当所有人都在热议AI模型和算力芯片时,一个更基础、更致命的瓶颈已经出现——电。北美科技巨头们正面临一场前所未有的“电荒”,AI数据中心的巨大胃口,正让脆弱的电网不堪重负。
当前,北美AI发展对电力的需求是爆炸性的,然而无论是新建发电厂还是升级电网,速度都如同龟爬。面对困境,大型云服务商(CSP)的解决方案简单粗暴:在数据中心旁就近建发电厂,首选是燃气轮机和小核电。市场的狂热已经体现在订单上,通用电气(GE)的燃气轮机业务GE Vernova,其新增订单在2024年上半年同比猛增近200%,这还是在极高的基数之上。
然而,远水解不了近渴。现在下单买燃气轮机,排产周期长达四年,AI的发展等得起吗?正是这种极端紧迫的供需错配,让一些原本因成本高、技术不够成熟而处在边缘的技术路线,被推到了舞台中央,其中最耀眼的,就是SOFC——固体氧化物燃料电池。
SOFC是一种高效的燃料电池发电技术,它正凭借其独特的优势,成为解决AI“心脏病”的一支奇兵。全球市占率约四成的龙头企业Bloom Energy,近期就接连接到甲骨文(Oracle)等公司的大单,这预示着一个新时代的开启。
为何是SOFC?专为数据中心而生
传统观点认为SOFC成本过高,但当下的主要矛盾是时间,而不是成本。对于急于扩张的AI巨头来说,能用钱解决的问题都不是问题。SOFC凭借其“快、准、稳”的特性,完美适配了数据中心的需求。
首先是高可靠性。SOFC可以脱离主电网,作为独立的主电源或备用电源运行。它输出的是直流电,无需复杂的交直流转换和谐波抑制设备,这对于需要极致稳定供电的数据中心至关重要。其数万小时的运行寿命,也远非传统柴油发电机可比。
其次是模块化与快速部署。SOFC系统可以像搭积木一样,通过模块化组合扩展至数兆瓦(MW)级别,而且是撬装式安装,审批流程快,90天内就能上线发电。对比动辄数年的传统电厂建设周期,SOFC简直是“闪电侠”,能极大缓解科技公司的用电焦虑。
再者是惊人的效率。SOFC的发电效率可以轻松超过60%,如果将发电产生的余热也利用起来(热电联供),综合能源效率更能飙升至90%以上。这几乎是传统发电机效率(30-40%)的两到三倍。
最后是燃料灵活性与环保性。它不仅能使用天然气,还兼容氢气、生物燃料等多种燃料。在使用天然气时,其氮氧化物(NOx)、硫氧化物(SOx)等污染物排放极低;如果未来切换到绿氢,更能实现近乎零碳的清洁发电,完美契合全球的环保目标。
当然,SOFC并非完美无缺。其核心挑战在于高昂的初始投资,目前Bloom Energy的系统成本约为每千瓦3400美元。此外,产业链尚不成熟,超过600℃的运行温度也对材料和系统可靠性提出了严苛要求。
海外领跑,国内奋起直追
目前,SOFC产业化进程海外领先,尤其是在美国市场,其产品寿命已能达到4至6万小时。以Bloom Energy为代表的企业手握重磅订单,技术和商业模式都在快速迭代。据测算,若SOFC在全球数据中心的渗透率达到5%,到2026年市场空间有望达到81亿瓦,对应约203亿美元的市场规模。
反观国内,SOFC尚处于产业化的黎明时分。虽然已有百千瓦级别的示范工程落地,但系统寿命相对较短,整体技术渗透率极低。不过,国内企业并未坐视,它们正积极布局,并努力开拓海外市场机会,试图在这场能源革命中分一杯羹。
从第一性原理出发,我们坚定看好SOFC的未来。在AI驱动的数据中心“电荒”这一核心矛盾下,SOFC快速部署、可离网、高效率的特性,使其成为替代传统燃气轮机和柴油发电机的有力竞争者。一旦规模化量产铺开,其成本下降曲线值得期待。
掘金SOFC:谁是核心受益者?
在这条前景广阔的赛道上,一些提前布局的国内公司已经展露头角。
三环集团:这家公司是电子陶瓷领域的隐形冠军,其生产的电池隔膜板是全球SOFC龙头Bloom Energy的主力供应商,深度绑定了海外市场。同时,公司自身在SOFC领域的研究已超过20年,技术积累深厚。其新一代产品功率密度提升43%,发电效率高达65%,并已成功通过2000小时的稳定性测试。2023年,由其参与的210千瓦高温燃料电池发电示范项目顺利通过验收,标志着其在国内大功率SOFC系统领域已处于领先地位。
壹石通:作为一家在新材料领域深耕的企业,壹石通将SOFC视为“二次创业”的核心。公司布局多年,决心极大,其创始人的女儿就是SOFC领域的博士。公司致力于全产业链布局,关键材料全部自研自制,已建成2MW中试线,并计划在年底运行120Kw的示范系统。更长远的目标是建设年产1GW的固体氧化物能源系统生产基地,显示出其成为行业龙头的雄心。
雄韬股份:作为国内氢能领域的传统玩家,雄韬股份在燃料电池领域布局全面,不仅涉及质子交换膜燃料电池(PEMFC),也积极探索SOFC技术。公司近日成功中标了中广核的SOFC测试服务采购项目,这不仅是对其技术实力的认可,也意味着它已成功切入到下游应用的关键环节,有望在未来的市场爆发中抢占先机。
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