摘要：近期Bloom energy管理层2Q25业绩会上表示，公司将为甲骨文在美国的部分数据中心部署现场燃料电池系统用于数据中心供电。此前该公司与Equinix、美国电力公司（AEP）和量子计算公司（Quanta Computing）达成了协议。到目前为止，Bloo
中金研究
近期Bloom energy管理层2Q25业绩会上表示，公司将为甲骨文在美国的部分数据中心部署现场燃料电池系统用于数据中心供电。此前该公司与Equinix、美国电力公司（AEP）和量子计算公司（Quanta Computing）达成了协议。到目前为止，Bloom Energy已为全球数据中心部署了超过400MW的电力。我们认为SOFC燃料电池系统或有望成为数据中心供电的新解法。
在北美数据中心供电系统的选择上，我们观察到从在运核电→新建重燃→新建航改型燃机→新建SOFC燃料电池、SMR的逐步渗透，核心变化是交期逐步缩短。 对比来看，在运核电面临监管压力暂时被叫停，尽管气电是理想的离网式供电选择，但不论是重型燃气轮机还是小型燃气轮机都面临2-3年以上的交付周期压力。对比之下，SOFC能够实现90天左右交付的快速落地大幅缩短工期，充分适配当下数据中心建设的供需特征，我们认为SOFC有望成为数据中心供电的新解法。
我们预计2026-2030年北美数据中心年化平均SOFC装机规模或有望达到0.5~1.25GW。 据DC byte统计，目前美国在建/待建/早期规划数据中心项目68GW左右，并有望在未来5年逐步落地投产。美国能源部、美国电科院等机构对2025-30年北美数据中心投产容量的预测中枢在50GW左右，即2025-30年平均10GW左右投产量，我们假设50%约为离网项目，同时假设乐观/中性/悲观情景假设测算未来北美年均SOFC装机规模约0.5~1.25GW。
SOFC具有高效、清洁、部署灵活等特点，下游场景众多。 SOFC工作过程中空气作为氧化剂持续通入阴极侧。阴极的多孔特性使得氧气分子在其表面被吸附并捕获电子形成氧离子。这些氧离子通过固体氧化物电解质中的氧空位进行传导，并与燃料发生电化学反应，而反应过程中释放的电子通过外电路返回阴极，从而形成闭合回路。SOFC具有燃料适应性强、环境友好、部署灵活等特点，因此也在固定式发电、家庭用微型热电联供、交通运输及便携式领域展现出应用潜力。
SOFC数据中心的应用当前瓶颈仍然在于经济性。 目前来讲，首先SOFC需进一步提升系统的寿命与发电效率以降低度电发电成本，同时需提升SOFC系统连续运行的稳定性和可靠性，其次需要通过材料选择、工艺进步、良率提升等方式降低生产成本，需在材料-电堆-系统集成三个层面逐步攻关，以满足高稳定性与低成本，并实现大规模商业化。美国能源部固态能量转换联盟（SECA）对SOFC成本制定长期目标，目标到2025/2030年SOFC电堆/系统成本降低到225美元/kW/900美元/kW以下。
风险
需求不及预期，北美核电审批进展变化，技术路线变动。
Text
正文
摘要
燃料电池企业Bloom Energy与数据中心用户达成供货协议，SOFC或有望成为AIDC供电的新解法。Bloom Energy于7月宣布将为 Oracle 的数据中心提供燃料电池电源[1]，交期90天，Bloom Energy 管理层在彭博采访及业绩会上表示，首批供应容量会“超过 500MW”，总计供应容量或达到1GW[2]，在Oracle之外或有其他签约机会，公司计划到2026年底产能提升至2GW。由此也引发市场对于SOFC作为数据中心供电系统的密切关注，我们在本篇报告中详细梳理海外数据中心供电系统选择方式上的差异性以及本身SOFC产业的发展和相关公司。
海外数据中心需要什么样的供电系统？
2024年以前，绝大多数海外数据中心选择通过电网供电（Front-the-meter），即将大电网作为主电源、同时在数据中心园区内配套备用电源，以防在网电停供时提供备用发电能力。
2024年起，美国数据中心并网/用电需求快速增长，导致并网资源紧缺、并网审批时间拉长，同时数据中心运营商担忧未来缺电加剧、网电供应稳定性或存在一定问题，在此背景下，数据中心用户开始探索离网供电模式（Behind-the-meter colocation），自建主电源及备用电源。
我们认为，美国数据中心用户在电源选择上主要有4方面诉求：
