中國儲(chǔ)能網(wǎng)訊：9月27日，全球最大規(guī)模陶瓷企業(yè)集團(tuán)森村集團(tuán)宣布，旗下的日本特殊陶業(yè)、TOTO、日本礙子、株式會(huì)社則武四家企業(yè)共同出資成立了新公司，出資比例分別為67%、20%、8%、5%，將合力研發(fā)固體氧化物燃料電池(SOFC)。新公司名為“森村SOFC科技”，于8月9日成立于日本愛知縣小牧市，員工數(shù)預(yù)計(jì)為50-100人，正式業(yè)務(wù)將于12月上旬啟動(dòng)。
高工氫電了解到，SOFC具備發(fā)電效率高（自身發(fā)電效率接近60%，與熱氣輪機(jī)聯(lián)用效率可達(dá)80%以上）、余熱品質(zhì)高、燃料選用范圍廣（可使用天然氣、煤制氣、生物質(zhì)氣、甲烷、甲醇、經(jīng)脫硫和粉塵顆粒后的化工副產(chǎn)氫、帶有一氧化碳純度不高的氫氣等，甚至經(jīng)重整由液態(tài)變成氣態(tài)的柴油也可以作為燃料），且不需要貴金屬催化劑，適應(yīng)性強(qiáng)，是一種具有很高應(yīng)用前景的燃料電池。目前SOFC主要應(yīng)用在便攜式電源、電站、數(shù)據(jù)中心、通信基站、分散式供電供暖等領(lǐng)域，國際上一些企業(yè)具備較強(qiáng)的技術(shù)實(shí)力與品牌知名度。
值得注意的是，國際上SOFC應(yīng)用已經(jīng)較為成熟，但由于SOFC屬于耗費(fèi)人才財(cái)力巨大的項(xiàng)目，能夠真正實(shí)現(xiàn)大規(guī)模商業(yè)化供貨的企業(yè)也不多。國際知名企業(yè)有美國Bloom Energy，英國Ceres Power，愛沙尼亞Elcogen，日本三菱重工和京瓷，韓國有KCERACELL、KOREA SOFC FORUM、HNPOWER等。從年發(fā)電量來看，能夠達(dá)到兆瓦級(jí)別的全球SOFC企業(yè)不超過10家。
國內(nèi)SOFC市場(chǎng)應(yīng)用尚未真正啟動(dòng)，但近年來國內(nèi)SOFC企業(yè)暗暗發(fā)力，潮州三環(huán)具備量產(chǎn)能力，徐州華清產(chǎn)線目前在試產(chǎn)中，臨近規(guī)?；慨a(chǎn)。國內(nèi)還有一家布局SOFC的知名企業(yè)是濰柴動(dòng)力，通過兼并購國際知名SOFC公司展開深度布局。
國內(nèi)外SOFC產(chǎn)業(yè)發(fā)展差距在哪？國內(nèi)SOFC產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展情況如何，市場(chǎng)前景又如何？
國際SOFC年發(fā)電量兆瓦級(jí)企業(yè)不超過10家
與國內(nèi)SOFC市場(chǎng)應(yīng)用尚未啟動(dòng)不同的是，國際SOFC應(yīng)用已經(jīng)較為成熟，但由于SOFC屬于耗費(fèi)人才財(cái)力巨大的項(xiàng)目，能夠真正實(shí)現(xiàn)大規(guī)模商業(yè)化供貨的企業(yè)也不多。國際知名企業(yè)有美國Bloom Energy，英國Ceres Power，愛沙尼亞Elcogen，日本三菱重工和京瓷，韓國有KCERACELL、KOREA SOFC FORUM、HNPOWER等。從年發(fā)電量來看，能夠達(dá)到兆瓦級(jí)別的全球SOFC企業(yè)不超過10家。
Bloom Energy是SOFC全球領(lǐng)導(dǎo)者，公司成立于2001年，創(chuàng)始人團(tuán)隊(duì)曾受美國航天研究局邀請(qǐng)，負(fù)責(zé)研究和制造可以在火星上進(jìn)行的生命維持技術(shù)，建立可由電力產(chǎn)生空氣和燃料，或從空氣和燃料產(chǎn)生電力的裝置。2018年 7月25日，Bloom Energy正式登陸紐交所。
