AI作为新一轮科技革命的核心驱动力,依靠“数据+算法+算力”组合,为突破传统增长模式瓶颈提供了新方向。在推动生产要素重新整合、成为中国高质量发展新动能的同时,AI也成为影响国家发展的战略博弈焦点之一。
AI的核心在于算力,而算力的根本最终要落到能源上。当前,AI大模型正从技术探索阶段向应用爆发阶段迈进,在企业纷纷布局、用户规模呈几何级增长的产业热潮下,用能量也随之大幅增长。
相关数据显示,全球数据中心的耗电量,已从十年前的100亿瓦增长到如今的1000亿瓦。类似ChatGPT的聊天机器人,每天耗电量超50万度,相当于美国家庭每天用电量的1.7万多倍。AI数据中心已成耗电大户。
国际能源署(IEA)预测,到2030年,全球数据中心的电力需求将接近千亿兆瓦时。其中,美国数据中心新增的电力消耗中,AI相关的消耗占比将近一半,能耗规模甚至可能超过钢铁、化工等传统高耗能产业。由此可见,稳定、廉价且大规模的能源供给,是在算力竞争中占据优势的关键。
这场AI算力革命与能源供给之间的突出矛盾,正在催生一场不显眼却影响深远的技术变革。而固体氧化物燃料电池(SOFC),或将成为解决这一难题的选择之一。SOFC的重新崛起,不只是简单的技术更新,更是对数据中心能源体系的全面重构。
当前,国内一些一线城市电力负荷已接近饱和,新建数据中心要拿到电力指标,往往需要排队2—3年。在此背景下,柴油发电机成为应急选择,但单台柴油发电机组每天油耗超2吨。
更关键的是,传统“UPS+柴油发电机”方案的综合能效只有35%—45%,面对AI训练集群1.5以上的PUE(能源使用效率),竞争力极低。电力成本占运营支出的60%,如此高的成本占比意味着数据中心既是创造价值的“数字金矿”,也是耗能机器。
2025年全国数据中心碳排放强度需下降30%的硬性要求,在广东、上海等地已成为能耗双控的严格措施,传统供电方案随时可能面临限电风险。另外,2024年国内天然气价格波动幅度达40%,这让依赖单一燃料的燃气发电系统面临更多成本压力。
事实上,SOFC技术早在1899年就已出现,直到AI时代才迎来技术上的“重生”,其核心是通过固态陶瓷电解质构建电化学反应体系,不需要燃烧,就能把天然气、氢气等燃料的化学能转化为电能,其55%—65%的发电效率、超90%的热电联产综合效率,均超燃气轮机相关数据。
以天然气3.05美元/百万英热单位计算,SOFC的发电成本约为0.09美元/千瓦时,只相当于柴油机组的1/3,具备明显的效率优势。同时,模块化设计让SOFC具备快速部署能力,90天就能完成兆瓦级系统安装,而燃气轮机则通常需1—2年建设周期。更重要的是,SOFC能灵活使用天然气、氢气、生物天然气、氨气等多种燃料,既可接入现有的能源网络,又能对接未来的氢能体系,而且几乎零排放,契合ESG要求。SOFC能直接输出直流电,不需要交直流转换,电压波动小,可满足服务器芯片对电能质量的严格要求。
相关预测显示,到2027年,全球SOFC市场规模将达700亿元,未来三五年内有望突破2300亿元。其中,SOFC在数据中心领域的应用占比将从目前的1.1%快速提升,每部署1吉瓦SOFC系统,对应的市场空间就达100亿—200亿元。
在碳金融领域,SOFC的价值也十分突出。每产生1兆瓦时的绿色电力,就能对应0.7—0.9吨的CCER,按当前60元/吨的价格计算,一个10兆瓦的SOFC电站每年碳收益可超300万元。在欧盟碳边境调节机制背景下,采用SOFC技术的钢铁企业,相比传统工艺可节省23%的碳关税。
这种“发电收益+碳资产收益”的双重盈利模式,让SOFC成为企业应对碳成本压力的有力工具。从数据中心到分布式发电,从工业供能到家庭热电联供,SOFC的应用场景不断拓展。随着技术持续迭代、成本逐步下降,SOFC不仅能重塑数据中心的能源格局,还将在工业减排、交通转型等领域发挥关键作用。
如今,AI算力需求的爆发式增长与全球碳中和目标的推进正迎来历史性交汇,能源供给向高效化、低碳化发展已成不可逆转的趋势,SOFC的黄金十年也有望由此正式开启。
(作者系国家新能源汽车推广应用专家组成员,国科新能创投创始合伙人)














