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双碳目标推动下,中国能源技术结构转变加速,探索新型高效清洁的能源成为全行业的大趋势。

氢,频频被看好,有望成为下一代能源结构的核心动力。

氢燃料电池则被认为是未来清洁环保的理想技术,也是终极新能源动力解决方案。

根据《氢能中长期产业规划(2021-2035)》以及《节能与新能源汽车技术路线图 2.0》显示,预计到 2025 年燃料电池汽车保有量将达到 5 万辆,到2030 年预计将达到80~100万辆。

燃料电池中,目前主流的解决方案有碱性燃料电池(AFC)、磷酸燃料电池(PAFC)、固体氧化物燃料电池(SOFC)、熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)和质子交换膜燃料电池(PEMFC)5种,且各有优劣。

其中,固体氧化物燃料电池(SOFC)是一种能在中高温下将各种燃料气(天然气、垃圾填埋气、煤气、甲醇等)的化学能高效地转化为电能的全固态燃料电池,具备能量转换效率高、不使用贵金属催化剂、燃料选择多元等优势。

此前SOFC更多停留于实验室阶段,但近年来SOFC已经逐渐由实验室走向商业化,越来越多的上市公司、投资机构、初创企业开始瞄准SOFC这一蓝海领域。通微新能源正是其中之一。

通微新能源创始人邵欣毕业于澳大利亚科廷大学,其创始团队在澳大利亚期间已经着手进行项目初创阶段开发。

微通道陶瓷膜技术,正是通微新能源核心团队的主要研发成果。

但由于澳大利亚并不齐全,且缺少相应配套设施,通微新能源团队发现这一痛点后,很快起身回国,乘着碳中和政策东风归国创业。

2020年,通微新能源的创业团队从一个小车库中起步,进行基础研发。

随后,在拿下险峰投资后,通微新能源正式安家深圳,致力于推动中国SOFC产业化进度滚滚向前。

11月03日,通微新能源创始人邵欣做客「科创最前线会客厅」进一步解析SOFC领域的创新机遇。与读者一同探讨SOFC是否迎来发展加速期、SOFC距离商业落地还有多远等话题。

01

投资加速,新能源创新机遇到来

当下,全球能源结构正在从传统化石能源向更可持续更清洁的能源转型。

氢,在未来的能源结构当中的重要性不言而喻。

行业普遍认为,清洁低碳的氢能有望在未来几十年中逐步替代掉今天最常用的化石能源。

并且,对比光伏、风能等无法长时间保存,运输方式强依赖国家电网等其他新能源,氢能更具备灵活性,可以弥补这些不足。

在西部阳光能源发达的地区,利用光伏能源就地电解水制氢,进而将氢运到更强需求的地区去,是人们对氢能寄以的厚望。

实际上,在今天的氢能赛道中,氢燃料电池是频频被市场关注的一大重点。

谈到燃料电池时,人们最先想到的往往是PEM质子膜燃料电池,SOFC(固体氧化物燃料电池)或许并不是首选的技术方案。

相比于PM燃料电池,SOFC技术难度高、技术成熟度有限。

此外,SOFC还需要在700度的高温下运行,启停时间长,无法即停即用,因此,SOFC难以应用于移动端应用场景中,灵活性大打折扣。

但SOFC方案依旧具备相应的优势,如不挑燃料、发电效率高。

具体来说,SOFC技术下,天然气,甲醇,氨甚至沼气都可以被接受,并且SOFC对燃料的纯度要求不高,因此SOFC也比碳燃料电池更具备耐受性。

SOFC的商业故事价值,也在于传统化石能源的高效利用,带来长周期的经济收益。

由于氢能、光伏难以实现百分百覆盖,SOFC是进一步实现碳中和、可持续能源道路中,相对折中的方案。

通过发电效率高的SOFC,采用天然气、甲醇等进行发电,可以实现降低50%的碳排放和电网用电成本。

因此,在大量场景上,SOFC电更便宜。

举个例子,工业园区的转供电模式,往往需要较贵的电价,如深圳龙华地区的工业园区,度电成本在1.1-1.2元。

如果改为通过SOFC系统采用天然气发电,度电成本在0.7元左右,SOFC的经济账也就跑通了。

应用场景方面,当下,SOFC的主要应用市场在固定式发电的分布式能源中。主要用于解决光伏无法在城市中大面积的铺设太阳能电池板、电网传输能力有限的问题。

02

新物种SOFC,会是未来新贵吗?

