因为电解效率高、材料成本低廉，固体氧化物电解水（SOEC）作为电解水制氢主要技术路线之一正在被“看见”。一方面，市场端已经多次释放出采购SOEC制氢产品的订单；另一方面，越来越多的企业与高等院校机构开始布局SOEC赛道，部分已经推出示范项目，落地产线。
释放订单的是南方电网、国家电网、中广核等单位，以及一些钢铁化工等企业；展开布局的企业、高等院校机构则包括：北京质子动力、浙江氢邦科技、北京思伟特、武汉华科福赛新能源、清华大学核能与新能源技术研究院等。
SOEC赛道长时间以来给人的印象是处于研发探索期，现在看似乎一下子热闹起来。北京质子动力，一家公司专注于氢能SOEC-SOFC及绿氢项目的公司，其相关负责人也深有体会：“在2021年的时候，SOEC、SOFC两者的订单基本各占一半，但到2022年，SOEC明显增多，公司收入几乎都来自SOEC，感觉SOEC的项目有点接不完。”
SOEC发展“上坡”
SOEC是一种能在中高温下将热能和电能高效环保地直接转化为燃料中化学能的全固态化学电解装置（具体原理如下图），是电解水制氢主要三大技术路线之一（另外两种是ALK制氢、PEM制氢），具有能量转化效率高、不需要使用贵金属催化剂等优点。
当前国家实施绿色低碳发展行动，重点发展电解水制氢，SOEC作为一种高效绿色制氢技术，近两年开始受到关注，吸引了部分企业及高等院机构展开研究、布局。包括但不限于：北京质子动力、北京思伟特、浙江氢邦、上海氢程科技、武汉华科福赛新能源、浙江臻泰能源、中国船舶重工集团公司第七一八研究所、中国科学院宁波材料技术与工程研究所等。
其中质子动力，在2021年就已经与中广核集团签约了2kWSOEC制氢系统，首次将SOEC应用于核电制氢示范项目；2022年，其为国家电网“双创项目”提供了5kWSOEC制氢系统，用于用户侧电解制氢；到今年年底，公司将至少有5套 SOEC制氢系统示范项目投运。产业化方面，这家公司已经在青岛落地了SOEC电池片及单电堆生产线，一期设计产能1MW/年，二期设计产能10MW/年。
北京思伟特，已经开发出3kW的SOEC系统，10kW SOEC系统已经完成组装，且将在3月底完成测试。专利方面，公司在单电池、电堆、系统等层面已获得6项发明专利。项目方面，其在北京、张家口、内蒙古等城市，已经筹备建设了SOEC制氢及共电解二氧化碳示范应用项目。
浙江氢邦（H2-Bank），由中科院宁波材料所在2019年孵化的公司，专注于SOEC-SOFC电堆的设计与系统研发。建成了MW级电池与电堆制造试验线，成功研发了5kW级电解堆，在央企开展了若干示范，实现了出口销售。5kW-CO2电解合成燃料综合系统下线，正在开发20kW级SOEC电解水制氢系统。
武汉华科福赛新能源，研发的15×15c㎡单电池SOEC电堆稳定运行时间已超过1040小时等。另外，宁波索福人、浙江臻泰能源等企业在SOEC方面也有进展。清华大学在SOEC 电解效率、电极极化和阴极优化等方面进行了探索；中科院大连物化所、中国科学技术大学、华南理工大学也对SOEC技术路线展开了相关研究。
SOEC赛道的选手们在历经了前期积累的磨砺，现在开始陆续露出水面。SOEC产业化破局之路在他们的推动下开始闪现希望之光。
体现在市场端，推进电解水制氢项目的企业们也开始注意到SOEC制氢，并且开始释放出订单需求。“2021年，我们公司SOEC、SOFC两者的订单还基本各占一半，但到2022年，SOEC的项目明显增多，全年公司的收入几乎都来自SOEC，感觉SOEC的项目有点接不完。”北京质子动力相关负责人告诉高工氢电。
这些订单多数来自中广核、中石油集团、国家电网、钢铁化工企业等。这些企业之所以投运SOEC项目，该负责人分析，最主要原因是，在当前能源结构转型的背景下，将 SOEC 电解水制氢与一次能源过剩电力相结合，不仅能够实现富余电力的转化和储存，还可制备清洁燃料，这可以极大提高他们所设的项目的运行效率，符合这些企业当前发展的需求。
另外，相较于PEM和碱性电解水制氢，SOEC也是唯一一个具有负碳排的技术，即在反应中可以将二氧化碳分解掉，在化工、钢铁等领域具有独特的优势。
SOEC市场空间“野望”
从上述释放出的信息看，我国SOEC制氢发展显然已经走在了小规模示范阶段，相比以往大家认为的“处于实验研发阶段”已经向前迈进了一步。SOEC制氢在国内的发展已经“破冰”。
SOEC具体有哪些应用场景？市场空间预计能有多大？
