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日益增长的燃料电池汽车市场需要一个强大的加氢站网络,但目前国内加氢站建设进程依然缓慢,其中一个重要原因在于加氢站设备主要依赖进口,导致成本高昂。
高工氢电了解到,加氢站的主要设备包括储氢装置、压缩设备、加注设备、站控系统等,其中氢气压缩机占总成本约30%-40%。所以压缩机的国产化对降低加氢站建设成本作用非常大,如果其价格降低30%-50%,相当于整个加氢站成本降低15%-20%。
(来源:微信公众号“高工氢燃料电池” ID:weixin-gg-fcev 作者:万萍萍)
氢气压缩机主要有液压活塞式氢气压缩机、隔膜式氢气压缩机、离子压缩机等类型,每种类型有各自的优缺点。相较而言,隔膜压缩机具有散热性能好、密封性能优、不污染压缩介质、适合压缩纯度极高、危险性大气体等特点,在国内加氢站中的应用更为广泛。
目前国内大部分加氢站采用PDC隔膜压缩机。PDC成立于1977年,是一家由家族成员进行经营管理的私人企业。时至今日,PDC公司的经营管理已传承至第二代家族成员。四十多年来,公司一直专注于研发生产工业隔膜式气体压缩机。
PDC早在20多年前开始涉足氢气隔膜压缩机,彼时氢能还未真正发展起来,其做了很多的示范项目、科研项目,积累了较为丰富的经验。截至目前,受限于行业发展进程缓慢(目前全球建成运行的加氢站才300多座),PDC共累计销售400多台氢气隔膜压缩机,这个数字相对于漫长的时间来说不算多,但相对于同行而言已经是非常大的规模。PDC占据着全球氢气隔膜压缩机约70%-75%市场份额。
众所周知,当前国内加氢站建设处于发展初级阶段,加氢站设计、系统优化、运营管理等一系列环节都有待完善。在此背景下,加氢站建设一定要注重安全问题,因为一旦发生安全事故会对整个产业的伤害很大。所以加氢站建设方往往倾向应用成熟且得到验证的产品,以充分保障安全。而目前氢气隔膜压缩机成熟且经过充分验证的厂家少,所以PDC的优势大。
目前PDC在国内有两种销售模式,一是从美国工厂发货整套设备,二是提供核心压缩模块给国内授权成橇商,由他们来进行系统集成。后者方式可以节省约30%成本,所以国内企业更倾向于后者,但即便如此,整个设备成本依然偏高。
为了推动加氢站的快速建设及氢能产业链的健全发展,氢气隔膜压缩机国产化迫在眉睫。然而,国产氢气隔膜压缩机仍然面临着几大难题:
1、国内现有压缩机制造商多数仅能生产用于石油、化工领域的工业氢气压缩机,输出压力均在30MPa以下,无法满足加氢站技术要求;2、少数企业开始布局氢气隔膜压缩机,但产品不够成熟,缺乏充分的验证;3、有些国内隔膜压缩机也许在技术层面上并不存在太大的问题,但核心零部件大多数需要外购,例如设备内部的各种阀门及压力传感器等;4、基于成本及规避规范等考虑,目前国内加氢站大多没有设缓冲罐,同时压缩机频繁启停影响寿命。
一名隔膜压缩机企业高层表示,对于金属隔膜压缩机而言,能够24小时连续不断的工作是比较可靠的,但受制于每天前来加氢的车辆较少,加氢站运营商基于对运营成本的考量并不会让机器持续工作,而金属隔膜压缩机最忌讳频繁启停,每天的启停次数决定了隔膜压缩机的寿命,其中影响最大的是其中的金属膜片。这其实对于进口压缩机而言,也是一大难题。
值得庆幸的是,虽然面临多重困难,国内仍然有企业在氢气隔膜压缩机领域奋起直追,也取得不错的成果,比如北京中鼎恒盛气体设备有限公司(下称“中鼎恒盛”)、北京天高隔膜压缩机有限公司(下称“北京天高”)、江苏恒久机械股份有限公司(下称“恒久机械”)等。
中鼎恒盛成立于2008年,公司专注于供应各种气体隔膜压缩机产品并提供技术服务、备品备件。2014年,中鼎恒盛在安徽省芜湖市成立了中鼎恒盛气体设备(芜湖)有限公司。该公司是较早一批进入氢能产业的企业之一。
截至目前,国内多个加氢站有应用中鼎恒盛产品,包括武汉雄众、安徽明天氢能、佛山荔村、上海金山化工园区等加氢站。其中中鼎恒盛的两台45Mpa隔膜压缩机已于去年10月份开始在武汉雄众加氢站运行,设备的噪音、排气温度、振动及流量等各项指标都能够达到相应的标准,设备运行至今情况良好。
北京天高创建于2001年4月,主要从事隔膜压缩机产品研究开发及制造,在高压领域拥有丰富的经验。公司自2005年涉足氢能领域,为国内首个国产加氢站(北京绿能公司)提供隔膜压缩机,产品连续运行时间最长;参与国家科技部环保新能源“863”计划中的汽车加氢项目,产品运用在国内近十座加氢站的项目上。
恒久机械前身是中国人民解放军第6414工厂,主要从事隔膜式压缩机设计、研发、制造,主营业务产品为标准化与非标准化隔膜式压缩机。为抢占氢能发展机遇,恒久机械自2016年开始研发生产氢气隔膜压缩机,应用于供气系统和加氢站,已经在国内有所应用。
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