SOFC并不是新技术,在科学界已经有几十年的研究历史。

过去更多集中在材料及基本原理方向的研究,且大部分问题已在研究中得到解决。

目前,SOFC初创企业正在致力于解决SOFC的工程化难题。

SOFC赛道中,美国采用的平板式方案的企业Bloom Energy是行业中的头部玩家,也是全球唯一一家依靠SOFC技术上市的企业,目前市值40余亿美金,主要面向NASA、Apple,Walmart,Adobe,Facebook以及大IDC中心等客户提供服务。

该团队所生产的产品为由电解质支撑的SOFC,特点是运行温度高,因此其系统对于材料、温度都有高要求,产品的售价及成本也较高。

对比海外及国内市场,SOFC在海外市场的发展更为成熟。如美国,欧洲,日本,韩国已诞生大量SOFC相关企业,且技术和市场端均跑在前头。

这与各国不同的能源国情密切相关。

海外电网不发达、基础设施落后,不得不借助SOFC进行有益补充,但国内电网发达,缺乏SOFC方向的探索动力。

碳中和政策下,可持续能源重要性提升,SOFC也逐渐强大。

但客观来看,中国SOFC发展对比海外SOFC,仍有一定差距。

第一,技术层面仍存在差距。

当下SOFC仍在长寿命运行的技术验证中。

SOFC不像锂电池一样,可以加速老化实验,SOFC的寿命测试需要经过长期的时间证明。

也就是说,一个项目的目标如果是稳定运行十年,你的SOFC产品至少得跑个七八年。

第二,SOFC系统的集成及热管理、电管理方面仍存在差距

SOFC是电堆+一套重整制氢系统+一套热管理系统+一套电控系统,要打造一套面向客户的完整系统、能量效率高,需要企业在各个细分系统都做好。

第三,由于国内企业起步较晚,技术较落后,在大型项目承接时存在不足之处,缺乏相应经验

第四,行业及投融资界欠缺对SOFC的认知,往往需要花大量精力跟投资方、政府方、关系方进行科普。

差异鸿沟下,除了中国初创企业端要勤奋工作迎头赶上外,SOFC的推广前期更需要政府部门进行政策支持,通过补贴等模式,推动SOFC的推广力度。

03

机遇之下,SOFC还有哪些挑战?

SOFC在中国的落地是必然事件,但未来SOFC的全面推广还有哪些阻碍?

首先,SOFC的应用价仍然很高。

这使得几乎所有做SOFC的企业,都无法达到起量阶段,多是小批量制作。

因此,人工成本、材料成本、加工成本很难下降。

其次,降成本和起量是先有鸡还是先有蛋的问题。

当下国内SOFC市场缺乏产业链,对于一家SOFC初创企业而言,需要从细分的各个零部件开始进行独立研发,这使得每个企业做得都很累,并且整体拖慢了企业的研发进度和产业化进度。

最后,在市场端,SOFC的经济账计算方式需要分不同场景进行具体分析。

由于SOFC需要消耗能源进行发电,SOFC的成本极大受地域地区能源种类的价格影响。

如深圳天然气资源丰富,北方甲醇资源丰富,在各个独特应用场景下,经济账不得不单算。

上述阻碍均是今天SOFC创业团队不得不去解决的问题。

通微新能源的解决方案是,将技术、项目庖丁解牛,进行模块化拆分,针对每个模块进行紧凑的单独研发。

这一研发模式不仅可以帮助建立阶段性的产品,逐步开展对外出售、合作;

其次还能通过细分小产品的打磨,进一步分化出不同的产业链,帮助SOFC行业建立相关产业链。

当下,商业化是SOFC下一步需要解决的核心问题。

尽管SOFC的应用场景非常广泛,但分散是其另一大特点。

如天然气、甲醇、氨、氢能都可用来做燃料,这也就意味着其应用场景非常分散,可以被应用于船舶、沼气、农业、锅炉、内燃机等各个行业之中。

但各个行业的系统各不相同,进而造成研发及技术产业化难题。

简单来说,一个初创企业无法同时搞适用各个行业的系统,所以专注于单个细分方向是较好的策略。

SOFC在一些跑得快的企业中,产品价格、落地应用上已经达到商业化要求。但后续仍需解决稳定性、系统适配度、集成度等问题。

那么,对于中国SOFC初创团队而言,应当如何加速产业化?

通微新能源邵欣认为,新团队不要上来什么都做,这需要极大的技术储备及人才储备。

尽量选择一项或多项技术集中发展,为行业形成配套的产业链。

在制氢端可以发散思维,重整制氢系统,配套SIC系统、分布式制氢加氢站,或微小型加氢设施,都是曲线救国的方式。