1）供电性能，主电源追求稳定性及与负荷匹配程度，备用电源除供电稳定性外还需要响应速度；2）经济性，备用电源仅在紧急时刻启动，全生命周期实际发电量低，发电效率、运营成本对整体影响较小，因此经济性主要考察前期投资成本（单瓦capex），主电源需要持续供电，需要综合参考前期投资成本及运营效率评价经济性，更关注全生命周期度电成本（LCOE）；3）交付周期，海外数据中心用户愿意为更快交付支付溢价；4）绿色属性，美国四大云厂商占新建数据中心中份额接近50%，四大云厂商均有100%绿电的ESG诉求，在电源选择上更希望“证电合一”。
图表1：美国典型电源项目单瓦capex水平
资料来源：BloombergNEF，各公司公告，中金公司研究部
图表2：美国典型电源项目LCOE
资料来源：BloombergNEF，各公司公告，中金公司研究部
备用电源选择上，当前柴油发电机仍为主流选择，燃机、燃料电池经济性较弱。 从经济性看，柴油发电机capex在1美元/W左右；具备类似性能的气电由于燃气轮机、EPC等普涨，当前新建项目capex已从1美元/W左右历史水平增至2美元/W以上；SOFC燃料电池capex或在5美元/W左右，获得ITC补贴后capex或仍在3美元/W以上，经济性较弱。因此备用电源仍多用柴发，仅少部分由于环保诉求升级采用排放强度较低的燃机、电池。
主电源选择上，我们观察到从在运核电→新建重燃→新建航改型燃机→新建燃料电池、SMR的逐步渗透：
在运核电： 数据中心主电源选择的第一优先级是与在运大型核电签订离网协议（典型项目如AWS-Talen离网协议[3]），在运核电无需等待新建时间，仅需1-2年审批、连接周期；零碳；核电出力与数据中心7*24小时负荷特性匹配；PPA购电价格80-100美元/MWh，经济性可负担，满足各维度诉求。然而，美国能源监管机构FERC认为数据中心与在运核电离网直连可能导致大电网资源不足，存在“插队道德风险”，因此暂时叫停该模式推进，目前FERC正在审议离网模式的成本分摊机制[4]。
我们认为，当前政策因素是在运核电签约为离网主电源的主要瓶颈，若政策不敲定，则阶段性为其他电源类型渗透提供空间；若政策许可该模式，数据中心用户或仍然优先选择在运核电。但美国可签约离网合约的市场化核电体量有限，总计
气电-重燃 ： 在运核电离网模式受阻后，气电成为数据中心第二阶段离网电源的主流选择。当前美国新建大容量气电项目capex或达2美元/W以上。我们测算，capex>2美元/W、天然气燃料成本4美元/MMBtu下气电全生命周期LCOE 在70美元/MWh左右，仍为新建各类电源（除新能源外）中最经济的选择，因此燃机需求持续攀升，1Q25、2Q25全球订单分别达到20GW左右（20年平均单季订单量13GW）。当前主要供应商大容量燃机2028年产能已排满，交期拉长至3年以上，主要供应商扩产或最早于2026年底、2027年逐步达产，因此未来两年大容量燃机交期变长问题难以缓解。
气电-小型燃机： 相较大容量燃机，航改型等小型燃机造价更贵，但交付周期较短，西门子能源、GE Vernova等供应商1Q25前后披露小型燃机交期2年以内。我们观察到从2Q25起小型燃机订单起量。我们测算，若以使用航改型燃机的气电项目capex 3美元/W，天然气价格4美元/MMBtu估算，LCOE ~90美元/MWh，数据中心用户为交期支付溢价特征明显。我们通过历史交付情况估算，全球小型燃机产能仅10GW左右，且2026年底前扩产难以落地，因此我们认为小型燃机交期或快速升至2年以上。
燃料电池： 据燃料电池行业主要供应商披露，工业级大规模部署的燃料电池capex水平或在5美元/W左右，美国对燃料电池进行ITC（投资税收抵免）补贴，常规补贴额度为capex的30%，若满足能源社区、本土生产要求补贴最高可达capex的50%，因此补贴后capex或在2.5-3.5美元/W，常规补贴后单位造价略高于小型燃机气电项目。
燃料电池运行后发电效率、利用小时数可实现比燃机更高，因此度电运营成本低于燃机，弥补设备造价劣势。 我们测算，在86%发电利用率、capex 3.5美元/W、气价4美元/MMBtu假设下，以天然气为燃料的燃料电池LCOE~90美元/MWh，与小型燃机气电项目持平。我们测算以绿氢为燃料的LCOE在150美元/MWh以上，远不及商业化普及程度，但燃料电池可适配双燃料，待绿氢具备经济性后有机会切换为氢燃料，符合云厂商ESG叙事。