Bloom Energy網(wǎng)站顯示，公司客戶包括25家財(cái)富100強(qiáng)公司以及云服務(wù)和數(shù)據(jù)中心、醫(yī)療保健、零售、金融服務(wù)、公用事業(yè)等行業(yè)的領(lǐng)導(dǎo)者。迄今為止，Bloom Energy服務(wù)器已在4個(gè)國家多個(gè)行業(yè)的600個(gè)項(xiàng)目上實(shí)現(xiàn)部署。Bloom Energy2019年第一季度實(shí)現(xiàn)營業(yè)收入2.07億美元，第二季度實(shí)現(xiàn)營業(yè)收入2.34億美元，上半年合計(jì)實(shí)現(xiàn)營業(yè)收入4.41億美元(約合30.94億元人民幣)。
Ceres Power是一家于英國倫敦證券交易所AIM上市的公司，是新一代、低成本燃料電池技術(shù)領(lǐng)導(dǎo)者，其特有的SteelCell技術(shù)，源自英國帝國理工學(xué)院，已持續(xù)研究開發(fā)近16年，擁有約50項(xiàng)專利，具有魯棒性好、功率密度高、制造成本低等優(yōu)勢(shì)。目前，其產(chǎn)品覆蓋住宅、數(shù)據(jù)中心、商業(yè)發(fā)電和汽車四個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域。
日本除三菱重工和京瓷外，今年3月，日本礙子、東陶、日本特殊陶業(yè)、株式會(huì)社則武等4家公司宣布成立合資公司，開展SOFC研發(fā)。此前這4家公司分別自主推進(jìn)固體氧化物燃料電池的開發(fā)多年，如今合資公司正式成立，業(yè)務(wù)將于今年年底啟動(dòng)，值得業(yè)界期待。
國外SOFC技術(shù)領(lǐng)先，市場(chǎng)應(yīng)用較為成熟，與當(dāng)?shù)卣С钟心箨P(guān)系。
2005年日本啟動(dòng)家用燃料電池?zé)犭娐?lián)供(ENE-FARM)計(jì)劃，在2005-2009年建設(shè)家用燃料電池示范項(xiàng)目3300臺(tái)套，并在2009年進(jìn)行大規(guī)模商業(yè)化推廣。日本政府給家用燃料電池?zé)犭娐?lián)供(ENE-FARM)中的SOFC（固體氧化物燃料電池）和PEFC（聚合物電解質(zhì)燃料電池）燃料電池設(shè)備和安裝費(fèi)用進(jìn)行補(bǔ)貼。
根據(jù)規(guī)劃，ENE-FARM計(jì)劃2020年、2030年分別實(shí)現(xiàn)家用燃料電池累計(jì)裝機(jī)量達(dá)140萬套和530萬套，對(duì)應(yīng)成本有望進(jìn)一步下降到50萬日元/套(約3萬元/臺(tái)套)左右。
除日本ENE-FARM計(jì)劃外，德國發(fā)展電轉(zhuǎn)氣項(xiàng)目以及韓國在電站方面大力推廣，讓SOFC成為PEMFC之外在全球出貨量最大的燃料電池類型。
Bloom Energy 瞄準(zhǔn)了韓國SOFC市場(chǎng)。今年1月消息，Bloom Energy 與SK集團(tuán)宣布達(dá)成一項(xiàng)戰(zhàn)略協(xié)議，SK能源與建設(shè)公司(SKE＆C)將成為，Bloom Energy固體氧化物燃料電池系統(tǒng)的韓國分銷商。其實(shí)兩家公司早在2017年就合作成功競(jìng)標(biāo)獲得韓國首個(gè)固體氧化物燃料電池裝置訂單。
國內(nèi)SOFC尚處萌芽階段
眾所周知，目前國家為發(fā)展PEMFC，無論在政策層面還是資金層面都給予了高度重視，但對(duì)于SOFC，幾乎沒有任何支持。先從技術(shù)角度來了解SOFC，對(duì)比SOFC與PEMFC的區(qū)別。
SOFC是一種不經(jīng)過燃燒過程直接以電化學(xué)反應(yīng)方式將燃料和氧化劑中的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的高效發(fā)電裝置，無卡諾循環(huán)，效率遠(yuǎn)高于其他發(fā)電設(shè)備，主要產(chǎn)物是水和CO2。