SOEC在我国用户侧电解制氢、绿电消纳及发电侧电解制氢、氢冶金、化工尾气制合成气、以及核电等领域均显现出一定的发展空间。
以绿电消纳及发电侧电解制氢为例，我国已经提出2030年前实现风电、光伏装机量1200GW的目标。而这1200GW风电、光伏的并网及消纳将是巨大的挑战。仅仅海上风电，我国沿海省份主要包括山东、江苏、浙江、福建、 广东、海南岛等，预计2030年海上风机总数量约 25000台。假设其中20%的能量需要通过制氢来储存，对应SOEC市场规模4000亿元。
另研究表明，当SOEC利用外部低温、高温热源时，可以提高能效20%-45%不等。中国有大量的钢铁、化工等余热及核电，是外部热源与SOEC结合产低成本绿氢的理想场景，市场规模千亿级。
此外，SOEC能够回收并转化二氧化碳，实现“负碳排”，这可以让其应用于煤化工尾气、火电尾气及其他化工场景等。
无论是绿氢制备的存量市场，还是碳排放压缩带来的氢能增量市场，对SOEC来说都是可以去开发的蓝海市场。SOEC相对其它技术路线，竞争力也非常明显：其一，SOEC核心部件为固体氧化物陶瓷材料和不锈钢材料，具有较强的机械稳定性和环境适应性, 且不使用贵金属催化剂，材料成本低廉；其二，模块化的组装方式可使得它可以根据需要灵活调整产氢规模用于多种场合；其三，产生的氢气纯度高，系统可以可逆运行，不仅可以用于制氢也可用于发电。
政策端，国家上至顶层设计，下至地方政府，也都在鼓励SOEC的发展。去年3月，国家发改委、国家能源局联合印发《氢能产业发展中长期规划（2021-2035年）》，明确提出，合理布局制氢设施，推进固体氧化物电解池制氢、光解水制氢、海水制氢、核能高温制氢等技术研发。
同年5月，科技部“氢能技术”重点专项2022年度项目申报指南提出，固体氧化物电解水蒸汽制氢系统与电解堆技术（共性关键技术类）是支持项目之一。研究内容包括：针对固体氧化物电解水蒸汽制氢（SOEC）技术 实用化问题，研究大功率固体氧化物电解制氢电解堆与系统集成技术。固体氧化物电解水蒸汽制氢系统，功率≥50 千瓦。
8月，《辽宁省氢能产业发展规划（2021-2025年）》指出，远期（2026-2035年）要重点开展碱性水电解（AEL）制氢装置、质子交换膜（PEM）水电解制氢装置、高温固体氧化物水电解（SOEC）制氢装置等制氢相关设备及关键材料和零部件的研发和生产，提升核心装备制造能力，进一步降低制氢成本。
SOEC发展障碍与难题
在全产业链条上下游协同发展、市场刺激及政策支持下，未来SOEC将会有很大的应用前景。但就目前而言，不得不承认其在发展上尚面临一些障碍。
具体来看，SOEC设计开发成本高、风险大。首先是关键材料研发，高温下运行给SOEC带来了热力学和动力学上的优势，但是也对材料的性能提出了更高要求。如何在高温下具有较好的热稳定性和化学稳定性，不同组件间的热膨胀系数匹配，相态和晶体结构稳定，具有一定的强度和抗热冲击能力，同时保证材料易于加工、成本尽可能低，是国际难题。
其次是目前SOEC原材料体系均由厂家独自设计制造。目前每家设计的SOEC产品支撑结构不同，生产配套的原材料也不一样，目前市场还没形成完备的供应链，这就导致如果固体氧化物电解池中某一环节原材料开发出现问题，整体将面临开发失败的风险。
此外，在辅助系统BOP的供应上，目前国内也还没有专门的供应公司，所有产品都需要SOEC企业向外定制。因为属于定制，直接导致BOP的成本居高不下，甚至在成本构成上与电堆持1：1的占比。
“BOP的技术壁垒并不高，一般是我们把设计图纸做好后交给加工厂来生产。这方面的成本价格之所以比较高，根本上讲还是因为量比较少，没有成规模化需求。这一点是我们现在很多SOEC企业的痛点，而且可能将伴随整个SOEC产业发展的初期阶段。”一家SOEC相关企业负责人表示。
立足国内，环视国际，目前国内企业SOEC技术水平与国外发展水平相比，无论是成本控制能力，还是生产供应能力，也都还有一定差距。比如BLOOM ENERGY（BE），其1kWSOEC电堆的成本已经低于万元（人民币），而国内价格还是在3-5万；丹麦Topsoe正在丹麦海宁建设世界上最大的电解槽工厂（SOEC），新工厂将于2024年投入运营，年产能为500兆瓦，可扩展性高达5吉瓦，而国内产能规模远远没有达到这个体量。
综合看，国内SOEC制氢整体上技术门槛还比较高，成本还需要进一步下降，产业化进程也有待加快。我们国家SOEC制氢技术在拥抱光明的坦途之前，还有一段努力向上的路要走。
