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加氢站用压缩机技术取得颠覆性突破,羿弓氢能或成黑马…

网络整理 2023-06-11 00:33

氢能因来源广泛、清洁无碳,被视为实现交通运输领域大规模深度脱碳的最佳选择。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。大力发展氢燃料电池汽车,基础设施必须要先行。加氢站的数量、加氢便捷性已成为燃料电池汽车产业发展的关键环节。

加氢站由卸氢系统、增压系统、储氢系统和加氢系统组成。卸气系统主要是由运输氢气的长管拖车和卸气柱组成,通过卸气柱将长管拖车上的氢气卸载。在整个加氢站中,最核心的设备是氢气压缩机、高压储氢罐、氢气加注机。其中,氢气压缩机作为实现氢气增压的设备,其性能和耐久性直接决定着加氢站的规模和后期维护成本,是最为关键的核心单体设备,成本约占加氢站建设成本的35%。

一、加氢站用压缩机主要技术路线

加氢站用压缩机主要有隔膜式压缩机、液驱式压缩机以及离子压缩机。现阶段,三种技术路线中隔膜式压缩机和液驱式压缩机应用最多,两者的应用比例大概为7:3。

三种技术路线各具特点:

加氢站用压缩机技术取得颠覆性突破,羿弓氢能或成黑马…

隔膜式压缩机之所以成为目前市场应用主流,主要因为隔膜式压缩机具有压缩过程中不受污染、无泄漏,压缩比大,排气压力高等优势,较符合当前阶段加氢站对氢气压缩机的技术要求。目前国内主要的加氢站选择使用隔膜式压缩机。但从已投入使用的加氢站隔膜式压缩机实际运行情况看,还面临着如下亟待解决的问题:

1.对加氢站工况适应不足,故障率较高。加氢站特有的“频繁启停、变工况、带载启停”的工况,导致隔膜式氢气压缩机故障率较高。为尽量减少频繁启停对寿命的影响,传统隔膜式氢气压缩机在无需增压运行的情况下,会选择通过自循环管路进行空载运行,刻意不停主电机,这也给加氢站带来了不必要的一部分能耗。为尽量减少变工况对稳定性和寿命的影响,不少加氢站需要为隔膜式氢气压缩机增配大容积缓冲容器或减压系统。增加数万元建设成本,但仍然无法很好解决上述问题。

2.维修便利性较差、维护成本高。隔膜式氢气压缩机机构非常复杂,维修所需的操作空间和工作量较大,维修单件起吊重量经常超过1吨,需要专业吊装工具操作,维修空间四周不能小于2.0m,维修时部分核心零部件(如气阀)仍然依赖进口,成本高、交期长,维护成本高。

3.体积重量大,不利于加氢站灵活布局。隔膜式氢气压缩机撬装尺寸较大,占地面积普遍超过10平方米。从加氢站的规划建设趋势看,在现有加油站基础上升级的综合能源站是一大趋势。较大的占地面积、需要预留较高的维修空间,不利于氢站的灵活布局。此外,隔膜式氢气压缩机重量较重,以45MPa-500kg@12h隔膜压缩机为例,主流品牌产品重量在8-10吨,需要专门浇筑地基满足承重及抗振动的要求,增加数十万元建设成本。

4.排量存在瓶颈,高压技术成熟度不高。目前国内加氢站建设仍以面向商用车为主,应用比较多的还是45MPa-500kg压缩机,但加氢站对于高压力、大流量的未来需求趋势已经非常明显。在同样的储氢容积下,高压力意味着车辆有更长的续航里程和更优的经济性,数据显示,70MPa氢气比35MPa要多出67%的续航里程。在高压领域,国产化隔膜压缩机技术成熟度和竞争力较差,国外技术成熟度相对较高,国内有成熟应用的90MPa高压氢气压缩机尚不多见。同时,随着氢能商用车渐成规模,加氢站在有限的建设用地上满足大规模车队加注,最佳路径就是增大压缩机的排量。由于加氢站的上述发展趋势,意味高压、大排量将是市场用户对站用压缩机的重要需求。

综上,现有各类站用氢气压缩机各有优劣,但短时间内无法满足高压、大排量、国产化的发展需求。同时,加氢站投建、运营方对于氢气压缩机安全性、可靠性、操作及运维便利性、全生命周期经济性等方面的需求尚未得到充分满足,市场亟待一种兼顾传统隔膜式、液驱式优势的“兼美”型产品出现。

二、颠覆传统的液驱隔膜式压缩机

2022年6月,上海羿弓氢能科技有限公司宣布正式发布“液驱隔膜式压缩机”。液驱隔膜式压缩机是一种新型的氢气压缩机,专门针对加氢站应用需求而研发,相较传统隔膜式压缩机和液驱活塞式压缩机,汲取了两者的优势,规避了两者的劣势。2022年下半年,羿弓氢能液驱隔膜式压缩机推向市场,目前已有包括45MPa、90MPa固定式加氢站、制加氢一体站、移动式加氢站的多个应用案例。

Tags:加氢(2)氢能(11)压缩机(2)膜式(1)

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