從SOFC的結(jié)構(gòu)來看，它由電解質(zhì)、陽極、陰極、連接體構(gòu)成單電池（如下圖所示），再由多個(gè)單電池構(gòu)成電堆。SOFC工作溫度高，一般在650度以上才能實(shí)現(xiàn)滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，系統(tǒng)層面還需要熱平衡系統(tǒng)，包含燃燒器、熱交換器等；冷平衡系統(tǒng)，水過濾回收利用；控制系統(tǒng)，保持系統(tǒng)長時(shí)間運(yùn)行穩(wěn)定。SOFC從能適應(yīng)長時(shí)間高溫工作的材料到電堆，再從電堆到整個(gè)系統(tǒng)，涉及多個(gè)學(xué)科，技術(shù)難度較高，不亞于PEMFC。
SOFC的構(gòu)型有三種：管式、平板式以及平板管式。管式易于密封，發(fā)展較快，但是制備成本偏高，同時(shí)體積功率密度低；為了降低制備成本，提高功率密度，平板式SOFC成為了后起之秀；為了能夠吸收管式和平板式的優(yōu)點(diǎn)，日本京瓷公司開發(fā)了平板管式。
國內(nèi)一位資深技術(shù)人員告訴高工氫電：“SOFC最開始是管式結(jié)構(gòu)，比較好密封，但存在體積功率偏低的缺點(diǎn)。到了90年代，平板式發(fā)展起來。不過，以三菱重工為代表的日本公司依然有做管式SOFC，1個(gè)系統(tǒng)發(fā)電量可以達(dá)到1兆瓦。管式有自己適合應(yīng)用的場(chǎng)景?！?
了解了SOFC，與PEMFC的對(duì)比就清晰起來。SOFC吃“粗糧”，PEMFC吃“細(xì)糧”；平板式SOFC電堆結(jié)構(gòu)與PEMFC類似，管式則不同；SOFC工作溫度高，PEMFC則可以做到零下30-40度冷啟動(dòng)，耐高溫也不超過80度；兩者系統(tǒng)層面關(guān)鍵部件不同，主要應(yīng)用場(chǎng)景存在差異。
在業(yè)內(nèi)人士看來，國內(nèi)SOFC有非常大的應(yīng)用潛力，比如冬天供暖消耗大量天然氣，如果采用SOFC熱電聯(lián)共，整體效益會(huì)高很多；國內(nèi)分布式發(fā)電市場(chǎng)比日本大很多，卻幾乎沒有怎么應(yīng)用SOFC，而日本應(yīng)用較為廣泛?？梢哉f，這是一個(gè)被忽視的新興市場(chǎng)，也是值得政府去大力推動(dòng)的市場(chǎng)。
在沒有政策扶持、產(chǎn)業(yè)鏈配套發(fā)展極不成熟、市場(chǎng)未啟動(dòng)的環(huán)境下，企業(yè)去投入研發(fā)生產(chǎn)需要魄力與勇氣。目前國內(nèi)投入研發(fā)及能夠?qū)崿F(xiàn)量產(chǎn)SOFC的企業(yè)屈指可數(shù)。
國內(nèi)最早研發(fā)生產(chǎn)SOFC的是潮州三環(huán)（集團(tuán)）股份有限公司（下稱“潮州三環(huán)”）。公司于2004年開始開展SOFC電解質(zhì)隔膜開發(fā)和生產(chǎn)業(yè)務(wù)；2012年開始批量生產(chǎn)SOFC單電池；2015年收購澳大利亞CFCL公司，獲得其電堆和小功率SOFC系統(tǒng)技術(shù)基礎(chǔ)；2016年將SOFC專利授權(quán)SOLIDpower公司使用，并且為其供應(yīng)單電池；2017年開始向國內(nèi)市場(chǎng)推出SOFC電堆。
潮州三環(huán)出貨量最大的是電解質(zhì)隔膜、單電池，同時(shí)具備電堆量產(chǎn)能力，系統(tǒng)則主要有旗下子公司CFCL在德國的生產(chǎn)基地完成，以1.5kW系統(tǒng)為主。目前潮洲三環(huán)成為全球最大的SOFC電解質(zhì)隔膜供應(yīng)商，歐洲市場(chǎng)上最大的SOFC單電池供應(yīng)商。
蘇州華清創(chuàng)建于2010年，2018年7月公司簽約投建徐州華清固體氧化物燃料電池項(xiàng)目。今年8月，蘇州華清子公司徐州華清京昆能源有限公司（下稱“徐州華清”）固體氧化物燃料電池項(xiàng)目首批20萬片單電池片生產(chǎn)線投產(chǎn)試產(chǎn)。如果從系統(tǒng)層面來看，該項(xiàng)目是國內(nèi)第一條產(chǎn)線，但電堆層面的第一條產(chǎn)線應(yīng)該是潮州三環(huán)。
