 2010 年开始对于安装燃料电池系统的家庭提供 140 万日元或制造成 本一半的补贴，到 2015 年政府补贴额度逐步降低至 50－60 万日元。

Ene-farm 相较其他供暖方式可节省电费燃气费用，并且更为灵活。FC mCHP 一般输出功率 ≤5kW，应用场景涵盖独立住宅、排屋、小型集中住宅、便利店、独立商户等。虽然与效率较高的供热锅炉相比，整体能源利用率相差不多，但是 FC mCHP 在满足房屋热水及空间 供暖的需求的同时，可以承担部分或主要电力供应，同时可以与屋顶光伏系统互补，在晨 间和夜间用电高峰时段补足电力，又能在日间用电低谷时段售电上网盈利。因此，产生的 电力无论自用或销售，都可以抵消部分购置费用。城市大规模铺设 FC mCHP 可以增加电网 弹性，提高能源利用效率，应对紧急情况下的电力供应问题。另一方面，该系统依托于现 有城市燃气网络布置，在氢能基础设施缺乏的初期，是一个能够切入和快速展开的燃料电 池应用场景。

根据日本家庭的生活习惯对热水的需求，Ene-farm 装置设计了 700W 的额定输出功率。根 据实测数据，一年间 ENE-FARM 为日本四口之家节约了近 7 万日元的电费和煤气费。虽然 在煤气费的节约上 ENE-FARM 的表现并不突出，但在节约电费上效果十分明显。

日本京瓷

日本京瓷株式会社（Kyocera）从 1985 年开始深耕小型固体氧化物燃料电池的技术开发， 2011 年率先推出的家用千瓦级固体氧化物燃料电池热电联供系统进入市场，整体系统效 率可达 90%（LHV）以上。现在已经实现第三代更小型化的产品，产品发电功率达 700W， 实现了 9 万小时连续工作、360 次启停、12 年设计寿命。京瓷的 SOFC 已广泛应用于家庭 和小型企业，如便利店和餐馆，未来预计将作为备用电源安装在通信基站、交通信号灯和 管道监控中。

三菱重工

日本三菱重工（MHI）从 20 世纪 90 年代开始针对煤炭高效利用，进行大规模固体氧化物 燃料电池发电系统研究。2001 年开发出 10kW 级的管式 SOFC 发电系统，2013 年成功运 行 200kW 的 SOFC+MGT 复合发电系统，2014 年成立了三菱日立电力系统株式会社，致力 于 SOFC 联合循环大型发电系统研发，2018 年宣布实现商用 250kW 以及 1MW 的联合发电产 品。目前，日本三菱与日立集团合资成立的电力公司已成功研发出 250 kW 固体氧化物燃 料电池 ‒ 微型燃气轮机（MGT）系统，并在日本推广应用。

爱信精机

2011 年，日本新能源产业技术综合开发机构（NEDO）开发出全球首个商业化的 SOFC 热电 联供系统（ENE-FARM type S），由大阪燃气、爱信、京瓷、长府制作所、丰田汽车等 5 家 企业共同研发完成。其中，大阪燃气主要担任热电联供系统的设计与施工以及维护技术、 京瓷担任燃料电池堆的设计与制造技术、爱信与丰田汽车担任发电机组的设计与制造技术、 长府制作所担任排热利用热水供应机组的设计与制造技术，最终产品由爱信负责生产。

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

欧洲主要推广微型热电联供系统。与美国的 SOFC 市场偏向大中型工/商业用供电系统不同， 欧洲市场的主要推广方向是微型热电联供（Micro-CHP）系统。并且欧洲具有一批成功实 现产品化的公司，包括英国 Ceres Power、德国 Sunfire、意大利 Solidpower、爱沙尼亚 Elcogen、丹麦 Topose、德国 Bosch Thermotechmology 等，近年来由于可再生能源的快 速发展，Sunfire、Topose 正在转向固体氧化物燃料电池的逆过程即固体氧化物电解池技 术研究。

欧盟实施 Ene-field 和 PACE 两大 SOFC 项目推动行业商业化。欧盟支持了众多 SOFC 和 SOEC 项目，例如 Ene-field 和 PACE 项目，分别开发了 1046 套和 2800 余套的微型固体氧 化物燃料电池系统，进而推动行业商业化。

欧洲市场中德国发展最为迅速。德国联邦政府于 2016 年发起了 Micro-CHP 市场激活计划 —KfW 433，根据输出功率的大小为装置安装提供 7050-28200 欧元的补助金。该项目在 2017 年的计划支持 1500 套 250W-1.5kW 的装置，长期目标是每年为 7.5 万套装置提供补 助。目前，德国已累计投放 5 万多套 Micro-CHP，是欧洲 Micro-CHP 投放最多的国家。除 德国以外，荷兰、丹麦、瑞典、比利时等国在该领域也有布局。

