在國(guó)家重點(diǎn)扶持、國(guó)內(nèi)企業(yè)大力發(fā)展質(zhì)子交換膜燃料電池（簡(jiǎn)稱(chēng)PEMFC）之際，與之不同類(lèi)型、尚沒(méi)有任何政策支持的固體氧化物燃料電池（簡(jiǎn)稱(chēng)SOFC）悄然萌芽。近日，蘇州華清京昆新能源科技有限公司子公司徐州華清京昆能源有限公司（下稱(chēng)“徐州華清”）固體氧化物燃料電池項(xiàng)目首批20萬(wàn)片單電池片生產(chǎn)線(xiàn)投產(chǎn)試產(chǎn)消息引發(fā)業(yè)內(nèi)人士的極大關(guān)注。

消息稱(chēng)，該項(xiàng)目是國(guó)內(nèi)第一條固體氧化物燃料電池生產(chǎn)線(xiàn)，具備全產(chǎn)業(yè)鏈自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，一期建筑面積約1萬(wàn)平方米，主要產(chǎn)品為燃料電池動(dòng)力系統(tǒng)、燃料電池?zé)犭娐?lián)產(chǎn)、燃料重整系統(tǒng)、燃料電池輔助電源系統(tǒng)等。預(yù)計(jì)該項(xiàng)目2020年內(nèi)可逐步實(shí)現(xiàn)全產(chǎn)能：年產(chǎn)單電池片100萬(wàn)片、單電堆4萬(wàn)套、熱盒1萬(wàn)臺(tái)、25千瓦發(fā)電系統(tǒng)1000臺(tái)套等，總年產(chǎn)能可達(dá)25兆瓦。

SOFC與PEMFC有什么不同？徐州華清基于什么考慮大手筆投建SOFC？目前國(guó)內(nèi)展開(kāi)SOFC研發(fā)生產(chǎn)的企業(yè)有哪些？國(guó)內(nèi)SOFC產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展情況如何，市場(chǎng)前景又如何？國(guó)內(nèi)外SOFC產(chǎn)業(yè)發(fā)展差距在哪？隨著徐州華清SOFC產(chǎn)線(xiàn)的投產(chǎn)，關(guān)于SOFC的一系列疑問(wèn)也接踵而至。

國(guó)內(nèi)SOFC尚處萌芽階段

SOFC是一種不經(jīng)過(guò)燃燒過(guò)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(wú)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。

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。

從SOFC的結(jié)構(gòu)來(lái)看，它由電解質(zhì)、陽(yáng)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(mǎn)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(guò)濾回收利用；控制系統(tǒng)，保持系統(tǒng)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行穩(wěn)定。SOFC從能適應(yīng)長(zhǎng)時(shí)間高溫工作的材料到電堆，再?gòu)碾姸训秸麄€(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(kāi)發(fā)了平板管式。

國(guó)內(nèi)一位資深技術(shù)人員告訴高工氫電：“SOFC最開(kāi)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(lái)。不過(guò)，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(lái)。SOFC吃“粗糧”，PEMFC吃“細(xì)糧”；平板式SOFC電堆結(jié)構(gòu)與PEMFC類(lèi)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(guò)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。

眾所周知，目前國(guó)家為發(fā)展PEMFC，無(wú)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(méi)有任何支持。在業(yè)內(nèi)人士看來(lái)，國(guó)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(guó)內(nèi)分布式發(fā)電市場(chǎng)比日本大很多，卻幾乎沒(méi)有怎么應(yīng)用SOFC，而日本應(yīng)用較為廣泛?？梢哉f(shuō)，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(méi)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(guó)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(guó)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(chēng)“潮州三環(huán)”）。公司于2004年開(kāi)始開(kāi)展SOFC電解質(zhì)隔膜開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)業(yè)務(wù)；2012年開(kāi)始批量生產(chǎn)SOFC單電池；2015年收購(gòu)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(zhuān)利授權(quán)SOLIDpower公司使用，并且為其供應(yīng)單電池；2017年開(kāi)始向國(guó)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(guó)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。

本文開(kāi)頭提到的華清公司則是國(guó)內(nèi)另一個(gè)SOFC領(lǐng)域代表企業(yè)。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，也就是前文已投產(chǎn)的項(xiàng)目。如果從系統(tǒng)層面來(lái)看，該項(xiàng)目是國(guó)內(nèi)第一條產(chǎn)線(xiàn)，但電堆層面的第一條產(chǎn)線(xiàn)應(yīng)該是潮州三環(huán)。

