潮州三环:SOFC拓荒者

当一个市场没起来,需要的是守正出奇、引领认知;当一个市场起来了,需要的是沉淀扎根、卡住生态位。已经创办了五十多年的潮州三环(集团)股份有限公司(以下简称:潮州三环)对此足够清晰。

 

新能源革命带来的储能热潮,让固体氧化物燃料电池(以下简称“SOFC”)这项并不为人熟知的技术走进人们的视野。倒退十几年,很少有人把电化学发电当作一个主流行业看待。当时,中国燃料电池还是一个沉睡的市场。固体氧化物燃料电池虽在欧美、日本等国家已有所应用,但在国内仍属凤毛麟角,产业和政策几乎空白。

 

拓荒者最先嗅到机会——潮州三环从2004年开始开展固体氧化物燃料电池电解质膜的开发和生产,2012年开始量产固体氧化物燃料电池单电池,2017年开始向国内市场推出固体氧化物燃料电池电堆。

 

几个月前,潮州三环的国内首个百千瓦级SOFC发电项目实现示范应用,经国际权威第三方认证机构SGS检测,项目交流发电净效率达64.1%,综合热电联供效率达91.2%,并实现连续1000小时并网发电,主要技术指标达到国际领先水平。杂志社采访了为这一项目坚守了十几年的潮州三环深圳研究院院长陈烁烁博士。

 

“我们遵循自己的研发原则,‍做好技术、产品和思考。”

 

SOFC具有发电效率高、燃料适应性强、高温余热可回收等优点,可在用户侧使用,规避电力和热力的长距离输运。在分布式发电及热电联供领域具有广阔的应用前景,是最前沿的燃料电池技术。

 

“2000年开始,我们集团研发新产品立项要遵照两个基本原则:第一、要有足够大的市场需求;第二、国内在这项技术上处于空白,避免恶性竞争。”

 

开发SOFC对潮州三环来讲,不是突发奇想,而是必要的逻辑。最初,来自于客户对陶瓷隔膜片的需求,这也是SOFC的核心技术。“经过无数次的反复实验、持续创新,我们终于研发出固体氧化物隔膜片,并成为全球固体氧化物燃料电池产业链的核心环节之一。”

 

SOFC运行温度高,产业链长,工程技术难度也最大,是典型的“高门槛”技术。同样条件下,潮州三环来牵头整合成系统似乎更合适。“一方面,我们在核心技术上有积累,这根钉子扎得比别人深;另一方面,我们有足够的耐心去打磨。”

 

中美贸易战之后,大家更加清醒,有些技术虽然难,但一定要去做,从根本上解决基础材料带来的卡脖子问题。今天,我们的上下游企业都非常积极地参与到核心零部件的攻关。

 

“百千瓦级固体氧化物燃料电池发电系统的正式运行,标志着三环掌握了从单电池、电堆,乃至整个系统的研发和生产能力,也代表着过去几年我们的理解和总结。我们开心的是,潮州三环通过对研发方向的坚持,赢得了市场的拓荒。”

 

这个结果就是潮州三环在制定研发战略时预见到的,是思考背后的思考,坚持背后的坚持。坚持本身就是姿态,而这种坚持别人通常是看不见的。

 

SOFC是化石能源清洁利用的有效途径

 

SOFC能量转化效率高、操作方便、低噪音、燃料适用性广,可广泛地采用氢气、一氧化碳、天然气、液化气、煤气、生物质气、甲醇、乙醇、汽油和柴油等多种碳氢燃料,很容易与现有能源资源供应系统兼容,可以实现CO2排放量大幅降低及污染物近零排放,是煤炭发电的根本性变革技术。

 

SOFC不需要贵金属催化剂,原材料资源丰富且成本低。另外,具有环境友好排放低和噪声低等优点,是公认的高效绿色能源转换技术。

 

SOFC最常见的应用领域为固定式发电,分布式发电或数据中心电源,以及工业用大型固定式发电站等。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。

 

优点不胜枚举,陈烁烁将其总结成一句话,SOFC是化石能源清洁利用的有效途径。

 

成本仍然是制约SOFC大规模落地的难题之一。“传统能源虽然碳排放高、效率低,但成本优势非常明显。目前,推广最大的难点也是成本问题。如果SOFC跟传统能源采用同样的集中方式生产、长距离传输的话,叠加起来的成本会更高,所以我们要转换思路。”

 

SOFC可以突破传统方式,贴近用户侧去生产,这样可以避免长途运输、配送损耗问题。用户侧采用点状或者分布式发电,SOFC的发电效率仍然可以高达60%,避免了并网、传输环节的损耗,这将是很大的变革。还有一个巨大的好处,靠近用户侧发电,热能可以有效利用,热电综合利用效率可到90%,二氧化碳排放大幅度降低,社会效益巨大。

 

“我们从研发的角度,也在不断提高用户使用的性价比,一方面把设备造价降下来,另外要提高使用寿命,这才有竞争力。” SOFC从小众到大众,还有很长的路要走。

 

在陈烁烁看来,目前SOFC处在起步期。作为一个需求走在供给前面的市场,燃料电池目前最大的问题其实不是竞争,而是为真实且急迫的“双碳”目标提供更可靠、更多元化、更灵活的解决方案,SOFC便是选项之一。

 

SOFC带给市场的不仅仅是技术,而是未来,是想象力。