德国 Sunfire

公司是基于碱性以及固体氧化物技术生产工业电解槽的全球领导者。近期聚焦于 SOEC 系 统，2021 年试运营了目前世界上最大的 250kW 的 SOEC 电解制氢示范系统，每 1h 可生产 5.7kg 的氢气。近年 Sunfire 正在迅速扩大其生产能力，并筹集了更多资金，为当今业内 资金最充足的电解槽生产商之一，目标到 2030 年在整个欧洲安装数 GW 的电解产能。目前 已出货 100+MW SOEC，效率达到 88%LHV，AC。

英国 Ceres Power

公司是新一代、低成本金属支撑燃料电池技术的领导者。其 Steel Cell 技术，源自英国帝国理工学院，已持续研究开发近 16 年。2019 年 Ceres Power 宣布成功开发了首个专为 氢燃料设计的零排放热电联产系统，产品在住宅、商业发电和交通领域都有商业化应用。 近年来 CeresPower 也在积极推固定式发电和 SOEC 的市场。2018 年，CeresPower 被潍柴 动力收购了 20%的股份，已经跟潍柴动力、博世、康明斯共同开发出 30kW 的商用车增程 器。

德国 Bosch

博世积极布局 SOFC 产业链，2018 和 2019 年两次投资英国电堆生产商 Ceres Power，引进 电堆生产线，并且开发出 10kW 的 SOFC 热电联供系统，发电效率达到 60%，其主要的应用 市场是小型的工商业和数据中心。

爱沙尼亚 Elcogen

Elcogen 的产品是 SOFC 单片电池和电堆， SOFC 在将燃料转化为电能的效率达到 74%。 从 2021 年开始，公司计划每年生产约 50MW 的电池，在 SOFC 系统方面则是与 Magnex 公司 合作。Magnex 是日本 SOFC 系统开发商，正在开发 250W 的 SOFC 便携式系统和 1~5kW 的 SOFC 沼气/乙醇热电联产系统。

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

韩国 SOFC 主要应用于公用事业领域，市面上的主流技术来自国外的 Ceres Power 和 Bloom Energy两家公司，由斗山和SK E&C分别引进推广。2019、2020、2021年分别布署达370.7MW、 464MW、605MW。2024 年，韩国造船与海洋工程公司(HD KSOE)也将投资 8000 万美元收购 燃料电池专门企业 Convion，进入 SOFC 和 SOEC 市场。斗山也完成了世界首个船舶用 SOFC 产品挪威船级社环境测试，300KW 级 SOFC 开始量产验证。

在引进技术的同时，韩国政府也支持本土企业和机构对 SOFC 的研发制造。韩国政府曾扶 持三星及 POSCO Power 进行家用型 SOFC 系统开发，并提出 2030 年发电效率 40%，热能效 率 50%，持续时间 9 万小时，成本 5000 美元等目标。韩国也拥有本土 SOFC 上下游的专门 企业：KCERACELL 是 SOFC 部件原材料公司、提供正负极、电解质和连接板材料；HNPOWER 是一家氢能和氢燃料电池设备公司，具有 SOFC 电堆技术。 在韩国，1000 平米以上的楼层需要保证至 30%的能耗来自可再生能源。若住宅和商业用户 使用太阳能发电、太阳能供暖、燃料电池、地热和风能的任意一种，韩国产业通商资源部 （MOTIE）将为其提供补贴。其中，补贴燃料电池 80%的安装费，最多不超过 9900 韩元/kW， 住宅用燃料电池补贴不超过 10000 韩元/kW。韩国政府还为住宅、商业和公用事业燃料电 池提供特价天然气，大约比正常价格低 6.5%。

斗山集团

斗山集团(Doosan Group)从 2014 年收购美国 Clear Energy Power (前 UTC) 开始进军氢 燃料电池发电市场，截至 2024 年已经拥有 PEMFC，PAFC，SOFC 的核心技术，累计装机超 过 700MW。今年 50MW 工厂竣工后，斗山计划从 2025 年开始正式进军 SOFC 市场，并且也 在投入基于 SOFC 技术的船用燃料电池技术的开发，计划在年内完成整个 SOFC 系统的测试 和认证，并交付船用 SOFC。

