近日，中國石油石油化工研究院（以下簡稱“石化院”）成功開發中國石油首套千瓦級固體氧化物燃料電池（SOFC）熱電聯供系統，實現發電效率≥40%、蒸汽效率≥25%、熱電綜合效率≥80%，目前該系統開車成功并已穩定運行超過1000小時。這也是國內首套高效發電、聯產蒸汽并實現長周期平穩運行的SOFC熱電聯供系統。
圖源煉化科技動態
固體氧化物燃料電池(SOFC)是一種直接將燃料化學能轉換為電能的能量轉換裝置，不受卡諾循環的限制，能量轉化效率高，而且具備燃料適應性廣、清潔 無污染、全固態結構、不使用貴金屬催化劑等優點。
圖源煉化科技動態
SOFC技術在分布式熱電聯產、特定場景離網供電和煉化減碳等多場景下與中國石油業務均有良好的協同，例如在煉化減碳方面，可利用副產氫、催化干氣、加氫干氣等煉廠氫烴資源高效發電并聯產高溫蒸汽，從而提高煉化企業電氣化率、降低用能碳排放強度。按照“十四五”規劃布局，石化院將其列為氫能領域重要研發應用方向，旨在發揮好它與氫、電、熱等異質能源之間的互聯互通作用，支撐集團公司綠色低碳發展。
此外，SOFC系統是電堆、重整器、燃燒器和換熱器等關鍵部件的高效集成，系統集成水平高低是決定能否發揮其高效率優勢的關鍵。在國外技術封鎖，國內產業鏈尚不完整的情況下，石化院SOFC團隊立足中國石油綠色轉型重大需求，勇于擔當、凝心聚力攻關技術。
據報道，近日，石化院在集團公司科技部項目支持下成功開發出質子交換膜(PEM)電解水制氫催化劑制備技術，并完成PEM電解水制氫催化劑批量化生產，實現了核心技術自主可控。[相關閱讀：中國石油石化院PEM電解水制氫催化劑實現量產]
中國石油石化研究院是中國石油天然氣股份有限公司直屬研究院，下設9個研究機構，并對蘭州、大慶、吉林和遼陽4個化工研究中心實行業務領導集中承擔中國石油煉油化工技術研發任務。
此番，石化院完成可靈活處理多種燃料的聯產蒸汽SOFC熱電聯供系統高效集成及平穩運行，攻克SOFC系統高溫尾氣余熱利用等技術難題，高質量完成系統設計集成、安裝調試、優化運行等各項任務，實現了千瓦級SOFC聯產蒸汽熱電聯供系統的成功試車。
熱電聯供成為當前SOFC商業化探索的重要發力點
SOFC是一種先進的燃料電池技術，具有發電效率高、燃料來源廣（可使用氫氣、天然氣、沼氣、生物質氣、煉廠尾氣、工業馳放氣等燃料）、不使用貴金屬等特有優勢，是我國實現“雙碳”目標的重要技術路線之一。
中國工程院院刊《Engineering》刊文指出，我國要構建“清潔、低碳、安全、高效”的現代能源體系，必須依托新型能源技術的突破，氫能是未來最重要的能源載體，而可以實現氫能和現有化石燃料清潔高效利用的SOFC，與我國現有能源供應系統兼容，必將擔負起非常重要的歷史使命。大力發展可以采用多種燃料的SOFC將助推我國供給側能源改革，推動能源技術革命，為實現碳達峰、碳中和目標奠定技術基礎。[相關閱讀：【干貨】我國固體氧化物燃料電池產業發展戰略研究]
BE公司固體氧化物燃料電池發電系統，圖源《Engineering》
國際市場研究機構Markets and Markets預計全球SOFC市場規模將從2020年的7.72億美元增長至2025年的28.81億美元，復合年增長率為30.1％。
SOFC有著研發周期長、成本高、風險高等特點，我國關于SOFC的研究最早始于1970年代，在國家科技部、國家發改委、中科院等的資助支持下，多家高校和機構展開了對SOFC關鍵材料和制備工藝的探索和研究工作。經過多年的攻克，對SOFC技術的研究已有了較大進展。當前，國內企業也開始著眼于SOFC產業，進行相關布局，部分企業已經取得進展。
2023年，國內SOFC產品技術研發、示范應用項目處于推進當中，SOFC熱電聯供商業化探索開啟，具體動態如下所示。
2023年國內SOFC商業化探索，圖源全球氫能
由于SOFC發電的排氣溫度很高，具有較高利用價值，不僅可提供天然氣體重整所需熱量，而且可以用來生產蒸汽，更可以和燃氣輪機組成聯合循環，因此在大型集中供電、中型分電、小型家用熱電聯供等民用領域作為固定電站，以及作為船舶動力電源、交通車輛動力電源等移動電源，具有廣闊的應用前景。
近幾年，SOFC發電技術相繼進入了國家發改委發布的“能源技術革命創新行動計劃（2016-2030年）”、工信部發布的“中國制造2025—能源裝備實施方案”和科技部發布的國家重點研發計劃的支持范圍。
從2023年的發展態勢來看，熱能、電能雙重應用的熱電聯供成為當前SOFC商業化探索的重要發力點。
在國家能源轉型的背景下，燃料電池熱電聯供憑借其能源高效利用、清潔環保的屬性，迎來了發展的“曙光”。SOFC相較質子交換膜燃料電池（PEMFC），有著不使用貴金屬、燃料選擇性多、可以輸出高品質的熱能等優秀特質，非常適配熱電聯供的發展需求，因此成為SOFC商業化初期探索的重要突破口。
伴隨國內外企業逐步推進示范應用與商業化嘗試，SOFC技術展現出廣闊的市場前景，在分布式能源（數據中心、醫院、酒店等）、船舶電源、沼氣垃圾填埋氣等可再生能源利用以及煤制氣發電等多種場景，都將展現出技術優勢。
未來隨著SOFC產品不斷推廣應用，不僅能夠帶動相關產業的增長，促進SOFC系統及其部件的成本進一步降低，同時也將為整個SOFC產業帶來雙重增效的良性循環，形成千億規模的產業，為實現“能源安全”和“碳達峰碳中和”目標的實現提供新思路。
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