華清、清華大學(xué)、中國(guó)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(kāi)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(guó)首個(gè)以煤為原料的15kWSOFC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(guò)固體氧化物燃料電池發(fā)電的工程示范。

國(guó)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(wàn)英鎊收購(gòu)英國(guó)知名固體氧化物燃料電池開(kāi)發(fā)商CeresPower20%股權(quán)，并與其攜手在中國(guó)濰坊成立合資公司，在固態(tài)氧化物燃料電池領(lǐng)域展開(kāi)全面合作。合資公司將使用CeresPower獨(dú)有的SteelCell™技術(shù)，產(chǎn)銷(xiāo)燃料電池系統(tǒng)、電堆和電池片，應(yīng)用于客車(chē)、卡車(chē)和特定發(fā)電市場(chǎng)。不過(guò)，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(lái)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(jiǎn)稱(chēng)：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(tīng)聞?dòng)薪óa(chǎn)線(xiàn)消息，佛山索弗克有條實(shí)驗(yàn)小線(xiàn)，處于技術(shù)研發(fā)階段。

整體而言，國(guó)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)?；慨a(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(lái)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(guó)內(nèi)SOFC真正發(fā)展起來(lái)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(guó)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(lái)?！绷硪幻Y深人士說(shuō)，其實(shí)國(guó)外SOFC已經(jīng)做的很不錯(cuò)，如果國(guó)內(nèi)資源能夠調(diào)動(dòng)起來(lái)，以?xún)?yōu)質(zhì)產(chǎn)品來(lái)撬動(dòng)市場(chǎng)，國(guó)內(nèi)SOFC市場(chǎng)蛋糕會(huì)很大。政策層面，政府在沒(méi)看到產(chǎn)品之前（目前國(guó)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。

國(guó)際SOFC年發(fā)電量兆瓦級(jí)企業(yè)不超過(guò)10家

與國(guó)內(nèi)SOFC市場(chǎng)應(yīng)用尚未啟動(dòng)不同的是，國(guó)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(guó)際知名企業(yè)有美國(guó)BloomEnergy，英國(guó)CeresPower，愛(ài)沙尼亞Elcogen，日本三菱重工和京瓷，韓國(guó)KCERACELL、KOREASOFCFORUM、HNPOWER等。從年發(fā)電量來(lái)看，能夠達(dá)到兆瓦級(jí)別的全球SOFC企業(yè)不超過(guò)10家。

BloomEnergy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(guó)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，BloomEnergy正式登陸紐交所。

BloomEnergy網(wǎng)站顯示，公司客戶(hù)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，BloomEnergy服務(wù)器已在4個(gè)國(guó)家多個(gè)行業(yè)的600個(gè)項(xiàng)目上實(shí)現(xiàn)部署。BloomEnergy2019年第一季度實(shí)現(xiàn)營(yíng)業(yè)收入2.07億美元，第二季度實(shí)現(xiàn)營(yíng)業(yè)收入2.34億美元，上半年合計(jì)實(shí)現(xiàn)營(yíng)業(yè)收入4.41億美元(約合30.94億元人民幣)。

CeresPower是一家于英國(guó)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(guó)帝國(guó)理工學(xué)院，已持續(xù)研究開(kāi)發(fā)近16年，擁有約50項(xiàng)專(zhuān)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(chē)四個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域。

日本除三菱重工和京瓷外，今年3月，在陶瓷材料行業(yè)大名鼎鼎的日本礙子、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(kāi)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(kāi)發(fā)多年，如今合資公司設(shè)立，發(fā)展進(jìn)程值得期待。

值得注意的是，國(guó)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(wàn)套和530萬(wàn)套，對(duì)應(yīng)成本有望進(jìn)一步下降到50萬(wàn)日元/套(約3萬(wàn)元/臺(tái)套)左右。

除日本ENE-FARM計(jì)劃外，德國(guó)發(fā)展電轉(zhuǎn)氣項(xiàng)目以及韓國(guó)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(lèi)型。

BloomEnergy瞄準(zhǔn)了韓國(guó)SOFC市場(chǎng)。今年1月消息，BloomEnergy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，BloomEnergy固體氧化物燃料電池系統(tǒng)的韓國(guó)分銷(xiāo)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(guó)首個(gè)固體氧化物燃料電池裝置訂單。