SK E&C

SK Ecoplant 是 SK 集团和 Bloom Energy 共同成立的合资公司，一直致力于实现 SOFC 在 韩国的本地化。2020 年 1 月，SK 集团与 Bloom Energy 成立合资企业，实现了 SOFC 零部 件的国产化，并在庆尚北道龟尾市完成了 Bloom SK 燃料电池制造工厂的建设，开始实现 SOFC 的本土化。2023 年 12 月，SK Ecoplant 与 Bloom Energy 和两家韩国中小型公司 （Amosense、T&E Korea）签署了建立固体氧化物燃料电池（SOFC）供应链并加速 SOFC 国 产化的协议。具体看，Amosense 将促进 SOFC 电解质载体（衬底）的国产化，T&E Korea 将促进 SOFC 供氧装置（鼓风机）的国产化和生产。Bloom Energy 为 SOFC 组件的韩国开 发提供技术支持，并努力在韩国本土和国际上分销。 SOEC 方面，2021 年 SK Ecoplant 与美国 Bloom Energy 的合资公司生产基于 SOEC 技术的 绿氢，2022 年建立了一个 130kW 的 SOEC 设施。并且在未来三年内，两家公司将扩大现有业务，2022 年至 2025 年期间至少增加 500MW 的电力合同，对应约 45 亿美元合同额。此 外，SK 集团将向 Bloom Energy 投资约 5 亿美元收购股权。

3.5 中国：起步较晚，尚处工业示范阶段

国外固体氧化物燃料电池的研发方向主要聚焦于降低成本和提高稳定性方面，中国则起步 较晚，尚处于初步探索阶段。目前美国、日本的 SOFC 技术和产品都对国内禁止出售和转 让，国内需要发展自己的 SOFC 技术。中国的 SOFC 研究开发工作主要在科研院所和高校， 资金来源主要是国家或地方科技项目支持。经过几十年的积累，已经初步掌握了从原材料 生产、大面积单电池批量生产制备、电堆组装到整个 SOFC 系统的设计开发技术。但是同 欧美日的先进水平及商业化应用相比，我国的 SOFC 产业处在工业示范向商业应用的过渡 阶段，示范案例包括晋煤集团 15kW SOFC、华清京昆 1 kW SOFC、国家能源 20 kW SOFC、 索福人 25 kW SOFC、潍柴 30 kW SOFC、京瓷 700W SOFC。目前国内 SOFC 发电系统功率范 围为 1-35kW,MW 级产线超 10 条。

SOFC 产业链主要包括单电池及上游材料、电堆及其辅助设备（BOP）、系统集成和应用部 分。电池层面，国内数家单位己经掌握了大面积单电池量产技术，耐久性可达到上万小时， 潮州三环尤为突出。在电堆方面，国内企业在电池结构设计、单电池组装方面仍然比较粗 放，电池密封和连接体结合强度在电池长期运行中还存在不稳定等问题，这很大程度上影 响着 SOFC 系统的使用寿命。比如，目前国内的水平大概在数千小时到 1 万小时左右，但 SOFC 商业化系统的期望是 10 年以上。在电堆辅助系统（BOP）上，包括预重整器、加热 器、压缩机、电压调节器、逆变器、换热器等，目前国内还没有专业生产公司，主要原因 是 SOFC 市场还未起量、涉足企业的积极性不高，参与 SOFC 的开发和产业化的企业不多； 缺乏相应的配套政策，补贴力度与欧美等国家相比较少。除了配套部件(BOP)产业链问题， 还有系统效率优化问题、大功率系统的构建问题、电池寿命问题等。

我国应该加快研发固体氧化物燃料电池系列关键技术，实现固体氧化物燃料电池系统的规 模性示范，面向 2035 年进行兆瓦级固体氧化物燃料电池规模化的示范与试运行。目前我 国固体氧化物燃料电池产业化发展仍存在很多亟待解决的问题，例如：1）应用基础研究 薄弱，关键技术缺失；2）固体氧化物燃料电池产业链长、国内技术无法共享；3）缺少足 够的资金投入，产业化成本较高等等。针对此，一方面应该加强突破关键性技术，同时立 足国情，坚持多元应用与示范先行，因地制宜开展固体氧化物燃料电池技术的商业应用示 范。

不少能源巨头公司已经开始了 SOFC 技术的储备。比如，潍柴动力在 2018 年就斥资 4000 万英镑收购了英国公司 Ceres 的 20%股份；中广核集团、晋煤集团等已经开展了相应的 SOFC 破冰，推进相关示范项目落地。国家能源集团、中石油、中石化、广东能源集团、南 方电网等央企也在积极布局 SOFC 产业，基于企业自身有燃料、有市场、偏向于实际应用。 另外，自 2022 年以来，壹石通、中自科技、佛燃能源、新奥股份、中环环保等企业纷纷 布局 SOFC 领域。

