SOFC，AI拉开量产大幕
北美AI能源供应新选择—SOFC
AI的尽头是能源，为了解决能源问题，谷歌、微软、亚马逊、英伟达等头部公司选择了核聚变，马斯克的选择是在太空卫星上建太阳能连续发电支持的数据中心，但这些都还有点遥远。对即将上马的项目而言，市场需要提供更务实的选择，比如燃气轮机发电、SOFC。在燃气轮机订单已经排到2028年的背景下，90天内可以进进场的SOFC成了新选择。$三环集团(SZ300408)$ $振华股份(SH603067)$ $壹石通(SH688733)$
认识SOFC：
SOFC中文名固体氧化物燃料电池，电池是由电解质把空气和燃料来分开，空气和燃料隔绝通过电化学反应形成回路，所以SOFC实质上是一种叫氧浓差电池。电池由电解质、电极、连接体组成。
燃料电池分类：
燃料电池按照电解质种类可以分为五种，质子交换膜燃料电池、熔融碳酸盐燃料电池、固体氧化物燃料电池、碱性燃料电池、磷酸燃料电池。固体氧化物燃料电池电解质是陶瓷氧化物，氧化锆等廉价的金属氧化物，工作温度在600-800℃之间，是一种高温燃料电池。
SOFC材料体系：
阴极材料以镧锶钴铁，镧是稀土元素，其次是钴和铁。阳极材料是以镍和YSZ 为主。整个材料体系里面镍的使用量最高，其次是氧化锆，镧、钇稀土元素，再就是锶、钴、铁等。连接体主要是采用高铬铁素体合金（Fe-Cr基），通过添加Al、Mn、Ti及稀土元素（如Y、La），在表面形成致密Al₂O₃保护层。该结构可抑制Cr挥发并降低高温氧化速率，同时保持与陶瓷部件匹配的热膨胀系数。据Bloom Energy公司专利，其连接体方案采用95%纯铬+5%纯铁，并以粉末冶金技术制造而成，金属铬用量显著。
与氢然燃料电池对比：
一、材料方面，SOFC没有贵金属；PEMFC有两个比较贵，电解质膜，全氟磺酸树脂和贵金属电极。
二、对燃料的要求，SOFC是吃粗粮的燃料电池，可以用碳氢燃料和工业副产氢，而且不需要提纯、纯化之类的；但 PEMFC 对一氧化碳的含量要求特别高，要在1ppm 以下。
三、工作温度方面，PEMFC为100℃以下；而 SOFC在 600-800℃ 之间，但可以通过热交换来控制它尾气的温度，余热利用领域应用范围就更广。
四、SOFC 的能耗比碱性电解水和质子交换膜电解水要低得多。
五、应用场景不同。以上特点决定它们的应用的主要场景是不一样，SOFC 更适合于分布式发电、增程器、热电联供或者是制氢。PEMFC的常用应用领域是氢燃料电池汽车。
SOFC优势：
发电效率数值：需要在500-800度高温下运行，单纯发电效率在60%左右，热电联产时效率在90%以上，相比传统火电功率提升接近一倍以上。
余热回收提升效率：很多用户本身产生或需要高温，通过余热回收供电可进一步提升发电效率。
稳定连续发电：可以稳定连续24小时发电，传统发电模式中只有燃气和火电能做到，而风光，水电无法做到。
噪音小占地少：运行比较安静，不像锅炉有很大噪音，并且占地面积比较小。
燃料多样性与碳捕捉：燃料除天然气、氢气外，还可用甲烷、汽油、柴油等航空燃料，使用碳氢燃料发电时，除自身发电清洁外，还可收集二氧化碳，长远来看可能有碳税收入。
SOFC成本效益（与燃气轮机对比）
GW单位固定资产初始投资较大，单GW300亿，千瓦3万，设备使用效率假设为10年，一年千瓦折旧3000元，24小时发电，一年超8000小时，度电折旧成本约四毛钱，27年成本预计可降，按不同使用年限计算度电成本可降到三毛以内甚至一毛。
热效能对比：SOFC—55%-65% (热电联产综合效率超90%)，燃气轮机—35%-45% (简单循环)，50%-60% (联合循环CCPP)。
补贴情况与市场前景:
美国有设备投资金30%的补贴(到30-33年可能下降)，中国也开始补贴，如广州财政直接补贴1000元(一个项目最多1000万)，深圳给予销售额20%(每年200万)、示范项目投资额30%(奖300万)、园区资助金额50%(最高500万)等补贴。
国内市场应用:
国内做SOFC的除出口欧美外，在国内园区、社区、矿区、港口和即将兴起的数据中心会有相关应用模式和订单,但均以为试点性质。主要是因为国内不具备燃气成本优势。相比而言，北美燃气成本更具优势，SOFC发展空间更大，北美重点考虑快速发展的AI数据中心离网电源需求。
AI带动美国电力需求剧增：
根据英伟达指引，到2030 年，预计全球AI资本开支来到 3 万亿-4 万亿，CAGR43.1%-51.6%，未来供电矛盾加剧可以预期。PJM最新电力拍卖价格从2年前55美金以下飙升至329美元/MW-day，直指大型数据中心电力供不应求。美国电网破烂不堪，难以承受。改造难度不是投资增加能解决的，具体原因主要是在于体制。作为美国的电网的运营商，伯克希尔股东会上，巴菲特已经多次吐槽。我们判断离网式的分布式电源是AI数据中心当前最好的选择。
订单交付周期：
传统电网接入需等4-6年，GEV燃气轮机交付周期需3-5年，供电难成核心矛盾之一。
SOFC 90天撬装式布置、60%电效率、支持7*24h供应为北美供电带来新选择。
燃气轮机龙头订单：
西门子能源是全球唯一拥有从10MW到>1,000MW，从轻型/航改/中型/重型/核电/蒸汽轮机全链条燃机与汽轮机产品线的公司。25年公司62MW的SGT-800中型燃机订单达88台，同比+203%，市占率达90%，公司F级重燃订单31台，同比+55%，市占率达37%，HL级重燃订单达13台，同比+30%。目前公司订单已经排至2028年。
SOFC龙头订单：
BE在全球固定式燃料电池领域市占率约4成，公司已经迈过示范应用阶段，已获得Oracle、Equinix、AEP等企业数据中心供电系统大额订单。
近期公司宣布，90天内为甲骨文的AI数据中心提供现场供电服务，与美国电力1GW供应协议承诺初始订购等，并计划26年产能达到2GW.
机构预测，2030年公司收入的年复合增长率可达37.5%，反推公司产能将提升5倍，当前产能1GW，2026年增至2GW。
Bloom energy燃料电池成本3000+美元/kW，补贴后约2500美元/kW，与燃气轮机涨价后基本持平，且拥有供给现货优势。未来考虑碳排放和规模化成本优势，SOFC成本或更具优势。
市场空间：
当前全球SOFC市场规模约30亿美元，预计到2030年，该市场将达到100亿至150亿美元的规模。SOFC终端应用中，约40%用于数据中心电源，随着订单规模爆发&标准化趋势&政府补贴，SOFC成本持续下降，其在数据中心应用渗透率也将不断提高。
中国公司机会：
三环集团：BE陶瓷隔膜板主要供应商，占系统成本6%，单GW对应利润约4-5亿元，BE销售量达4GW时，带来16-20亿元利润弹性。
振华股份：振华是BE连接体材料间接供应商。是全球SOFC公司绕不过的公司。
铬盐因为生产中有污染因而严控产能增长，15年以来国内再无新增铬盐生产资质；需求端，25-27年SOFC快速扩产带来的0.38/1.13/2.62万吨铬的需求，同时叠加燃气轮机叶片、商用航空等对铬的带动，预计到28年铬/铬盐供需缺口将超过7/30万吨，缺口比例达到30%以上，弹性显著。振华股份虽非上游的采矿企业，但是全球规模最大、技术领先的铬盐（铬化学品）深度加工企业，产能达26万吨。
1GWSOFC需求将拉动金属铬0.82万吨，对应重铬酸钠需求量2.95万吨（6.7亿人民币），10GW市场空间则对应金属铬8.2万吨、重铬酸钠29.55万吨（67亿人民币）。注：按当前重铬酸钠吨价2.3万人民币。
潍柴动力：11月5日，潍柴动力与锡里斯签署合作协议，获得SOFC的生产制造授权，目标市场包括AI数据中心、商业建筑和工业应用。2018年潍柴已收购锡里斯19.9%股权，双方保持着资本与业务的紧密合作。此次生产制造授权的签署，将使潍柴在电力系统业务的布局更加完善。
佛燃能源：SOFC系统现正开展样机组装与调试工作。
壹石通：公司首个SOFC示范工程项目计划于2025年建成，预计2026年将实现小批量销售。
顺络电子：控股子公司信柏陶瓷与臻泰能源合资成立柏泰公司，布局固体氧化物燃料电池（SOFC）领域。
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