交期短是燃料电池最主要的优势，据燃料电池供应商披露，当前设备交期90天左右，且扩产周期较短（Bloom energy披露明年产能可翻倍）、交付周期优势或可持续。我们认为，随着大容量燃机、小型燃机交期分别拉长至3年、2年以上且扩产产能短期内难以落地，同时燃料电池补贴后度电成本与小型燃机气电持平，燃料电池有机会渗透成为数据中心的第三阶段离网电源的主要选项。
向远期看，燃料电池以电化学技术为基础，通过规模生产应用降低造价的预期较高，美国能源部预计2030年燃料电池capex降至1美元/W以下，Ceres Power等供应商设置了降本至1-1.5美元/W的目标，若降本符合预期，则有望打开更大市场空间。
图表3：SOFC燃料电池capex水平
资料来源：Solid Oxide Fuel Cell (SOFC) Module Pricing（2025），中金公司研究部
图表4：美国各类电源经济性、交付时间、性能总结
资料来源：BloombergNEF，公司公告，中金公司研究部 注：根据2025年典型项目造价测算
图表5：数据中心对主电源偏好优先级
资料来源：公司公告，中金公司研究部 注：数据中心电源偏好优先级降序排列
怎么看数据中心离网主电源、燃料电池需求空间
数据中心需求： 据DC byte统计，目前美国在建、待建、早期规划数据中心项目量68GW左右，这些储备项目有望在未来5年逐步落地投产。美国能源部、美国电科院、LBNL、麦肯锡、标普等机构对2025-30年美国数据中心投产容量做出预测，各机构预测中枢在50GW左右，即2025-30年期间年均10GW左右投产量。
采用离网供电数据中心需求： 据各机构预测，2025-30年投产数据中心或集中分布于PJM（东北部）、CAISO（加州）、ERCOT（德州）三地，PJM、CAISO、ERCOT占投产量比重预计分别在30%、25%、20%，我们认为集中选址或加大并网难度，离网模式或逐步普及。我们假设2025-30年投产数据中心中，50%选择离网模式，或可带来年均5GW左右离网电源配置空间。
燃料池需求：我们预计SOFC的年均装机规模或有望达到0.5~1.25GW。 目前来看离网模式下的电力供应主要有三大选择，分别为燃气轮机、核电以及SOFC，其中核电由于项目审批、建设周期相对较长目前仍未广泛应用，燃气轮机相对而言审核周期较短但目前供给端也面临一定的瓶颈，因此相比而言SOFC具有一定的安装速度优势，根据2Q25 Bloom Energy的电话交流会，公司预计SOFC大约需要90天左右即可完成项目交付远快于核电和燃气轮机等其他方式，因此在北美持续如火如荼的数据中心建设周期下，我们认为SOFC有望逐步体现自身的使用价值。由于多种供电结构仍然很大程度上受到政策、经济性、安装周期等多种因素的影响，因此我们假设2026~30年的年均渗透率比例约为三种情景，其中乐观情景约为10%、中性情景约为15%、悲观情景约为25%。此外2Q25 Bloom Energy预计公司到2026年将达到2GW的产能，考虑到公司作为全球SOFC龙头供应比例较大，且SOFC也同步有在其他领域的应用，我们认为未来SOFC的年均装机规模约为0.5~1.25GW。
图表6：美国数据中心GW口径在建量、储备项目
资料来源：DC byte，中金公司研究部 注：统计截至2025年6月
图表7：美国2025-30年数据中心新增投产量预测
资料来源：美国能源部，中金公司研究部
SOFC商业化持续推进，数据中心未来可期
什么是SOFC？
SOFC通过电化学反应氧化氢气或碳氢化合物等燃料来产生电力。 在工作过程中，空气作为氧化剂持续通入阴极侧。由于阴极的多孔特性，氧气分子在其表面被吸附并捕获电子形成氧离子（O²⁻）。这些氧离子通过固体氧化物电解质中的氧空位进行传导，在浓度梯度驱动下迁移至电解质与阳极的界面处，与燃料发生电化学反应。反应过程中释放的电子通过外电路返回阴极，从而形成闭合回路，实现持续的电能输出。
SOFC的核心单元采用全陶瓷结构，由多孔阳极、致密电解质和多孔阴极三部分组成。 其中阳极负责燃料的氧化反应，阴极则进行氧化剂的还原反应，SOFC的电解质、阴极和阳极都是陶瓷材料，因此SOFC又被称为陶瓷基燃料电池。实际应用中，SOFC系统通常由多个电池单元堆叠组成，并配备热交换器、燃料处理器、涡轮机等辅助设备以提高整体效率。
图表8：SOFC系统构成
资料来源：DT新材料，中金公司研究部
图表9：SOFC系统原理
资料来源：Bloom energy，中金公司研究部