華清、清華大學(xué)、中國礦業(yè)大學(xué)(北京)還聯(lián)合晉煤集團(tuán)煤化工研究院共同開發(fā)以煤為原料的SOFC整體示范工程。2018年8月2日，晉煤集團(tuán)煤化工研究院對(duì)外宣布，他們建設(shè)的全國首個(gè)以煤為原料的15kW SOFC項(xiàng)目在晉煤集團(tuán)天溪煤制油分公司燃料電池實(shí)驗(yàn)室打通全流程，實(shí)現(xiàn)了煤經(jīng)氣化再通過固體氧化物燃料電池發(fā)電的工程示范。
國內(nèi)還有一家布局SOFC的知名企業(yè)是濰柴動(dòng)力。公司于2018年5月以4000余萬英鎊收購英國知名固體氧化物燃料電池開發(fā)商CeresPower20%股權(quán)，并與其攜手在中國濰坊成立合資公司，在固態(tài)氧化物燃料電池領(lǐng)域展開全面合作。合資公司將使用CeresPower獨(dú)有的SteelCell?技術(shù)，產(chǎn)銷燃料電池系統(tǒng)、電堆和電池片，應(yīng)用于客車、卡車和特定發(fā)電市場(chǎng)。不過，截至目前，合資公司項(xiàng)目進(jìn)展如何，尚未有消息傳出。
此外，核心人員來自華中科技大學(xué)的武漢華科福賽新能源有限責(zé)任公司(簡稱：華科福賽)成立于2016年12月，致力于固體氧化物燃料電池發(fā)電系統(tǒng)研發(fā)生產(chǎn)；中廣核集團(tuán)旗下研究院——中廣核研究院瞄向SOFC，2018年9月與哈工大(深圳)簽訂“固體氧化物燃料電池聯(lián)合研發(fā)戰(zhàn)略合作協(xié)議”；佛山索弗克氫能源有限公司設(shè)立于2015年，公司目前以管式固體氧化物燃料電池為主攻方向，主要研發(fā)電堆。這三家公司中，華科福賽、中廣核研究院未聽聞?dòng)薪óa(chǎn)線消息，佛山索弗克有條實(shí)驗(yàn)小線，處于技術(shù)研發(fā)階段。
整體而言，國內(nèi)SOFC企業(yè)大多在研發(fā)、做示范工程，真正具備量產(chǎn)能力的當(dāng)屬潮州三環(huán)，華清目前在試產(chǎn)中，臨近規(guī)模化量產(chǎn)。
一名SOFC企業(yè)高層表示，一個(gè)新興產(chǎn)業(yè)的啟動(dòng)，要么靠政府補(bǔ)貼，要么靠市場(chǎng)。目前政府在PEMFC投入了很多資源，如果能夠補(bǔ)貼SOFC，相信市場(chǎng)推動(dòng)起來會(huì)快很多。日本政府給家用燃料電池?zé)犭娐?lián)供(ENE-FARM)中的SOFC（固體氧化物燃料電池）和PEFC（聚合物電解質(zhì)燃料電池）燃料電池設(shè)備和安裝費(fèi)用進(jìn)行補(bǔ)貼，對(duì)于產(chǎn)業(yè)推動(dòng)作用很大。
“國內(nèi)SOFC真正發(fā)展起來的一個(gè)前提是產(chǎn)業(yè)鏈各個(gè)環(huán)節(jié)都能受益。但目前國內(nèi)市場(chǎng)前景不明朗，做了不知道什么時(shí)候才能盈利，導(dǎo)致產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)處于觀望狀態(tài)，相關(guān)資源也不愿意投入進(jìn)來?！绷硪幻Y深人士說，其實(shí)國外SOFC已經(jīng)做的很不錯(cuò)，如果國內(nèi)資源能夠調(diào)動(dòng)起來，以優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品來撬動(dòng)市場(chǎng)，國內(nèi)SOFC市場(chǎng)蛋糕會(huì)很大。
政策層面，政府在沒看到產(chǎn)品之前（目前國內(nèi)缺整套系統(tǒng)產(chǎn)品），不會(huì)憑空出臺(tái)扶持政策，相信在有些企業(yè)的努力之下，能夠得到政府層面的重視。