三环集团

三环集团已成为全球 SOFC 电解质隔膜、SOFC 单电池的主要供应商，是国家重点研发计划 SOFC 电堆工程化开发的牵头单位，具有一流的技术基础和技术团队。潮州三环（集团）股 份有限公司是国内最早研发生产 SOFC 的公司，出货量最大的是电解质隔膜、单电池，同 时具备电堆量产能力，系统则主要有旗下子公司 CFCL 在德国的生产基地完成，以 1.5kW 系统为主。目前潮洲三环为全球最大的 SOFC 电解质隔膜供应商（供货 Bloom Energy）， 欧洲市场上最大的 SOFC 单电池供应商。 公司于 2004 年开始开展 SOFC 电解质隔膜开发和生产业务；2012 年开始批量生产 SOFC 单 电池；2015 年收购澳大利亚 CFCL 公司，获得其电堆和小功率 SOFC 系统技术基础；2016 年将 SOFC 专利授权 SOLIDpower 公司使用，并且为其供应单电池；2017 年开始向国内市 场推出 SOFC 电堆。2022 年成功运行了由 3 个 35KW 模组组成的 100KW 示范系统。2023 年 1 月同广东省能源集团有限公司合作开展的“210kW 高温燃料电池发电系统研发与应用示 范项目”，在广东惠州天然气发电有限公司顺利通过验收。

潍柴动力

潍柴动力 2018 年 5 月战略投资全球领先的 SOFC 技术公司英国 Ceres Power，成为其最大 股东，并与其携手在中国潍坊成立合资公司，在固态氧化物燃料电池领域展开全面合作。 合资公司将使用 Ceres Power 独有的 SteelCell 技术，产销燃料电池系统、电堆和电池 片，应用于客车、卡车和特定发电市场。目前潍柴动力已经实现了 SOFC 技术的工程化突 破，掌握新一代 SOFC 关键核心技术，其 2023 年 2 月发布的 120KW 产品是全球首款大功率 金属支撑 SOFC，净发电效率超过 60%，热电联产效率达到 92.55%，在大型 SOFC 系统中全 球最高。

壹石通是全球锂电池用勃姆石行业龙头，主营产品包括新能源锂电池涂覆材料、电子通信 功能填充材料、低烟无卤阻燃材料等三大类。近年来，壹石通入局氢赛道，布局减碳固碳 技术领域的新产品，瞄准固体氧化物电池 SOFC 二次创业。 2022 年 10 月，壹石通发布公告拟由全资子公司安徽壹石通材料科学研究院有限公司作为 实施主体，投资建设壹石通运营中心项目，预计总投资近 4 亿元；2023 年 2 月，与中国 科学技术大学先进技术研究院发起共建“固体氧化物燃料电池联合实验室”，致力于实现 零碳循环和二氧化碳的资源化利用；2023 年 12 月，公司在合肥南岗的固体氧化物能源系 统建设项目开工，总投资约 12.1 亿元，建设周期为 3 年，将形成年产 1GW 固体氧化物能 源系统的生产规模（含 SOFC 和 SOEC）。

中自环保

中自环保科技股份有限公司是一家专注于新材料、新能源的研发、生产和销售的高新技术企业，是我国移动污染源尾气处理催化剂领域的少数主要国产厂商之一。在 SOFC 领域， 阳极支撑电池开发出可重复的批量制备工艺技术，开发出千瓦级的阳极支撑电堆的装堆技 术并实现近百小时的短堆运行；金属支撑电池技术正在按计划开发中。

中国石油

2023 年 8 月，中国石油首套千瓦级固体氧化物燃料电池（SOFC）热电联供系统开车成功 并稳定运行超千小时。石化院 SOFC 团队立足中国石油绿色转型重大需求，高质量完成系 统设计集成、安装调试、优化运行等任务，千瓦级 SOFC 热电联供系统试车成功，实现了 发电效率≥40%、蒸汽效率≥25%、热电综合效率≥80%。

中国船舶

中国船舶 712 所长期聚焦于燃料电池领域的应用。2023 年 10 月 24 日，中国船舶 712 所 获得中国船级社（CCS）颁发的“船用固体氧化物燃料电池发电系统原理认可证书”。这是 国内首次船用 SOFC 发电系统原理认可，起到了行业示范引领作用。

新奥股份

新奥天然气股份有限公司业务覆盖平台气交易、天然气分销、产业智能平台建设与运营、 基础设施运营、综合能源、工程建造及安装业务在内的天然气全场景。此外也积极在氢能、 生物质等新能源领域 储备技术并拓展业务。 在 SOFC 项目方面，公司牵头负责国家科技部重点研发计划《固体氧化物燃料（SOFC）电 池热电联供关键技术研究》课题，实现将天然气、焦炉煤气、生物沼气等多种复杂燃料的 化学能高效转化为电能和热能，报告期内已完成 30 kW SOFC 工程样机的技术开发、建造， 和以焦炉煤气为燃料的热电联供工业应用示范。整体系统的净发电功率平均达 35.6 kW （最大达到 47 kW），发电效率达 60.72%，热电联供效率超过 95%，连续平稳运行时间达 3000 小时，并于 2023 年 11 月完成了科技部专家组现场见证工作。

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来源：未来智库一点号