固体氧化物燃料SOFC占燃料电池出货比例约10%。 根据电解质类别不同，燃料电池可分为固体氧化物燃料电池（SOFC）、碱性燃料电池（AFC）、磷酸燃料电池（PAFC）、熔融碳酸盐燃料电池（MCFC）和质子交换膜燃料电池（PEMFC）。市场出货较多的为质子交换膜燃料电池和固体氧化物燃料电池，2022年SOFC全球出货量约250MW，占比10%。
SOFC的优势主要在于： 1）燃料种类选择宽泛，天然气、氢气、醇类、烃类等均可作为燃料。2）其发电效率可达50%～65%，远高于传统的热机发电技术；若高温尾气与燃气轮机、蒸汽轮机等进行联合发电，发电效率可高达80%以上[5]。但因启动时间较慢，较难应用于交通领域，目前主要用于数据中心等固定式发电及储能领域。
图表10：各类型燃料电池出货量
资料来源：E4tech，中金公司研究部
图表11：各类应用场景出货量
资料来源：E4tech，中金公司研究部
图表12：各类燃料电池技术对比
资料来源：《燃料电池技术发展及应用现状综述(上)》王吉华，钜大锂电，中金公司研究部
SOFC的应用场景广泛，供电缺口下数据中心场景应用的价值逐步凸显
SOFC 技术作为清洁高效的能源装置具有燃料适应性强、环境友好、发电效率高、部署灵活的特点。因此SOFC也在多元化应用场景中展现出显著潜力，潜在应用场景主要包括大中型固定式发电（0.1～10 MW）、家庭用微型热电联供系统（CHP）（1～5 kW）、交通运输领域（1～250 kW）及便携式领域（
纵观全球来看，各国SOFC应用场景各异，国内仍处于小规模示范阶段。 目前部分海外市场SOFC已实现商业化应用，在美国市场SOFC主要用于数据中心等大型工/商业发电，韩国用于公用事业大规模发电，欧洲及日本则以小型家用燃料电池为主，而在国内市场SOFC仍处于小规模示范阶段。
图表13：SOFC应用场景
资料来源：中能建，中金公司研究部
SOFC在数据中心当前主流的供电方式中具有最短的交付周期，企业Bloom Energy已经逐步推动北美SOFC在数据中心的商业化落地。 本文前段已经详细对比了燃料电池（90天左右）、小型燃机（2年以上）、大型燃机（3年及以上）的交付周期，在目前数据中心高速发展的背景下SOFC也充分适配需求特点，有望成为数据中心离网供电系统的又一个新解法。此前Bloom Energy已经与AEP签署总量高达1GW的SOFC供应协议，此外也与AWS签署了20MW的承购协议等[6]，同时25年7月Bloom Energy也与甲骨文开展合作，未来为其部分数据中心部署现场燃料电池系统[7]。
SOFC的产品以模块化方式实现现场部署具有较好的可扩展性。 以Bloom Energy的产品为例，其通过“Cell—Stack—Module—Server”的方式进行组装，能够很好地实现兆瓦级或更大规模的供电模组集成，这样的供电架构也灵活适配于数据中心的不同功率场景。
向前看，数据中心的应用场景未来可期，但我们认为目前制约SOFC大规模商业化的要素仍然主要为技术及经济性。 一方面，需进一步提升系统的寿命与发电效率以降低SOFC的度电发电成本，同时需提升SOFC系统连续运行的稳定性和可靠性。另一方面，需要通过材料选择、工艺进步、良率提升等方式降低生产成本，需在材料-电堆-系统集成三个层面逐步攻关，以满足高稳定性与低成本，并实现大规模商业化。
美国能源部固态能量转换联盟（SECA）对SOFC成本制定长期目标，目标到2025/2030年SOFC电堆成本降低到225美元/kW以下，系统成本降低到900美元/kW以下。
图表14：SOFC技术展望
资料来源：SOFC产业化应用场景分析与展望，中金公司研究部
图表15：SOFC系统成本目标
风险提示
► 需求不及预期： 若北美数据中心的资本开支低于预期，则终端需求表现较弱，SOFC作为相对靠后的供电系统选择或同样面临一定压力。
► 北美核电审批进展变化： SOFC的需求前提建立在北美在运核电项目受阻。但第一性原理来看，数据中心主电源选择的第一优先级是与在运大型核电签订离网协议（典型项目如AWS-Talen离网协议 ），在运核电无需等待新建时间，仅需1-2年审批、连接周期。然而，美国能源监管机构FERC认为数据中心与在运核电离网直连可能导致大电网资源不足，存在“插队道德风险”，因此暂时叫停该模式推进。若政策许可该模式，数据中心用户或仍然优先选择在运核电，进而导致SOFC需求出现波动。
► 技术路线变动： 考虑到数据中心的高速建设需求或推动更多的新技术出现，若出现更加高效的供电方式或对SOFC产生冲击。
来源：财富智囊
